壓力控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置及檢測方法，包括漏率檢測工裝、高精度真空測量裝置、航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道、氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)包括輔助抽氣泵、氦質(zhì)譜檢漏儀、真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔、管道、閥門等，高精度真空測量裝置包括真空計(jì)、電連接器、通訊線纜、真空規(guī)、輔助容器，其中，所述漏率檢測工裝通過法蘭分別與航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道和氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)連接，所述高精度真空測量裝置中的輔助容器安裝在航天器密封艙內(nèi)。
【專利說明】壓力控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器的部組件的無損檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于重力所引起的自然對流的影響，在地面常重力條件下對航天器進(jìn)行的地面上流動換熱試驗(yàn)和航天器空間的實(shí)際情況存在著一定偏差。為了較準(zhǔn)確地模擬航天器真空熱試驗(yàn)在空間的微重力條件下的流動換熱，通常采用降壓法來抑制地面試驗(yàn)時(shí)自然對流的熱影響，艙內(nèi)壓力越低，自然對流的影響就越小，當(dāng)艙內(nèi)壓力降低到一定程度時(shí)，自然對流的影響可以忽略，通過理論分析，滿足Cr/Re2 ( 0.1的要求，艙內(nèi)流動即可視為“純”強(qiáng)迫流動，采取在艙內(nèi)維持25.3?27.9KPa低氣壓，利用降壓法有效地消除自然對流對試驗(yàn)結(jié)果的影響。
[0003]壓力模擬控制系統(tǒng)是航天器在地面進(jìn)行真空熱試驗(yàn)時(shí)模擬密封艙在空間微重力下氣體換熱方式的地面試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由高精度真空測量裝置、壓力模擬控制系統(tǒng)管道、氣體采集及充氣容器、真空獲得子系統(tǒng)、復(fù)壓子系統(tǒng)、氣體成分分析子系統(tǒng)等組成(參見《航天器密封艙真空熱試驗(yàn)用壓控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，《航天器環(huán)境工程》2010年12月，第27卷第6期，708?710頁，陳濤等)。
[0004]進(jìn)行真空熱試驗(yàn)時(shí)，壓力模擬控制系統(tǒng)位于空間環(huán)境模擬器的外部，航天器密封艙位于空間環(huán)境模擬器的內(nèi)部，壓力模擬控制系統(tǒng)管道是將兩者連接為一個(gè)整體的關(guān)鍵設(shè)備，其漏率對于試驗(yàn)過程中壓力的控制精度甚至試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行起到?jīng)Q定性作用。試驗(yàn)準(zhǔn)備階段分別完成了航天器密封艙與壓力模擬控制系統(tǒng)管道單獨(dú)的漏率檢測工作，試驗(yàn)開始前，將壓力模擬控制系統(tǒng)管道與航天器密封艙連接，連接處的漏率檢測由于航天器密封艙既無法承受外壓又因?yàn)榕搩?nèi)儀器設(shè)備不能承受正壓，因此，無法使用密封艙抽真空或充壓的方式對連接處進(jìn)行漏率檢測，目前只能依靠安裝人員和技術(shù)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來判斷漏率是否滿足試驗(yàn)要求，留下了一定的隱患，一旦連接處的漏率無法滿足要求，航天器真空熱試驗(yàn)將無法繼續(xù)進(jìn)行，不但增加了試驗(yàn)的成本，而且對航天器產(chǎn)品的研制進(jìn)度造成了影響，因此對連接處進(jìn)行漏率檢測十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置及檢測方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置，包括漏率檢測工裝、高精度真空測量裝置、航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道、氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，其中，所述漏率檢測工裝通過法蘭分別與航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道和氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)連接，所述高精度真空測量裝置包括輔助容器、真空規(guī)、通訊線纜、真空計(jì)、電連接器，所述真空規(guī)位于輔助容器內(nèi)，通過通訊線纜、電連接器與真空計(jì)連接，所述輔助容器設(shè)置在航天器密封艙內(nèi)，其內(nèi)部始終保持I個(gè)大氣壓和常溫的狀態(tài)。
[0008]其中，所述壓力模擬控制系統(tǒng)管道與漏率檢測工裝連接處有兩道密封，連接形式為固定式真空法蘭。
[0009]進(jìn)一步地，所述兩道密封，第一道密封位于管道外側(cè)，密封槽形式為梯形，第二道密封位于固定式真空法蘭上，密封槽形式為矩形，主密封面粗糙度優(yōu)于RaL 6，次密封面粗糙度優(yōu)于艮3.2。
[0010]其中，所述漏率檢測工裝，與航天器密封艙連接處為固定式真空法蘭，與壓力模擬控制系統(tǒng)管道連接處為活套式真空法蘭，檢漏口位于工裝圓柱形管道兩道密封之間的任意位置，圓柱管道內(nèi)壁粗糙度優(yōu)于Ra1.6。
