專利名稱：一種固體鋰推進劑管路填充裝置及其填充方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一套適用于電推進發(fā)動機試驗的固體推進劑管路填充裝置和方法，具體涉及一種固體堿金屬推進劑一鋰(Lithium)的管路填充技術(shù)。
背景技術(shù)：
磁等離子動力學(xué)發(fā)動機(MPDT)是一種典型的電磁式空間電推進系統(tǒng)，具有高比沖、大推力范圍、長壽命、高控制精度、可重復(fù)啟動等優(yōu)點，在航天器姿軌控、深空探測和星際航行等任務(wù)中具有廣闊應(yīng)用前景。磁等離子動力學(xué)發(fā)動機的推進劑可以采用氫氣、鋰、氖、氬、氙等，利用磁場和電流相互作用生成洛倫茲力來加速等離子體態(tài)推進劑產(chǎn)生推力，因此也被稱為洛倫茲力加速器 (Lorentz Force Accelerator)。世界范圍內(nèi)正在開展通過地面試驗對MPDT發(fā)動機的各種性能進行研究。試驗測試表明鋰可以為磁等離子動力學(xué)發(fā)動機提供優(yōu)秀的推進性能，是磁等離子動力學(xué)發(fā)動機推進劑的首選。鋰在常溫下為固體，并且具有較強的還原性，易與水發(fā)生反應(yīng)，這就使得鋰推進劑的有效供給變得困難；但是幸好鋰的熔點僅為180. 5°C，而沸點為1347°C，這樣就可使通過對固體鋰加熱液化，使得供給有效可控。為了保證在試驗中推進劑流量的穩(wěn)定，在進行試驗之前，要進行推進劑管路及裝置的填充。鑒于鋰具有較強的還原性，遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)，并且在常溫下為固態(tài)，所以液體管路和氣體管路的填充方法在鋰推進劑管路及裝置的填充時不再適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對電推進發(fā)動機所采用的推進劑是固體堿金屬鋰，而鋰具有較強還原性、易與水發(fā)生劇烈反應(yīng)的特殊情況，存在堿金屬鋰的推進劑管路及中轉(zhuǎn)裝置中的填充難題，并且采用的發(fā)動機內(nèi)部的管路較細，抽取真空較慢的問題，提出一種固體推進劑管路填充裝置及其填充方法。一種固體鋰推進劑管路填充裝置包括鋰推進劑填充分裝置、氬氣擠壓氣路分裝置和冷卻水控制分裝置，鋰推進劑填充分裝置放置在真空艙中。鋰推進劑填充分裝置主要包括鋰貯箱、鋰中轉(zhuǎn)貯箱、活塞、電動機、鋰中轉(zhuǎn)貯箱可視窗和導(dǎo)氣管路，鋰貯箱的底部通過推進劑管路連通鋰中轉(zhuǎn)貯箱的底部，鋰中轉(zhuǎn)貯箱的底部還通過推進劑管路連至發(fā)動機，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)部的上方安裝有活塞，活塞的上端安裝有電動機，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱的壁面上嵌有鋰中轉(zhuǎn)貯箱可視窗，用于觀察鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)的推進劑填充情況，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱中部位置連接有導(dǎo)氣管路，用于在抽真空時將鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路內(nèi)的氣體排出；在鋰貯箱的外壁面、鋰中轉(zhuǎn)貯箱的中部以下外壁面和推進劑管路的外壁面上都布置有加熱膜，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱的外壁面中部位置、導(dǎo)氣管路以及鋰中轉(zhuǎn)貯箱連通發(fā)動機的推進劑管路上設(shè)置有冷卻閥；鋰貯箱在放入固體鋰后密封，布置在鋰貯箱外壁面的加熱膜用于將鋰貯箱內(nèi)的固體堿金屬鋰液化，布置在鋰中轉(zhuǎn)貯箱外壁面的加熱膜用于使鋰中轉(zhuǎn)貯箱中的鋰保持液化狀態(tài)，布置在推進劑管路外壁面上的加熱膜用于維持管路內(nèi)的鋰保持液化狀態(tài)，電動機控制活塞上下運動將鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)的液態(tài)鋰擠出填充到連接發(fā)動機的推進劑管路中。