CN111377070A - 一种高真空环境控制压力的进气装置 - Google Patents

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王亚军
赛建刚
高斌
赵燕
高博
韩磊
张海民
贾琦
于攀龙
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G2007/005—Space simulation vacuum chambers

Abstract

本发明公开了一种高真空环境控制压力的进气装置。使得对深空探测和压力在102Pa量级以下的低气压试验可以的有效实施，该装置包括第一调节阀、一级压力调节腔、细微通道、微调阀以及二级压力调节腔；外部气体通过第一调节阀与所述一级压力调节腔连通；细微通道为N条，N≥1；细微通道的直径取值范围为0.01mm‑1mm；N条细微通道进口与所述一级压力调节腔连通，N条细微通道出口通过N个微调阀与所述二级压力调节腔连通；微调阀流量调节范围为0.5mL‑5mL；二级压力调节腔与外部待考核器件连通；所述一级压力调节腔、二级压力调节腔上均安装有真空规。

Description

一种高真空环境控制压力的进气装置
技术领域
本发明涉及一种进气装置，尤其涉及一种高真空环境控制压力的进气装置。
背景技术
近年来，随着航天器深空探测的发展，对空间环境模拟试验设备的要求越来越高。低气压试验是空间环境模拟试验中非常重要的试验项目，主要考核航天器或航天器系统组件是否能够耐受低气压环境、是否能够在低气压环境下正常工作、是否能够耐受空气压力快速变化，从而防止航天器或航天器系统组件在发射过程中或在轨时失效。
目前的低气压试验主要用低气压试验箱完成，但低气压试验箱的极限压力只能达到102Pa的量级，但是当前进行深空探测的航天器或航天器组件在进行低气压试验时要求的压力值需要低于102Pa 的量级，有的低气压试验甚至要求的压力值在10-5Pa量级水平，所以在102Pa～10-5Pa的压力量级范围内低气压试验箱无法满足试验的要求。
针对低气压试验箱的极限压力只能达到102Pa的量级，对深空探测和压力在102Pa量级以下的低气压试验无法完成这一问题，现有的试验方法是：在空间环境模拟试验设备中进行，但在空间环境模拟试验设备中进行有两个局限性：
一是由于真空抽气系统启动后降压速率无法调节，从而降压速率无法精确控制。
二是真空抽气系统启动后，在达到设备的极限真空度之前压力一直是逐渐降低的，所以无法进行将压力稳定在试验要求的压力值附近。
发明内容
为了解决背景技术中提出的对深空探测和压力在102Pa量级以下的低气压试验无法有效实施的问题，本发明了一种高真空环境控制压力的进气装置。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种高真空环境控制压力的进气装置，包括第一调节阀、一级压力调节腔、细微通道、微调阀以及二级压力调节腔；
外部气体通过第一调节阀与所述一级压力调节腔连通；
细微通道为N条，N≥1；细微通道的直径取值范围为0.01mm- 1mm；
N条细微通道进口与所述一级压力调节腔连通，N条细微通道出口通过N个微调阀与所述二级压力调节腔连通；微调阀流量调节范围为0.5mL-5mL；
二级压力调节腔与外部待考核器件连通；
所述一级压力调节腔、二级压力调节腔上均安装有真空规。
进一步地，N条细微通道均开设于一个基座上，基座整体安装于一级压力调节腔上。
进一步地，上述基座与一级压力调节腔配合位置安装有密封圈。
进一步地，N条细微通道采用N条毛细管。
进一步地，为了确保二级压力调节腔在初始阶段的压力值始终低于0.1Pa，该装置还包括辅助抽真空组件；所述辅助抽真空组件包括辅助抽真空管路、分子泵以及真空干泵；
辅助抽真空管路一端与二级压力调节腔连通，另一端与真空干泵连通，分子泵安装在辅助抽真空管路上，且位于二级压力调节腔与真空干泵之间；分子泵和二级压力调节腔之间，以及分子泵与真空干泵之间均安装有第二调节阀。
进一步地，上述一级压力调节腔通过法兰与外部真空罐连通。
进一步地，上述二级压力调节腔通过第三调节阀以及法兰与外部待考核器件连通。
本发明的有益效果是：
本发明装置是采用第一调节阀+一级压力调节腔对外部真空罐的气压进行粗调，再通过细微通道+微调阀+二级压力调节腔进行二级精细调压的方式实现了压力在102Pa～10-5Pa范围内进气量可控，压力可稳，解决了航天领域深空探测低气压试验压力难以稳定的问题，并且该装置结构简单、易于实现。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记如下：
1-进气法兰、2-第一调节阀、3-一级压力调节腔、4-细微通道、 5-微调阀、6-二级压力调节腔、7-第三调节阀、8-出气法兰、9-真空规、10-基座、11-密封圈、12-辅助抽真空管路、13-分子泵、14- 真空干泵、15-第二调节阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种高真空环境控制压力的进气装置的具体结构，包括进气法兰1、第一调节阀2、一级压力调节腔 3、细微通道4、微调阀5、二级压力调节腔6、第三调节阀7以及出气法兰8；
外部气体通过进气法兰1、第一调节阀2与一级压力调节腔3 连通；
细微通道4为N条，N≥1；细微通道4的直径取值范围为 0.01mm-1mm；本实施例中N取值为8(当然这个数量以及细微通道的直径可以根据实际压力要求选取)，如图1所示，从左至右依次编号为1-8号，具体的：
1号细微通道直径为0.01mm～0.05mm，2号细微通道直径为 0.05～0.08mm，其主要用于压力要求在10-5Pa调压时使用。