[0011]進(jìn)一步地，所述氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，包括輔助抽氣泵、氦質(zhì)譜檢漏儀、真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔、檢漏管道、閥門、氦氣瓶，氦氣罩，所述檢漏管道與氦質(zhì)譜檢漏儀連接，且通過閥門與輔助抽氣泵連接，且在進(jìn)行系統(tǒng)靈敏度測定時(shí)通過法蘭與真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔連接，且在進(jìn)行連接處漏率檢測時(shí)通過法蘭與檢漏口連接，所述氦氣罩與氦氣瓶連接，整體包裹壓力模擬控制系統(tǒng)管道與漏率檢測工裝連接處法蘭。
[0012]一種利用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一:系統(tǒng)靈敏度測定；
[0014]步驟二:連接處第二道密封漏率檢測；
[0015]步驟三:連接處第一道密封漏率檢測；
[0016]步驟四:數(shù)據(jù)處理。
[0017]所述步驟一包括以下步驟:
[0018]第一步，搭建漏率檢測系統(tǒng)，將漏率為Qtl的真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔接在檢漏管道與漏率檢測工裝的接口處；
[0019]第二步，啟動檢漏儀、輔助泵，當(dāng)真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門打開時(shí)，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值I ;關(guān)閉真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值Itl,即為本底值；
[0020]第三步，測試本底噪聲In ；
[0021]第四步，系統(tǒng)靈敏度滿足要求后，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔拆下，將檢漏管道與漏率檢測工裝連接。
[0022]所述步驟二包括以下步驟:
[0023]第一步,利用輔助泵,從檢漏儀獲取檢漏系統(tǒng)本底值Ic/ ;
[0024]第二步，將連接處第二道密封法蘭采用氦罩包裹，排除氦罩內(nèi)空氣，將氦氣充入氦罩內(nèi)至0.1MPa ;待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下檢漏僅輸出指不值I'。
[0025]所述步驟三包括以下步驟:
[0026]第一步，利用輔助泵將兩道密封之間的壓力抽至并維持IOPa以下；
[0027]第二步，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下一段時(shí)間t內(nèi)，位于容積為V的密封艙中高精度真空測量裝置真空計(jì)示數(shù)的變化值A(chǔ)P ；
[0028]第二步，漏率檢測完成后將檢漏口用盲板封堵。
[0029]所述步驟四包括以下步驟:[0030]第一步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算系統(tǒng)靈敏度Qmin ；
[0031]Qfflin ^ InQ0 / (1-10)
[0032]第二步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第二道密封的整體漏率，若測試過程中檢漏儀輸出指示無變化，則漏率即為系統(tǒng)靈敏度；
[0033]Q2= (I' -10' )Q0 / (1-10)
[0034]第三步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第一道密封的整體漏率，若測試過程中真空計(jì)的示數(shù)無變化，則說明漏率已經(jīng)滿足要求。
[0035]Q1= A PV / t [0036]本發(fā)明提供的壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置及檢測方法，有效地解決了連接處可靠性確認(rèn)的問題。在不對航天器密封艙抽真空以及充壓的前提下，獲得了連接處的整體漏率，改變了只能依靠安裝人員和技術(shù)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來判斷漏率是否滿足試驗(yàn)要求的現(xiàn)狀，避免了因連接處漏率不滿足要求而導(dǎo)致試驗(yàn)中斷的隱患。保證連接處的可靠性，既節(jié)省了真空熱試驗(yàn)的成本，又有效地保證了航天器產(chǎn)品的研制進(jìn)度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測裝置示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測高精度真空測量裝置示意圖；
[0039]圖3是本發(fā)明壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處漏率檢測氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)示意圖；