所述的氬氣擠壓氣路分裝置包括氬氣氣瓶、氬氣氣瓶手動截止閥、氬氣管路過濾器和氬氣管路壓力表，氬氣氣瓶通過氬氣管路從鋰貯箱的頂部的蓋子連通鋰貯箱，在氬氣氣瓶出口的氬氣管路上安裝有氬氣氣瓶手動截止閥，在氬氣氣瓶手動截止閥下游的氬氣管路上安裝有氬氣管路過濾器，氬氣管路壓力表安裝在氬氣管路上。所述的冷卻水控制分裝置用于為鋰推進劑填充分裝置中的冷卻閥通入冷卻水實現(xiàn)閥門控制的作用。一種固體鋰推進劑的填充方法，具體是步驟1 試驗前，通過導(dǎo)氣管路為鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路抽取真空；步驟2 打開鋰貯箱放入作為推進劑的固體堿金屬鋰，然后密封鋰貯箱；步驟3 氬氣擠壓氣路分裝置為鋰貯箱通入氬氣；步驟4:打開加熱膜，使鋰貯箱中的固體堿金屬鋰液化，實時調(diào)控加熱膜功率，保證流入推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱的鋰保持液態(tài)；步驟5 為鋰推進劑填充分裝置中的冷卻閥通入冷卻水，使冷卻閥處于工作狀態(tài)， 鋰貯箱中液化的鋰通過推進劑管路進入鋰中轉(zhuǎn)貯箱，同時，通過可視窗觀察液態(tài)鋰推進劑對鋰中轉(zhuǎn)貯箱的填充情況，當鋰中轉(zhuǎn)貯箱所要求的量充滿時，填充完成。本發(fā)明的優(yōu)點及功效在于(1)本發(fā)明的裝置和方法針對電推進發(fā)動機試驗的鋰推進劑填充裝置的特殊要求，將固體堿金屬鋰加熱液化后用惰性氣體氬擠壓入鋰中轉(zhuǎn)貯箱，避免了鋰的氧化，通過溫度傳感器監(jiān)測鋰貯箱、推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)的溫度，實時調(diào)整加熱膜功率，保證推進劑鋰處于液化狀態(tài)，增強了供給裝置的實用性和易操作性；(2)本發(fā)明設(shè)計了導(dǎo)氣管路和可視化窗口，實現(xiàn)了鋰推進劑管路和中轉(zhuǎn)貯箱的真空快速抽取和填充過程的可視化，有效提高了填充過程的效率和可靠性；(3)本發(fā)明解決了電推進發(fā)動機地面試驗中堿金屬固體推進劑——鋰管路填充具體應(yīng)用難題，為進一步深化電推進技術(shù)研究與工程應(yīng)用提供了保障。在電推進試驗平臺上， 使用該套固體推進劑管路填充裝置進行了等離子動力學(xué)發(fā)動機(MPDT)使用固體堿金屬鋰為推進劑的高空模擬試驗，可實現(xiàn)推進劑管路及鋰中轉(zhuǎn)貯箱的安全、可靠的快速完全填充， 順利完成試驗任務(wù)并獲得有效數(shù)據(jù)，符合發(fā)動機地面試驗要求。


圖1為本發(fā)明填充裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明填充方法的步驟示意圖。具體標號如下101.氬氣氣瓶102.氬氣氣瓶手動截止閥103.氬氣管路過濾器
104.氬氣管路壓力表201..鋰貯箱202.鋰貯箱溫度傳感器
203.鋰貯箱加熱膜204..推進劑管路加熱膜205.鋰中轉(zhuǎn)貯箱
206.活塞207..電動機208.鋰中轉(zhuǎn)貯箱溫度傳感器
209.可視窗210.導(dǎo)氣管路211.鋰中轉(zhuǎn)貯箱加熱膜
301.循環(huán)冷卻水貯箱302.冷卻水管路放水閥門I 303.冷卻水管路過濾器I304.導(dǎo)氣管路冷卻閥I 305.鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥306.冷卻水管路回流閥門I307. 7MP7K管路方M閥門II 308. 7MP7K管路過濾器II309. ffit 劑管路MP閥II310.冷卻水管路回流閥門II
