CN103063378A - 航天器冷凝水管路系统总漏率快速检漏装置及检漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了航天器冷凝水管路系统总漏率快速检漏装置及检漏方法，该设备包括高精度绝压计、减压阀、高压力表、低压力表、五个截止阀、缓冲气瓶和相应的连接管路，其集加压、测试和放气为一体，能够对冷凝水管路系统进行体积测量、充气、测试和放气等工作，与现有冷凝水管路系统总漏率测试方法和测试设备相比，具有检漏灵敏度高、检漏周期短、高安全性等特点。

Description

航天器冷凝水管路系统总漏率快速检漏装置及检漏方法

技术领域

本发明涉属于航天器管路系统的检漏领域，具体涉及一种能够进行航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏设备，也涉及一种利用该检漏设备进行航天器冷凝水管路系统总漏率的快速检漏方法。

背景技术

载人航天器长期在轨运行时，航天员呼吸过程中产生的水蒸气会使密封舱体内的空气相对湿度逐渐增高，直到达到饱和蒸气压而冷凝。为避免过高的相对湿度对密封舱内的仪器设备造成损害及造成航天员的不适，需要有设备对水蒸气进行冷凝并对冷凝产物进行收集容纳。因此在航天器中增加了可保持航天员长期在轨适宜工作环境的冷凝水管路回路，同时增加了冷凝水管路a、b回路的总漏率测试工作。

由于载人航天器密封管路系统多、结构及状态复杂，检漏任务繁重、过程复杂、检漏周期长。目前，载人航天器研制过程中都采用大气环境下的质谱检漏技术进行管路系统的总漏率测试，单个管路系统的测试周期至少为2天，同时大型载人航天器以运输包装箱为收集容器，进行总漏率测试时需要进行产品及包装箱盖的反复吊装，加大了安全隐患，不利于型号产品的安全生产。所以研制高效、高灵敏度和高安全性的检漏装置及检漏方法是载人航天器型号研制的趋势和要求。

发明内容

为了能够快速、高可靠性地进行极其复杂的航天器冷凝水管路系统的总漏率测试，本发明旨在提供一种用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏设备，首次应用压力变化检漏技术于冷凝水管路系统总漏率测试中，实现冷凝水管路系统的快速检漏。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏装置，包括高精度绝压计、减压阀、高压力表、低压力表、五个截止阀、缓冲气瓶和相应的管路连接，其中，气源通过减压阀与缓冲气瓶通过管路连接，减压阀两端依次设置高压力表和低压力表，缓冲气瓶依次通过充气阀、隔离阀与绝压计管路连接，充气阀与隔离阀之间分别设置并联的产品阀和放气阀，相应地与待检测的冷凝水管路系统的充气端和外部大气连通进行充气和放气过程，隔离阀与绝压计之间设置有测压阀与待检测的冷凝水管路系统的测压端连通进行测压，绝压计具备RS232串口与外部控制系统相连并进行自动控制、记录和总漏率计算。

其中，该装置集充气、测试和放气为一体，利用上述五个截止阀门隔离充气、测压和放气管道，使充气、测压和放气三个过程互不干扰。   

其中，绝压计的量程在0kPa～250kPa，精度为0.01%FS即±25Pa。

其中，缓冲气瓶采用不锈钢球形气瓶，缓冲气瓶的容积需进行精确测量。

其中，该装置利用减压阀、高压力表，低压力表、充气阀和产品阀组成充气系统，通过调节减压阀对冷凝水管路系统进行加压，加压完成后由绝压计对冷凝水管路系统内的压力进行监测和记录，并通过压力变化检漏得到冷凝水管路系统的总漏率。