[0040]圖中I為輔助容器,2為航天器密封艙,3為漏率檢測工裝,4.1為檢漏法蘭,4.2為對接法蘭，4.3為轉(zhuǎn)接法蘭，4.4為標(biāo)定法蘭，5為檢漏口，6為氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，7為壓力模擬控制系統(tǒng)管道，8為真空計(jì)，9.1為穿容器電連接器，9.2為穿艙電連接器，9.3為穿輔助容器電連接器，10為通訊線纜，11為真空規(guī),12為真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔,13為氦氣罩，14為檢漏管道,15為氦質(zhì)譜檢漏儀，16為閥門，17為輔助抽氣泵，18為氦氣瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明:本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0042]如圖1所示，本發(fā)明的真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置包括高精度真空測量裝置(圖2所示)、航天器密封艙2、漏率檢測工裝3、氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)6、壓力模擬控制系統(tǒng)管道7，其中，漏率檢測工裝3分別通過檢漏法蘭4.1、對接法蘭4.2、轉(zhuǎn)接法蘭4.3與氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)6、壓力模擬控制系統(tǒng)管道7、航天器密封艙2連接，檢漏口 5位于工裝圓柱形管道兩道密封之間的任意位置。
[0043]在本實(shí)施方式中，可以采用如圖2所示的高精度真空測量裝置，該高精度真空測量裝置包括輔助容器1、真空計(jì)8、通訊線纜10、真空規(guī)11，其中，真空規(guī)11位于輔助容器I內(nèi)，經(jīng)由通訊線纜10、穿輔助容器電連接器9.3、穿艙電連接器9.2、穿容器電連接器9.1與真空計(jì)8連接，輔助容器I設(shè)置在航天器密封艙2內(nèi)。[0044]圖3顯示了本發(fā)明的漏率檢測裝置中使用的氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)6包括真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔12、氦氣罩13、檢漏管道14、氦質(zhì)譜檢漏儀15、閥門16、輔助抽氣泵17、氦氣瓶18。檢測系統(tǒng)靈敏度時(shí)，檢漏管道14與氦質(zhì)譜檢漏儀15連接，且通過閥門16與輔助抽氣泵17連接，且通過標(biāo)定法蘭4.4與真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔12連接；檢測連接處第二道密封漏率時(shí)，檢漏管道14與氦質(zhì)譜檢漏儀15連接，且通過閥門16與輔助抽氣泵17連接，且通過檢漏法蘭4.1與檢漏口 5連接，氦氣罩13與氦氣瓶18連接，整體包裹壓力模擬控制系統(tǒng)管道7與漏率檢測工裝3連接處法蘭。
[0045]使用上述本發(fā)明的真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置進(jìn)行漏率檢測的方法如下:
[0046]步驟一:系統(tǒng)靈敏度測定；
[0047]第一步，搭建漏率檢測系統(tǒng)，將漏率為Qtl的真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔接在檢漏管道與漏率檢測工裝的接口處；
[0048]第二步，啟動檢漏儀、輔助泵，當(dāng)真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門打開時(shí)，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值I ;關(guān)閉真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值Itl,即為本底值；
[0049]第三步，測試本底噪聲In ；
[0050]第四步，系統(tǒng)靈敏度滿足要求后，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔拆下，將檢漏管道與漏率檢測工裝連接。
[0051]步驟二:連接處第二道密封漏率檢測；
[0052]第一步,利用輔助泵,從檢漏儀獲取檢漏系統(tǒng)本底值Ic/ ;
[0053]第二步，將連接處第二道密封法蘭采用氦罩包裹，排除氦罩內(nèi)空氣，將氦氣充入氦罩內(nèi)至0.1MPa ;待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下檢漏僅輸出指不值I'。
[0054]步驟三:連接處第一道密封漏率檢測；
[0055]第一步，利用輔助泵將兩道密封之間的壓力抽至并維持IOPa以下；
[0056]第二步，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下一段時(shí)間t內(nèi)，位于容積為V的密封艙中高精度真空測量裝置真空計(jì)示數(shù)的變化值A(chǔ)P ；
[0057]第二步，漏率檢測完成后將檢漏口用盲板封堵。
[0058]步驟四:數(shù)據(jù)處理；
[0059]第一步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算系統(tǒng)靈敏度Qmin ；
_] Qmin< InQ0 / (1-10)
[0061]第二步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第二道密封的整體漏率，若測試過程中檢漏儀輸出指示無變化，則漏率即為系統(tǒng)靈敏度；
[0062]Q2= (I' -10' ) Q0 / (1-10)
[0063]第三步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第一道密封的整體漏率，若測試過程中真空計(jì)的示數(shù)無變化，則說明漏率已經(jīng)滿足要求。
[0064]Q1= A PV / t