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的鋰推進劑填充裝置及其填充方法。本發(fā)明的填充裝置包括氬氣擠壓氣路分裝置、鋰推進劑填充分裝置和冷卻水控制分裝置，下面結(jié)合圖1，按照該套裝置一般使用順序進行說明，方便理解與使用?？紤]到堿金屬鋰的強還原性，可能會被氣體或氣體中的雜質(zhì)氧化，因此擠壓氣路中的氣體采用惰性氣體氬氣并在氬氣管路上設(shè)計了過濾器。氬氣擠壓氣路分裝置包括氬氣氣瓶101、氬氣氣瓶手動截止閥102、氬氣管路過濾器103和氬氣管路壓力表104。氬氣氣瓶 101主要用于存放惰性氣體氬氣。氬氣氣瓶手動截止閥102安裝在氬氣氣瓶101出口管路上，用于控制氬氣管路的開關(guān)。氬氣管路過濾器103位于氬氣氣瓶手動截止閥102的下游， 用來保證氬氣管路中氬氣的清潔度。氬氣管路壓力傳感器104安裝在氬氣管路上，用于監(jiān)測氬氣管路內(nèi)氣體的壓力。當打開氬氣氣瓶手動截止閥102后，氬氣氣瓶101中的氬氣經(jīng)過氬氣管路過濾器103到達鋰貯箱201。鋰推進劑填充分裝置的功能是將固體堿金屬鋰加熱液化，并將其安全可靠地填充到推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱205中，使得在發(fā)動機工作時，推進劑能夠穩(wěn)定可控地供給到發(fā)動機。由于采用固體堿金屬鋰作為推進劑，它的裝置與采用氣體推進劑及液體推進劑時有很大不同。鋰推進劑供給分裝置包括鋰貯箱201、鋰貯箱溫度傳感器202、鋰貯箱加熱膜 203、推進劑管路加熱膜204、鋰中轉(zhuǎn)貯箱205、活塞206、電動機207、鋰中轉(zhuǎn)貯箱溫度傳感器 208、可視窗209、導(dǎo)氣管路210、鋰中轉(zhuǎn)貯箱加熱膜211、導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥11309。鋰貯箱201主要用于存放固體堿金屬推進劑鋰，并在其中完成固體鋰加熱液化的過程，鋰貯箱201的頂蓋上開有孔通入氬氣管路，在實驗前，將鋰貯箱201的頂蓋打開放入固體堿金屬后，蓋上頂蓋密封。鋰貯箱溫度傳感器202 安裝在鋰貯箱201的外壁面，用于監(jiān)測鋰貯箱201的溫度狀況，保證鋰貯箱201內(nèi)的鋰處于液化狀態(tài)。鋰貯箱加熱膜203安裝于鋰貯箱201的外壁面，用于加熱鋰貯箱201和內(nèi)部的固體堿金屬鋰，使其液化。推進劑管路加熱膜204安裝于推進劑管路外壁面用來保持推進劑管路的溫度，使推進劑管路內(nèi)的鋰維持在液化狀態(tài)。鋰中轉(zhuǎn)貯箱205用于暫時存貯液態(tài)的鋰?；钊?06安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205內(nèi)的上方，用于將鋰中轉(zhuǎn)貯箱205內(nèi)的液態(tài)鋰擠出。 電動機207位于活塞206的上端，用于控制活塞206的上下運動，從而完成推進劑鋰的流量控制。鋰中轉(zhuǎn)貯箱溫度傳感器208安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205外壁面，用于測量鋰中轉(zhuǎn)貯箱205 的溫度。可視窗209安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205上，用于觀察鋰中轉(zhuǎn)貯箱205內(nèi)的推進劑填充情況。導(dǎo)氣管路210安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205上，在抽真空時，用于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205和推進劑管路內(nèi)的氣體排出，導(dǎo)氣管路210是由于在通過連接發(fā)動機內(nèi)的管路抽真空時速度慢，為了實現(xiàn)推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱205中真空的快速抽取而設(shè)計。