CN116124377A

CN116124377A - 一种航天复合材料超低温渗漏测试装置

Info

Publication number: CN116124377A
Application number: CN202310349912.9A
Authority: CN
Inventors: 叶世轩; 吴翔; 师震; 曹高峰; 任兵
Original assignee: Xi'an Hengmao Power Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Hengmao Power Technology Co ltd
Priority date: 2023-04-04
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2023-05-16

Abstract

本发明提出一种航天复合材料超低温渗漏测试装置，包括：设备底座、夹具、氦气瓶、氦质谱检漏仪和控制柜；设备底座上设置有低温保温箱，低温保温箱内设置有液氮汽化器和风叶，其外侧设置有低温电磁阀和风机，低温电磁阀与液氮汽化器相连通；夹具包含两个密封杯，两个密封杯的开口端通过法兰密封连接，两个密封杯上分别设置有氦气进口和氦气泄漏检测口；氦气瓶的出口通过氦气管路和高真空阀与氦气进口上连接的真空软管相连接；氦质谱检漏仪通过氦气检测管路和高真空阀与氦气泄漏检测口上连接的真空软管相连接；控制柜的信号输入端与温度传感器电连接，控制柜的信号输出端分别与低温电磁阀、液氮汽化器和风机电连接。

Description

一种航天复合材料超低温渗漏测试装置

技术领域

本发明涉及复合材料超低温测试领域，主要涉及一种航天复合材料超低温渗漏测试装置。

背景技术

随着航天及清洁能源的发展，以液氢等储能原料，被逐步推向市场；由于液氢等低温液体具有超低温的温度，因此在生产、运输、使用等环境均需考虑材料的低温特性；尤其在材料渗漏这一领域缺少专业的检测装置，目前主要问题有以下两点：一、目前的超低温测试装置的管路接口在超低温下密封性能存在较大隐患，由于渗漏测试精度要求较高，需要满足10^-13pam³/s，因此低温密封性能的隐患将导致测试精度严重失真；二、目前的超低温测试装置不能满足不同温区测量。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种航天复合材料超低温渗漏测试装置，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。

本发明提出一种航天复合材料超低温渗漏测试装置，包括：

设备底座，所述设备底座上设置有低温保温箱，所述低温保温箱顶部开口，开口处设置有密封盖，所述低温保温箱内设置有液氮汽化器和风叶，所述低温保温箱的外侧设置有低温电磁阀和风机，所述低温电磁阀与所述液氮汽化器相连通，所述风机的主轴与所述风叶相连接；

夹具，所述夹具包含两个密封杯，两个所述密封杯的开口端通过法兰密封连接，并将测试材料夹在法兰之间，两个密封杯上分别设置有氦气进口和氦气泄漏检测口，所述氦气进口和所述氦气泄漏检测口上分别连接有真空软管，两条所述真空软管的另一端分别伸出所述低温保温箱外侧；

氦气瓶，所述氦气瓶的出口通过氦气管路和高真空阀与所述氦气进口上连接的所述真空软管相连接；

氦质谱检漏仪，所述氦质谱检漏仪通过氦气检测管路和高真空阀与所述氦气泄漏检测口上连接的所述真空软管相连接；

控制柜，所述控制柜上设置有操作面板，所述控制柜的信号输入端与所述温度传感器电连接，所述控制柜的信号输出端分别与所述低温电磁阀、所述液氮汽化器和所述风机电连接。

本发明还具有以下可选特征。

可选地，还包括真空泵，所述真空泵的抽气端通过抽真空管路和抽真空接头以及高真空阀与所述氦气管路相连通。

可选地，所述夹具的两个密封杯的连接法兰的内侧分别垫有环形的铟片，两个所述铟片夹在所述测试材料的两侧边沿。

可选地，还包括支撑架，所述支撑架的底部通过平面固定底座连接在所述低温保温箱内，所述夹具固定在所述支撑架上。

可选地，所述低温保温箱内还设置有保护罩，所述保护罩为网格或孔板结构，所述保护罩围在所述风叶外侧。

可选地，所述低温保温箱上设置有连通内外的泄压阀。

可选地，所述底座的下部还设置有脚轮。

本发明的航天复合材料超低温渗漏测试装置通过将进入低温保温箱内的液氮与原有空气进行混合，实现对低温保温箱内温度的精度控制，从而实现低温保温箱内的温度变化，从而可以在不同温度下对测试材料进行渗漏测试。通过将与夹具相连接的真空软管通出低温保温箱外，并在低温保温箱外连接氦气管路和氦气瓶以及氦气检测管路和氦质谱检漏仪，是管路位于常温条件下，规避了管路系统中的真空接头和高真空阀在低温条件下密封不足的问题，保证了试验精度。

