一种提高宇航环模设备热沉高均温性装置的制作方法

1.本发明涉及航空设备领域，具体地涉及一种提高宇航环模设备热沉高均温性装置，尤其是一种应用于宇航环模设备热沉的高均温性装置。


背景技术：

2.宇航产品环模试验主要目的是通过模拟太空黑冷环境验证产品可靠性，宇航环模设备是承担宇航产品环模试验的主体。宇航环模设备一般由真空系统、真空容器及真空容器内的热沉组成，一般通过热沉模拟太空冷黑背景。热沉由外侧进出口管路、液氮支路等组成，原理是通过在管路内通入液氮提供
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196℃的冷背景，通过在热沉管路表面喷涂黑色热控涂层模拟宇宙近似黑体的背景。液氮支路以并联的方式接在液氮进口和出口管路，支路数量在几十至几百支。通过长期的试验实践发现，在通入液氮初期及中期热沉容易出现局部温度均匀性比较差现象，具体表现为局部支路内充满液态氮，导致热沉局部温度较低，局部支路内充着一些气氮和液氮的混合，导致热沉局部温度较高，热沉温差较大，无法满足试验需要，且该种现象在无有效干预的情况下将持续存在，致使试验无法继续。导致热沉局部温度均匀性差的原因是不同的支路由于所在位置和加工工艺的差异，当部分支路通入液氮后，随着温度的下降，管路中的液氮越来越多，其他部分支路通入液氮后，随着温度的下降，管路中不但有液氮，还有一些气氮的存在，正是由于各个支路负载的不同，导致每个支路中存留的工质种类及数量都不一样，从而产生了局部温度均匀性差。目前通常解决温度均匀性差的方法主要有两种：重新通入液氮法和重启试验过程。重新通入液氮法是：暂停试验并关停液氮供给，待热沉内液氮完全汽化温度升至一定温度后再重新通入液氮，重新通入液氮后存在仍然无法消除温度不均匀的现象，有时需要反复实施直至现象消失；重启试验过程法是：暂停试验并关停液氮供给，待热沉温度升至室温后罐内复压，将试验回复至初始状态，然后重新进行试验，该方法仍然存在一次无法彻底解决问题的可能。因此，目前热沉温度均匀性差问题对宇航产品环模试验产生了影响，现有的处理方法不仅降低了宇航产品环模试验的效率还增大了试验过程的不确定风险，试验过程可靠性降低。
3.经查询，专利号为200810188293.5名称为空间环境模拟试验设备液氮酒精双介质兼容热沉系统的发明专利中涉及了热沉均温处理的方案，但是处理效果并不十分理想。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种提高宇航环模设备热沉高均温性装置，解决上述技术问题中的一个或多个。
5.根据本发明的一个方面，提供一种提高宇航环模设备热沉高均温性装置，包括液氮进口管、液氮运行管、氮气运行管、氮气排出管以及若干液氮支管，其中，所述液氮运行管与所述液氮进口管的一端连通；所述氮气运行管与所述氮气排出管的一端连通；所述液氮支管的一端与所述液氮运行管连通，其另一端与所述氮气运行管连通；若干所述液氮支管间相互并联；所述液氮进口管设有第一气动调节阀，所述氮气排出管设有低温球阀。
6.在一些实施方式中，所述液氮支管上设有若干温度传感器。
7.在一些实施方式中，还包括一个与所述液氮进口管并联的输气支路，所述输气支路上设有加热器、第二气动调节阀以及热交换器。
8.在一些实施方式中，还包括一条排出支路，所述排出支路的一端与所述液氮进口管连通，另一端与外界连通，所述排出支路上设有第三气动调节阀和热交换器。
9.在一些实施方式中，所述液氮运行管呈环形设置。
10.在一些实施方式中，所述氮气运行管呈环形设置。
11.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明可以在不暂停宇航产品环模试验的情况下自动消除温度均匀性差现象，可有效提高试验效率，降低试验成本；不涉及到回温复压，不需要将试验恢复至初始状态，提升了试验的可靠性；可以根据实际情况开启不同的温度均匀性差消除模式，能够覆盖大多数情况。
附图说明
12.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
13.图1是本发明一种实施方式的结构示意图。
14.图2是本发明另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
16.结合图1至2，一种提高宇航环模设备热沉高均温性装置，包括液氮进口管11、液氮运行管12、氮气运行管22、氮气排出管21以及若干液氮支管30，其中，所述液氮运行管12与所述液氮进口管11的一端连通；所述氮气运行管22与所述氮气排出管21的一端连通；所述液氮支管30的一端与所述液氮运行管12连通，其另一端与所述氮气运行管22连通；若干所述液氮支管30间相互并联；所述液氮进口管11设有第一气动调节阀111，所述氮气排出管21设有低温球阀211。
17.所述液氮支管30上设有若干温度传感器40。
18.还包括一个与所述液氮进口管11并联的输气支路13，所述输气支路13上设有加热器132、第二气动调节阀131以及热交换器142。
19.还包括一条排出支路14，所述排出支路14的一端与所述液氮进口管11连通，另一端与外界连通，所述排出支路14上设有第三气动调节阀141和热交换器142。
20.所述液氮运行管12呈环形设置。所述氮气运行管22呈环形设置。
21.本发明根据液氮支路上所设置的温度传感器判断是否发生了控温不均匀现象，当热沉通入液氮45mi n后，热沉表面局部温度高于其平均温度35℃以上可判断局部出现了温度不均匀现象，根据该温度信号为目标控制系统将p i d调节液氮进口管11、输气支路13及排出支路14上的气动调节阀及加热器，当热沉表面温差逐步缩小至10℃以内后可判断不均
匀现象消除，对于调节阀及加热器经调节后仍无法有效消除温度不均匀的情况，考虑将液氮进口管11、输气支路13及排出支路14的气动调节阀关闭，待热沉表面温度趋于一致后再开启气动调节阀重新通入液氮。
22.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
23.本发明可以在不暂停宇航产品环模试验的情况下自动消除温度均匀性差现象，可有效提高试验效率，降低试验成本；不涉及到回温复压，不需要将试验恢复至初始状态，提升了试验的可靠性；可以根据实际情况开启不同的温度均匀性差消除模式，能够覆盖大多数情况。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。