鋰中轉(zhuǎn)貯箱加熱膜211安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205中部以下的外壁面，用于加熱鋰中轉(zhuǎn)貯箱205及其內(nèi)液態(tài)鋰，維持鋰處于液態(tài)。導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304安裝于導(dǎo)氣管路210上，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱205進行推進劑填充時起到閥門的作用。鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305安裝于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205外壁面中部，用于防止鋰中轉(zhuǎn)貯箱205內(nèi)的液態(tài)鋰泄漏。鋰推進劑管路冷卻閥II309位于鋰中轉(zhuǎn)貯箱205的下游，用于控制推進劑管路的開關(guān)。導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥II309是通過在所要設(shè)置冷卻閥的位置的外表面上緊密纏繞上若干圈要通入冷卻水的管子來實現(xiàn)的， 纏繞的管子與所纏繞的位置的外表面貼合。當纏繞的管子中通入冷卻水時，流經(jīng)導(dǎo)氣管路的液態(tài)鋰受冷由液態(tài)轉(zhuǎn)換為固體，使得推進劑管路堵塞，從而起到閥門關(guān)閉的作用，流經(jīng)推進劑管路的液態(tài)鋰受冷由液態(tài)轉(zhuǎn)換為固體，使得推進劑管路堵塞，若有液態(tài)鋰通過鋰中轉(zhuǎn)貯箱205的中部位置，則受冷由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，有效防止鋰中轉(zhuǎn)貯箱205內(nèi)的液態(tài)鋰泄漏。 在停止通入冷卻水的時候，由于推進劑管路加熱膜204的加熱，固體狀態(tài)的鋰受熱轉(zhuǎn)換為液態(tài)，使得推進劑管路疏通。冷卻水控制分裝置的功能是為導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥II309通入冷卻水來實現(xiàn)閥門的作用，在設(shè)計中防止冷卻水中雜質(zhì)阻塞冷卻閥，在冷卻水控制分裝置中加入了過濾器。如圖1所示，冷卻水控制分裝置包括循環(huán)冷卻水貯箱301、冷卻水管路放水閥門I 302、冷卻水管路過濾器I 303、冷卻水管路回流閥門I 306、冷卻水管路放水閥門11307、冷卻水管路過濾器II308和冷卻水管路回流閥門 11310。循環(huán)冷卻水貯箱301主要用于貯存循環(huán)冷卻水。冷卻水管路放水閥門I 302和冷卻水管路放水閥門II307分別安裝于循環(huán)冷卻水貯箱301下游不同的冷卻水管路I和冷卻水管路II，分別用于控制冷卻水管路I和冷卻水管路II的放水。冷卻水管路過濾器I 303 和冷卻水管路過濾器II308分別安裝于冷卻水管路I和冷卻水管路II中冷卻水管路放水閥門I 302和冷卻水管路放水閥門II307的下游，分別用于過濾冷卻水管路I和冷卻水管路II中的循環(huán)冷卻水。導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304安裝于冷卻水管路I中冷卻水管路過濾器 I 303的下游，當進行鋰中轉(zhuǎn)貯箱的推進劑填充時，用于控制關(guān)閉導(dǎo)氣管路210的作用。鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305安裝于冷卻水管路I中導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304的下游，用于防止鋰中轉(zhuǎn)貯箱205發(fā)生液態(tài)鋰泄漏。