其中，高压力表为25MPa压力表，低压力表为0.6MPa压力表。

其中，所述气源为氮气或氦气。

一种利用上述快速检漏设备进行检漏的方法，包括以下步骤：

1）连接测试接口

将气源接口连接供气源，产品阀的充气接口连接航天器冷凝水管路充气端，测压阀的测压接口连接航天器冷凝水管路系统测压口，放气阀接口连通外部大气；

2）测试并计算冷凝水管路系统体积

a)打开充气阀、产品阀和测压阀，记录此时绝压计数值P0；

 b)关闭产品阀、放气阀和测压阀，打开隔离阀，控制减压阀缓慢往缓冲气瓶充压至50kPa，绝压计此时数值为P0+50kPa，关闭隔离阀；

c)打开充气阀和测压阀，待压力平衡后，记录此时绝压计数值P1；

d)通过公式                                                

计算得到冷凝水管路系统的体积V，其中V0为缓冲气瓶的体积；

3）测试并计算冷凝水管路系统总漏率

a)打开充气阀、产品阀和测压阀，关闭隔离阀和放气阀，控制减压阀缓慢往航天器冷凝水管路系统内充气，观察绝压计压力达到50kPa时，关闭充气阀和减压阀；

b）冷凝水管路系统压力稳定30分钟后，记录此时绝压计压力数值，作为压力初值P0；

c）每隔15分钟记录一次绝压计压力数值，总共记录四次，分别为P1、P2、P3、P4，测试时间为1小时；

d）利用公式

计算得到冷凝水管路系统的总漏率数值，其中t为测试时间15分钟。

4）检漏结束后，打开测压阀、隔离阀和放气阀，航天器冷凝水管路系统放气至零表压。

与现有检漏系统相比，本发明的快速检漏设备，可以高效地完成航天器冷凝水管路系统的总漏率测试，测试时间为一个半小时，大大的节省了检漏时间，而且具有检漏速度快，灵敏度高和安全性高等特点，首次于航天器冷凝水管路系统总漏率测试中采用压力变化检漏技术，提高检漏效率。

附图说明

图1是本发明的用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏装置的装置示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

图1为本发明的用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏装置的结构示意图。该装置包括高精度绝压计（例如量程在0kPa～250kPa，精度为0.01%FS即±25Pa的绝压计）、减压阀、高压力表、低压力表、五个截止阀、缓冲气瓶和相应的管路连接，其中，气源通过减压阀与缓冲气瓶通过管路连接，减压阀两端依次设置高压力表和低压力表，缓冲气瓶依次通过充气阀、隔离阀与绝压计管路连接，充气阀与隔离阀之间分别设置并联的产品阀和放气阀，相应地与待检测的冷凝水管路系统的充气端和外部大气连通进行充气和放气过程，隔离阀与绝压计之间设置有测压阀与待检测的冷凝水管路系统的测压端连通进行测压，绝压计具备RS232串口与外部控制系统相连并进行自动控制、记录和总漏率计算，该装置集充气、测试和放气为一体，利用上述五个截止阀门隔离充气、测压和放气管道，使充气、测压和放气三个过程互不干扰。该装置利用减压阀、高压力表，低压力表、充气阀和产品阀组成充气系统，通过调节减压阀对冷凝水管路系统进行加压，加压完成后由绝压计对冷凝水管路系统内的压力进行监测和记录，并通过压力变化检漏得到冷凝水管路系统的总漏率。

在一实施方式中，缓冲气瓶采用不锈钢球形气瓶，缓冲气瓶的容积需进行精确测量。

在一实施方式中，缓冲气瓶在冷凝水管路系统充气过程中，能够起到控制充气速率，防止系统过压以及计算冷凝水管路系统容积等作用。    

该用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏装置集充气、测试和放气为一体。具体充气、测压和放气的三种操作如下：

1）实施充气操作时，供气气瓶通过“气源”接口进入设备减压阀上游，通过减压阀的减压作用，压力降低到满足充气要求的压力值，通过缓冲气瓶、充气阀、产品阀和“充气”接口，将示漏气体充入到航天器冷凝水管路系统中。

2）实施测压操作时，产品阀、隔离阀和放气阀都处于关闭状态，冷凝水管路系统中的压力通过“测压”接口显示于绝压计上，可以通过手动或自动两种模式进行压力数值监测。如果冷凝水管路系统只有一个充气口，可以通过打开产品阀和隔离阀，对冷凝水管路系统的压力进行监测。