[0065]盡管上文對本專利的【具體實(shí)施方式】給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明專利的構(gòu)想對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種真空熱試驗(yàn)用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處的漏率檢測裝置，包括漏率檢測工裝、高精度真空測量裝置、航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道、氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，其中，所述漏率檢測工裝通過法蘭分別與航天器密封艙、壓力模擬控制系統(tǒng)管道和氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)連接，所述高精度真空測量裝置包括真空計(jì)、電連接器、通訊線纜、真空規(guī)、輔助容器，所述真空規(guī)位于輔助容器內(nèi)，通過通訊線纜、電連接器與真空計(jì)連接，所述輔助容器設(shè)置在航天器密封艙內(nèi)，其內(nèi)部始終保持I個(gè)大氣壓和常溫的狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1所述的漏率檢測裝置，其中，所述壓力模擬控制系統(tǒng)管道與漏率檢測工裝連接處有兩道密封，連接形式為固定式真空法蘭。
3.權(quán)利要求2所述的漏率檢測裝置，其中，所述兩道密封，第一道密封位于管道外側(cè)，密封槽形式為梯形，第二道密封位于固定式真空法蘭上，密封槽形式為矩形，主密封面粗糙度優(yōu)于RaL 6，次密封面粗糙度優(yōu)于Ra3.2。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的漏率檢測裝置，其中，所述漏率檢測工裝，與航天器密封艙連接處為固定式真空法蘭，與壓力模擬控制系統(tǒng)管道連接處為活套式真空法蘭，檢漏口位于工裝圓柱形管道兩道密封之間的任意位置，圓柱管道內(nèi)壁粗糙度優(yōu)于Ra1.6。
5.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的漏率檢測裝置，其中，所述氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)，包括輔助抽氣泵、氦質(zhì)譜檢漏儀、真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔、檢漏管道、閥門、氦氣瓶，氦氣罩，所述檢漏管道與氦質(zhì)譜檢漏儀連接，且通過閥門與輔助抽氣泵連接，且在進(jìn)行系統(tǒng)靈敏度測定時(shí)通過法蘭與真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔連接，且在進(jìn)行連接處漏率檢測時(shí)通過法蘭與檢漏口連接，所述氦氣罩與氦氣瓶連接，整體包裹壓力模擬控制系統(tǒng)管道與漏率檢測工裝連接處法蘭。
6.一種利用壓力模擬控制系統(tǒng)與航天器密封艙連接處 漏率檢測裝置進(jìn)行漏率檢測的方法，包括以下步驟: 步驟一:系統(tǒng)靈敏度測定； 步驟二:連接處第二道密封漏率檢測； 步驟三:連接處第一道密封漏率檢測； 步驟四:數(shù)據(jù)處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中， 步驟一包括以下步驟: 第一步，搭建漏率檢測系統(tǒng)，將漏率為Qtl的真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔接在檢漏管道與漏率檢測工裝的接口處； 第二步，啟動檢漏儀、輔助泵，當(dāng)真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門打開時(shí)，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值I ;關(guān)閉真空標(biāo)準(zhǔn)漏孔閥門，讀出輸出穩(wěn)定后的指示值Itl,即為本底值； 第三步，測試本底噪聲In; 第四步，系統(tǒng)靈敏度滿足要求后，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔拆下，將檢漏管道與漏率檢測工裝連接； 所述步驟二包括以下步驟: 第一步，利用輔助泵，從檢漏儀獲取檢漏系統(tǒng)本底值I/ ； 第二步，將連接處第二道密封法蘭采用氦罩包裹，排除氦罩內(nèi)空氣，將氦氣充入氦罩內(nèi)至0.1MPa ;待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下檢漏儀輸出指示值I'； 所述步驟三包括以下步驟: 第一步，利用輔助泵將兩道密封之間的壓力抽至并維持IOPa以下；第二步，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記下一段時(shí)間t內(nèi)，位于容積為V的密封艙中高精度真空測量裝置真空計(jì)示數(shù)的變化值A(chǔ)P ； 第三步，漏率檢測完成后將檢漏口用盲板封堵； 所述步驟四包括以下步驟: 第一步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算系統(tǒng)靈敏度Qmin ;
Qmin ^ InQo 丨(1_工0) 第二步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第二道密封的整體漏率，若測試過程中檢漏儀輸出指示無變化，則漏率即為系統(tǒng)靈敏度；
Q2= (I' -10' )Q0 / (1-10) 第三步，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，按下面的公式計(jì)算連接處第一道密封的整體漏率，若測試過程中真空計(jì)的示數(shù)無變化，則說明漏率已經(jīng)滿足要求。
Q1= A PV / t`
【文檔編號】G01M3/28GK103674448SQ201310552406
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】武越, 許忠旭, 裴一飛, 杜春林, 郭子寅, 馬永來, 孫娟 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所