3号细微通道直径为0.08mm～0.012mm，4号细微通道直径为 0.12～0.16mm，其主要用于压力要求在10-4Pa调压时使用。
5号细微通道管直径为0.12mm～0.17mm，6号细微通道直径为 0.17～0.25mm，其主要用于压力要求在10-3Pa调压时使用。
7号细微通道直径为0.25mm～0.5mm，8号细微通道直径为0.5～1mm，其主要用于压力要求在10-2Pa调压时使用。
8条细微通道4进口与所述一级压力调节腔3连通；8条细微通道4出口分别通过8个微调阀5(微调阀流量调节范围为0.5mL- 5mL；)与二级压力调节腔6连通；二级压力调节腔6通过第三调节阀7、出气法兰8与外部待考核器件连通；一级压力调节腔3、二级压力调节腔6上均安装有真空规9，用于实时测量压力调节腔内的压力值。
在实际过程中，细微通道4有两种设计方式：
第一种：细微通道4均开设于一个基座10上，基座10整体安装于一级压力调节腔3上，为了确保气密性，基座10与一级压力调节腔3配合的位置安装密封圈11。
第二种，细微通道4采用毛细管制作，无需基座。
两种方式均可根据实际情况选择，本实施例中采用的是第一种方式。
优选地，在实际应用过程中，往往二级压力调节腔内的压力很难始终维持在低于0.1Pa的水平，因此为了确保二级压力调节腔在压力值始终低于0.1Pa，该装置还包括辅助抽真空组件；辅助抽真空组件包括辅助抽真空管路12、分子泵13以及真空干泵14；辅助抽真空管路12一端与二级压力调节腔6连通，另一端与真空干泵 14连通，分子泵13安装在辅助抽真空管路12上，且位于二级压力调节腔6与真空干泵14之间；分子泵13和二级压力调节腔6之间，以及分子泵13与真空干泵14之间均安装有第三调节阀15。当发现二级压力调节腔6内压力超过0.1pa时，则开启辅助抽真空组件将二级压力调节腔内的压力调整至0.1pa以下。
本实施例提供的装置其具体使用过程如下：
首先，需要确保进入二级压力调节腔后气体压力不高于0.1Pa，当二级压力调节腔的真空规显示压力高于0.1Pa时，打开辅助抽真空组件中的第三调节阀、分子泵和真空干泵对二级压力调节腔进行抽真空，当真空规显示压力低于0.1Pa时关闭辅助抽真空组件中的第三调节阀、分子泵和真空干泵，开始进行后续工作。
其次，工作时外部气体通过进气法兰和第一调节阀进入到一级压力调节腔，通过第一调节将外部气体(一般为105pa)进行粗调，当一级压力调节腔上的真空规压力显示低于10Pa时关闭第一调节阀；
之后，根据情况进行压力的精细调节：
情况1：当需要压力要求在10-5Pa时，开启1号和2号细微通道下方的微调阀，关闭其余通道的微调阀，通过调整微调阀开度实现压力精调；
情况2：当需要压力要求在10-4Pa时，开启3号和4号细微通道下方的微调阀，关闭其余通道的微调阀，通过调整微调阀开度实现压力精调；
情况3：当需要压力要求在10-3Pa时，开启5号和6号细微通道下方的微调阀，关闭其余通道的微调阀，通过调整微调阀开度实现压力精调；
情况4：当需要压力要求在10-2Pa时，开启7号和8号细微通道下方的微调阀，关闭其余通道的微调阀，通过调整微调阀开度实现压力精调；
当二级压力调节腔上的真空规压力显示每种情况所对应的压力时，关闭微调阀；
最后，开启第二调节阀，二级压力调节腔内的气体进入待考核器件。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：
包括第一调节阀、一级压力调节腔、细微通道、微调阀以及二级压力调节腔；
外部气体通过第一调节阀与所述一级压力调节腔连通；
细微通道为N条，N≥1；细微通道的直径取值范围为0.01mm-1mm；
N条细微通道进口与所述一级压力调节腔连通，N条细微通道出口分别通过N个微调阀与所述二级压力调节腔连通；微调阀流量调节范围为0.5mL-5mL；
二级压力调节腔与外部待考核器件连通；
所述一级压力调节腔、二级压力调节腔上均安装有真空规。
2.根据权利要求1所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述N条细微通道均开设于一个基座上，基座整体安装于一级压力调节腔上。
3.根据权利要求1所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述N条细微通道采用N条毛细管。
4.根据权利要求2或3所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：该装置还包括辅助抽真空组件；所述辅助抽真空组件包括辅助抽真空管路、分子泵以及真空干泵；
辅助抽真空管路一端与二级压力调节腔连通，另一端与真空干泵连通，分子泵安装在辅助抽真空管路上，且位于二级压力调节腔与真空干泵之间；分子泵和二级压力调节腔之间，以及分子泵与真空干泵之间均安装有第二调节阀。
5.根据权利要求4所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述细微通道数量为8，且每条细微通道的直径不同。
6.根据权利要求5所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述一级压力调节腔通过法兰与外部真空罐连通。
7.根据权利要求6所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述二级压力调节腔通过第三调节阀以及法兰与外部待考核器件连通。
8.根据权利要求2所述的高真空环境控制压力的进气装置，其特征在于：所述基座与一级压力调节腔配合位置安装有密封圈。
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