3）实施放气操作时，打开“放气”接口后，有两种方式进行放气：一是通过打开产品阀和放气阀，对冷凝水管路系统进行放气；二是打开测压阀、隔离阀和放气阀，对冷凝水管路系统进行放气。两种方式都能够时刻监视冷凝水管路系统内的压力，控制放气速率。

本发明应用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试，首次采用压力变化检漏技术，能够满足冷凝水管路系统的快速检漏要求，具有检漏周期短、检漏灵敏度高、检漏安全性高等特点，大大提高了检漏效率。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但应该指明的是，我们可以对上述实施方式进行各种改变和修改，但这些都不脱离本发明的精神和所附的权利要求所记载的范围。

Claims (8)

1.一种用于航天器冷凝水管路系统总漏率测试的快速检漏装置，包括高精度绝压计、减压阀、高压力表、低压力表、五个截止阀、缓冲气瓶和相应的连接管路，其中，气源通过减压阀与缓冲气瓶通过管路连接，减压阀两端依次设置高压力表和低压力表，缓冲气瓶依次通过充气阀、隔离阀与绝压计管路连接，充气阀与隔离阀之间分别设置并联的产品阀和放气阀，相应地与待检测的冷凝水管路系统的充气端和外部大气连通进行充气和放气过程，隔离阀与绝压计之间设置有测压阀与待检测的冷凝水管路系统的测压端连通进行测压，绝压计具备RS232串口与外部控制系统相连并进行自动控制、记录和总漏率计算。

2.如权利要求1所述的快速检漏装置，其中，该装置集充气、测试和放气为一体，利用上述五个截止阀门隔离充气、测压和放气管道，使充气、测压和放气三个过程互不干扰。

3.如权利要求1所述的快速检漏装置，其中，绝压计的量程在0kPa～250kPa，精度为±25Pa。

4.如权利要求1-3任一项所述的快速检漏装置，其中，缓冲气瓶采用不锈钢球形气瓶，缓冲气瓶的容积需进行精确测量。

5.如权利要求1-3任一项所述的快速检漏装置，其中，该装置利用减压阀、高压力表，低压力表、充气阀和产品阀组成充气系统，通过调节减压阀对冷凝水管路系统进行加压，加压完成后由绝压计对冷凝水管路系统内的压力进行监测和记录，并通过压力变化检漏得到冷凝水管路系统的总漏率。

6.如权利要求1-3任一项所述的快速检漏装置，其中，高压力表为25MPa压力表，低压力表为0.6MPa压力表。

7.如权利要求1-3任一项所述的快速检漏装置，其中，所述气源为氮气或氦气。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的快速检漏装置进行检漏的方法，包括以下步骤：

1)连接测试接口

将气源接口连接供气源，产品阀的充气接口连接航天器冷凝水管路充气端，测压阀的测压接口连接航天器冷凝水管路系统测压口，放气阀接口连通外部大气；

2) 测试并计算冷凝水管路系统体积

a)打开充气阀、产品阀和测压阀，记录此时绝压计数值P0；

b)关闭产品阀、放气阀和测压阀，打开隔离阀，控制减压阀缓慢往缓冲气瓶充压至50kPa，绝压计此时数值为P0+50kPa，关闭隔离阀；

c)打开充气阀和测压阀，待压力平衡后，记录此时绝压计数值P1；

d)通过公式                                                

计算得到冷凝水管路系统的体积V，其中V0为缓冲气瓶的体积；

3) 测试并计算冷凝水管路系统总漏率

a) 打开充气阀、产品阀和测压阀，关闭隔离阀和放气阀，控制减压阀缓慢往航天器冷凝水管路系统内充气，观察绝压计压力达到50kPa时，关闭充气阀和减压阀；

b) 冷凝水管路系统压力稳定30分钟后，记录此时绝压计压力数值，作为压力初值P0；

c) 每隔15分钟记录一次绝压计压力数值，总共记录四次，分别为P1、P2、P3、P4，测试时间为1小时；

d) 利用公式计算得到冷凝水管路系统的总漏率数值，其中t为测试时间15分钟；

4) 检漏结束后，打开测压阀、隔离阀和放气阀，航天器冷凝水管路系统放气至零表压。

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