鋰推進劑管路冷卻閥II309安裝于冷卻水管路II中冷卻水管路過濾器II308的下游，用于控制推進劑管路的開關(guān)。冷卻水管路回流閥門I 306和冷卻水管路回流閥門II310分別安裝于冷卻水管路I和冷卻水管路II中鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥 305和鋰推進劑管路冷卻閥II309的下游，分別用于控制冷卻水管路I和冷卻水管路II的冷卻水回流。本發(fā)明裝置中選用的管路為不銹鋼管，材料為lCrl8M9Ti，材料具有良好的耐腐蝕性。本發(fā)明裝置中選用的溫度傳感器202、208采用熱電阻PT100。本發(fā)明裝置中選用的可視窗209采用石英管，材料具有良好的耐高溫性能。本發(fā)明裝置中的氬氣氣瓶手動截止閥102、冷卻水管路放水閥門I 302、冷卻水管路回流閥門I 306、冷卻水管路放水閥門II307和冷卻水管路回流閥門II310均采用型號為 Y5708. 1-91的手動截止閥，閥門接口為標準DN4、37°接頭并與相應(yīng)管路上球頭連接。本發(fā)明裝置中的氬氣管路過濾器103采用型號為25 μ m過濾器，冷卻水管路過濾器1303和冷卻水管路過濾器II308采用型號為IOym的過濾器。具體應(yīng)用中可以根據(jù)使用要求自行選取。
搭建本發(fā)明裝置中需要進行許多焊接工作，建議使用氬弧焊或者其他惰性氣體保護焊，這樣減少焊接處的氧化物，而且管路加工完畢后必須經(jīng)過酸洗鈍化，再進行超聲波清洗、氮氣吹除等操作，進而保證整個裝置的清潔度。下面對采用本發(fā)明的鋰推進劑填充裝置填充鋰推進劑，以使得的在試驗中能穩(wěn)定為發(fā)動機提供鋰推擠劑的方法進行說明。如圖2所示，該方法具體過程如下(1)試驗操作前，首先進行抽取真空，由于發(fā)動機內(nèi)的管路可能比較細，所以中轉(zhuǎn)貯箱205和推進劑管路內(nèi)的氣體從導(dǎo)氣管路210排出。(2)抽取真空達到一定的真空度時，在艙內(nèi)打開鋰貯箱201，把作為推進劑的固體堿金屬鋰放入其中，然后密封鋰貯箱201。(3)氬氣擠壓氣路分裝置中氬氣氣瓶101提供了一路用于在推進劑加注過程中對鋰貯箱201增壓的氣體，氣體從氬氣氣瓶101出來后首先通過手動截止閥102進入氬氣管路過濾器103，以便將氣體中可能攜帶的顆粒等雜質(zhì)過濾掉；氬氣氣路壓力表104用于監(jiān)測向鋰貯箱201提供的增壓氣體的壓力；氬氣氣瓶手動截止閥102打開的時候，裝置實現(xiàn)對鋰貯箱201的放氣操作。(4)同時打開加熱膜。打開鋰貯箱加熱膜203，使得鋰貯箱201中的固體堿金屬鋰液化，同時打開推進劑管路加熱膜204和鋰中轉(zhuǎn)貯箱加熱膜211，通過鋰貯箱溫度傳感器 202和鋰中轉(zhuǎn)貯箱溫度傳感器208監(jiān)測鋰貯箱201和鋰中轉(zhuǎn)貯箱205，實時調(diào)控加熱膜功率，保證流入推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱205的鋰保持液態(tài)。(5)給導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥 II309通入冷卻水，使導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥II309處于工作狀態(tài)。先打開冷卻水管路回流閥門I 306、冷卻水管路回流閥門11310，隨后打開冷卻水管路放水閥門I 302和冷卻水管路放水閥門11307，在冷卻水管路I內(nèi)，冷卻水從循環(huán)冷卻水貯箱301流出，流經(jīng)冷卻水管路放水閥門I 302、冷卻水管路過濾器I 303、 導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和冷卻水管路回流閥門I 306，至循環(huán)冷卻水貯箱301 ；在冷卻水管路II內(nèi)，冷卻水從循環(huán)冷卻水貯箱301流出，流經(jīng)冷卻水管路放水閥門11307、冷卻水管路過濾器11308、鋰推進劑管路冷卻閥II309和冷卻水管路回流閥門 11310，至循環(huán)冷卻水貯箱301。