CN101738048A - 铰链式大门锥形热沉设计 - Google Patents

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蔡国飙
凌桂龙
王文龙
李晓娟
黄本诚
张国舟
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用于真空容器封头处的锥形结构热沉设计锥形结构热沉主要由骨架(1)、上汇液总管(2)、支管(3)、翅片(4)、下进液总管(5)组成，根据吸附气体的不同，热沉壁板结构形式和选材有所不同，常用的壁板是由铜翅片(1)和不锈钢支管(2)焊接而成，其中不锈钢支管内通制冷介质，介质的种类取决于流场气体的性质，常用介质有液氮、液氢、液氦等。工作时，流体从锥形热沉下部流进、上部流出。充分的利用了真空容器封头处的有效空间；加大了羽流吸附面积；锥形热沉的锥角根据不同的封头形式确定，以尽量布满整个封头为宜；材料采用不锈钢支管和铜翅片；提高了真空容器内部的静态真空度；提高了真空容器内部的动态真空度；椎形热沉不仅适用于液氦热沉设计，同样适用于液氮热沉设计。

Description

铰链式大门锥形热沉设计
【技术领域】
本发明涉及用于真空容器大门的锥形热沉设计。本发明特别应用于真空容器铰链式大门的锥形热沉设计。
【背景技术】
羽流效应问题研究的一个重要前提是保证羽流实验气体的快速吸附，使得环境真空度能够达到规定的指标。高空羽流实验大都采用氮气模拟，用于吸附羽流实验气体的设备主要是环绕真空容器内表面的深冷低温泵，即氦板(液氦热沉)。国际上研究较早的美国和德国均采用此种结构形式。如德国DLR的STG真空羽流实验系统，容器直径为3.3m，长度为7.6m，内装直径1.6m、长度5.25m的圆筒形液氦低温泵，其吸附面积为30m2，可保证0.5N发动机(质量流量0.2g/s，试验介质常温氮气)连续工作时，维持压力小于10-3Pa。
按照这种低温泵的布局结构，要实现较大推力发动机的高空(动态真空度小于10-3Pa)研究工作，就要相应的增加氦板的面积，即增大真空容器的体积。实际上，根据气体的种类及其温度，氦板的面积会有很大的差异。气体分子量越小、温度越高，吸附面积越大。如何在有效的空间内尽量加大吸附面积成为了高空羽流实验的设计关键。
用于热真空实验的真空容器大门都采用碟形或者椭球形，而大门处热沉均采用平板结构，如KM系列真空容器，大门处均采用平板结构热沉，这种热沉结构不能有效地利用大门处的空间。根据这种不足及铰链式大门的特殊性，将真空容器大门处的热沉设计成锥形，如图1所示，有效地加大了吸附面积，提高了静、动态真空度。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种铰链式大门的热沉设计。
锥形结构热沉主要由液氦热沉(1)、液氦热沉骨架(2)、液氮热沉(3)、液氮热沉骨架(4)、液氮热沉下进液口(5)、液氦热沉下进液口(6)、液氦热沉上出液口(7)、液氮热沉上出液口(8)组成，根据吸附气体的不同，热沉壁板结构形式和选材有所不同，常用的壁板是由铜翅片和不锈钢支管焊接而成，其中不锈钢支管内通制冷介质。工作时，流体从大门铰链处流进、流出。
本发明具有的优点在于：(a)充分的利用了真空容器大门处的有效空间；(b)加大了热沉面积；(c)锥形热沉的锥角根据不同的大门形式确定，以尽量布满整个大门为宜；(d)材料采用不锈钢支管和铜翅片；(e)热沉进出口均放在铰链处，和液氮、液氦外流程用软管连接，开关大门时，不用拆卸，操作方便；(f)有效提高了真空容器内部的静、动态真空度；(g)液氦热沉由液氮热沉保护，减小了液氦热沉的热负荷，液氦耗量减小，实验成本降低。
【附图说明】
图1是铰链式大门锥形热沉结构侧视图
图2是铰链式大门锥形热沉结构正视图
图3是液氮、液氦热沉下进液口
图4是液氮、液氦热沉上出液口
【具体实施方式】
下面结合附图来进一步说明本发明。
图1所示的锥形结构热沉主要由液氦热沉(1)、液氦热沉骨架(2)、液氮热沉(3)、液氮热沉骨架(4)、液氮热沉下进液口(5)、液氦热沉下进液口(6)、液氦热沉上出液口(7)、液氮热沉上出液口(8)组成。
根据吸附气体的不同，热沉壁板结构形式和选材有所不同，常用的壁板是由铜翅片和不锈钢支管焊接而成，其中不锈钢支管内通制冷介质。
将液氦热沉下进液口、上出液口和液氦外流程、液氮外流程相连，将液氮热沉下进液口、上出液口和液氮外流程相连，液氦外流程为液氦热沉提供液氦，液氮外流程为液氮热沉及液氦热沉提供液氮，液氮热沉的作用主要是保护液氦热沉，以减小液氦耗量，降低实验成本。
工作时，先用液氮预冷液氮热沉和液氦热沉，当二者都预冷到液氮温区后，停止向液氦热沉供应液氮，改用液氦继续预冷液氦热沉，直到液氦热沉预冷到液氦温区后，满足试验条件时方可试验。从预冷到整个试验过程中，液氮热沉中始终充满液氮，以保证液氮热沉对液氦热沉的充分保护。

Claims (7)

1.铰链式大门锥形热沉，由液氦热沉(1)、液氦热沉骨架(2)、液氮热沉(3)、液氮热沉骨架(4)、液氮热沉下进液口(5)、液氦热沉下进液口(6)、液氦热沉上出液口(7)、液氮热沉上出液口(8)组成。
2.如权力要求1所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：热沉采用椎形结构。
3.如权力要求1所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：液氦热沉位于液氮热沉内部。
4.如权力要求1所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：流体从热沉下部流进、上部流出。
5.如权力要求1所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：热沉壁板材料为不锈钢支管和铜翅片。
6.如权力要求5所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：不锈钢支管和铜翅片之间的连接方式为焊接。
7.如权力要求1所述的铰链式大门锥形热沉，其特征在于：热沉采用骨架安装、固定。
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