使導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304、鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥305和鋰推進劑管路冷卻閥II309處于工作狀態(tài)，此時向鋰貯箱201增壓進行推進劑的加注時，鋰貯箱 201內(nèi)的液態(tài)鋰通過推進劑管路進入鋰中轉(zhuǎn)貯箱205。導(dǎo)氣管路冷卻閥I 304處于工作狀態(tài)可以使得液態(tài)鋰在此處冷卻固化，起到控制閥的作用，關(guān)閉導(dǎo)氣管路210 ；鋰中轉(zhuǎn)貯箱冷卻閥II305處于工作狀態(tài)可以防止液態(tài)鋰從鋰中轉(zhuǎn)貯箱205的泄漏；鋰推進劑管路冷卻閥 III309處于工作狀態(tài)，可以使得液態(tài)鋰在此處冷卻固化，起到控制閥的作用，關(guān)閉鋰中轉(zhuǎn)貯箱205下游的推進劑管路。同時，通過鋰中轉(zhuǎn)貯箱205上的可視窗209可以觀察到液態(tài)鋰推進劑對鋰中轉(zhuǎn)貯箱205的填充情況，當鋰中轉(zhuǎn)貯箱205中所要求的液態(tài)鋰的量充滿時，填充完成。
權(quán)利要求
1.一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，該裝置包括氬氣擠壓氣路分裝置、冷卻水控制分裝置和放置在真空艙中的鋰推進劑填充分裝置；所述的鋰推進劑填充分裝置主要包括鋰貯箱、鋰中轉(zhuǎn)貯箱、活塞、電動機、鋰中轉(zhuǎn)貯箱可視窗和導(dǎo)氣管路，鋰貯箱的底部通過推進劑管路連通鋰中轉(zhuǎn)貯箱的底部，鋰中轉(zhuǎn)貯箱的底部還通過推進劑管路連至發(fā)動機，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)部的上方安裝有活塞，活塞的上端安裝有電動機，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱的壁面上裝有可視窗，用于觀察鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)的推進劑填充情況，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱中部位置連接有導(dǎo)氣管路，用于在抽真空時將鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路內(nèi)的氣體排出；在鋰貯箱的外壁面、鋰中轉(zhuǎn)貯箱的中部以下外壁面和推進劑管路的外壁面上都布置有加熱膜，在鋰中轉(zhuǎn)貯箱的外壁面中部位置、導(dǎo)氣管路以及鋰中轉(zhuǎn)貯箱連通發(fā)動機的推進劑管路上設(shè)置有冷卻閥；鋰貯箱中放入固體鋰，通過布置在鋰貯箱外壁面的加熱膜用于將鋰貯箱內(nèi)的固體堿金屬鋰液化，布置在鋰中轉(zhuǎn)貯箱外壁面的加熱膜用于使鋰中轉(zhuǎn)貯箱中的鋰保持液化狀態(tài)，布置在推進劑管路外壁面上的加熱膜用于維持管路內(nèi)的鋰保持液化狀態(tài)，電動機控制活塞上下運動將鋰中轉(zhuǎn)貯箱內(nèi)的液態(tài)鋰擠出填充到連接發(fā)動機的推進劑管路中；所述的氬氣擠壓氣路分裝置包括氬氣氣瓶、氬氣氣瓶手動截止閥、氬氣管路過濾器和氬氣管路壓力表，氬氣氣瓶通過氬氣管路從鋰貯箱的頂部的蓋子連通鋰貯箱，在氬氣氣瓶出口的氬氣管路上安裝有氬氣氣瓶手動截止閥，在氬氣氣瓶手動截止閥下游的氬氣管路上安裝有氬氣管路過濾器，氬氣管路壓力表安裝在氬氣管路上；所述的冷卻水控制分裝置用于為鋰推進劑填充分裝置中的冷卻閥通入冷卻水實現(xiàn)閥門控制的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，所述的鋰推進劑填充分裝置還包括溫度傳感器，溫度傳感器分別設(shè)置在鋰貯箱的外壁面和鋰中轉(zhuǎn)貯箱的外壁面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，所述的溫度傳感器采用熱電阻PT100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，所述的冷卻閥為要通入冷卻水的管子，該管子緊密地纏繞在所要設(shè)置冷卻閥的位置的外表面上，纏繞一圈以上，要通入冷卻水的管子與所要纏繞的部位貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，所述的冷卻水控制分裝置包括循環(huán)冷卻水貯箱、冷卻水管路放水閥門、冷卻水管路過濾器和冷卻水管路回流閥門；所述的循環(huán)冷卻水貯箱用于貯存循環(huán)冷卻水，具有兩條循環(huán)的冷卻水管路 冷卻水管路I和冷卻水管路II ；在兩條循環(huán)的冷卻水管路上，按照冷卻水流動的方向，均依次在放水口設(shè)置有冷卻水管路放水閥門，在冷卻水管路放水閥門下游設(shè)置有冷卻水管路過濾器，在冷卻水管路I的冷卻水管路過濾器的下游依次連通設(shè)置在導(dǎo)氣管路的冷卻閥和設(shè)置在鋰中轉(zhuǎn)貯箱的外壁面中部的冷卻閥，在冷卻水管路II的冷卻水管路過濾器的下游連通設(shè)置在鋰中轉(zhuǎn)貯箱連通發(fā)動機的推進劑管路上的冷卻閥，在冷卻閥的下游均設(shè)置有冷卻水管路回流閥門，用于控制冷卻水管路中冷卻水的回流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的一種固體鋰推進劑管路填充裝置，其特征在于，所述的氬氣氣瓶手動截止閥和冷卻水管路放水閥門、冷卻水管路回流閥門均采用型號為TO708. 1-91的手動截止閥，閥門接口為標準DN4、37°接頭，并與相應(yīng)管路上球頭連接。
7.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的固體鋰推進劑管路填充裝置為電推進發(fā)動機試驗的管路填充鋰推進劑的方法，其特征在于，具有如下步驟步驟1 試驗前，通過導(dǎo)氣管路為鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路抽取真空； 步驟2 打開鋰貯箱放入作為推進劑的固體堿金屬鋰，然后密封鋰貯箱； 步驟3 氬氣擠壓氣路分裝置為鋰貯箱通入氬氣；步驟4:打開加熱膜，使鋰貯箱中的固體堿金屬鋰液化，實時調(diào)控加熱膜功率，保證流入推進劑管路和鋰中轉(zhuǎn)貯箱的鋰保持液態(tài)；步驟5 為鋰推進劑填充分裝置中的冷卻閥通入冷卻水，使冷卻閥處于工作狀態(tài)，鋰貯箱中液化的鋰通過推進劑管路進入鋰中轉(zhuǎn)貯箱，同時，通過可視窗觀察液態(tài)鋰推進劑對鋰中轉(zhuǎn)貯箱的填充情況，當鋰中轉(zhuǎn)貯箱所要求的量充滿時，填充完成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種固體鋰推進劑管路填充裝置及其填充方法，該裝置包括氬氣氣路分裝置、冷卻水控制分裝置和放置在真空艙中的鋰推進劑供給分裝置，鋰推進劑供給分裝置中的鋰貯箱、鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路的外壁上都設(shè)置有加熱膜，鋰中轉(zhuǎn)貯箱與發(fā)動機之間的推進劑管路上都設(shè)置有冷卻閥，氬氣氣路分裝置為鋰貯箱提供氣體壓力，冷卻水控制分裝置為冷卻閥供應(yīng)冷卻水。所述方法通過為冷卻閥通入冷卻水使得鋰中轉(zhuǎn)貯箱下游的推進劑管路堵塞，通過加熱膜將固體堿金屬鋰液化后擠壓入鋰中轉(zhuǎn)貯箱。本發(fā)明具有較高的可操作性和實用性，實現(xiàn)了堿金屬鋰固體推進劑在鋰中轉(zhuǎn)貯箱和推進劑管路中的穩(wěn)定填充，可進一步為發(fā)動機地面試驗提供穩(wěn)定的鋰推進劑。
文檔編號G01M15/02GK102507198SQ20111030059
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者王海興, 耿金越, 陳士強 申請人:北京航空航天大學(xué)