附图说明

图1为系统俯视剖视结构示意图；

图2为系统主视剖视结构示意图；

图3为密封结构主视示意图；

图4为密封结构俯视示意图；

图5为密封铟片结构示意图。

在以上图中：1 控制柜；2 低温电磁阀；3 真空软管；4 风机；5 风叶；6 夹具；7 真空接头；8 精密压力表；9 高真空阀；10 抽真空接头；11 减压阀；12 真空泵；13 氦气瓶；14氦气管路；15 氦质谱检漏仪；16 低温保温箱；17 操作面板；18 氦气进口；19 氦气泄漏检测口；20 密封杯；21 支撑架；22 平面固定底座；23 测试材料；24 铟片；25 设备底座；26脚轮；27 保护罩；28 温度传感器；29 液氮汽化器；30 泄压阀；31 氦气检测管路；32 抽真空管路。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

参考图1、图2和图3，本发明的实施例提出一种航天复合材料超低温渗漏测试装置，包括：设备底座25、夹具6、氦气瓶13、氦质谱检漏仪15和控制柜1；设备底座25上设置有低温保温箱16，低温保温箱16顶部开口，开口处设置有密封盖，低温保温箱16内设置有液氮汽化器29和风叶5，低温保温箱20的外侧设置有低温电磁阀2和风机4，低温电磁阀2与液氮汽化器29相连通，风机4的主轴与风叶5相连接；夹具6包含两个密封杯20，两个密封杯20的开口端通过法兰密封连接，并将测试材料23夹在法兰之间，两个密封杯20上分别设置有氦气进口18和氦气泄漏检测口19；氦气瓶13的出口通过氦气管路14和高真空阀9与氦气进口18上连接的真空软管3相连接；氦质谱检漏仪15通过氦气检测管路31和高真空阀9与氦气泄漏检测口19上连接的真空软管3相连接；控制柜11上设置有操作面板17，控制柜1的信号输入端与温度传感器28电连接，控制柜1的信号输出端分别与低温电磁阀2、液氮汽化器29和风机4电连接。

低温保温箱16和控制柜1通过螺钉并列固定在设备底座25上，低温保温箱16采用硬质聚氨酯做保温，形成低温环境保温层，控制柜1通过操作面板17进行操作，可通过低温电磁阀2控制液氮的进液，通过液氮汽化器29对液氮进行汽化，通过风机4带动风叶5旋转，使液氮汽化后与低温保温箱16内原有的空气进行混合实现降温，同时通过温度传感器28实时监测温度，可为夹具6的密封杯20和测试材料23提供温度可调的超低温环境。

氦气瓶13与氦气管路14之间连接有减压阀11，用于调节氦气输出气压，氦气管路14与真空软管3之间依次连接有高真空阀9、精密压力表8和真空接头7；氦质谱检测仪15的入口通过真空接头7与氦气检测管路31相连接，氦气检测管路31与真空软管3之间依次连接有真空接头7与高真空阀9、精密压力表8和真空接头7；真空接头7方便快接快拆，高真空阀9可以切断管路，保证管路自身的高密封性能，精密压力表8用于检测管路内压力变化。

氦质谱检漏仪15是对密封容器的泄漏进行快速定位和定量测量的仪器，氦质谱检漏仪15以氦气作为示漏气体，专门用于真空检漏的质谱分析仪器，通过采集被检件中的气体将其电离，根据不同种类气体离子质荷比不同的特点，用磁偏转分离原理检出氦离子，通过测量氦离子流来确定漏孔大小及位置。

真空软管3连接试验管路，因为实验为超低温环境，常规的高真空阀9的高精密压力表8在此环境下会损坏，因此用真空软管3延长到低温保温箱16外侧接近室温，使得高真空阀9和高精密压力表8可以正常使用。常规的不锈钢软管泄漏率较大无法满足使用要求，经调研真空软管3自身泄漏量极小，而且材质是304不锈钢，可以保证试验的准确性。

在试验时，将测试材料23夹在夹具6的两个密封杯20的端口的法兰之间后，通过螺钉连接法兰，将一个密封杯20上的氦气进口18与高真空阀9和氦气管路14相连接；将另一个密封杯20上的氦气泄漏检测口19与高真空阀9和氦气检测管路31相连接；测试时，打开氦气瓶13和氦气管路14上的高真空阀9，使氦气进入一个密封杯20中，保压一端时间，再打开氦气检测管路31上的高真空阀9，通过氦质谱检测仪15检测氦气渗漏量。

实施例2

参考图1，在实施例1的基础上，还包括真空泵12，真空泵12的抽气端通过抽真空管路32和抽真空接头10及高真空阀9与氦气管路14相连通。

做试验前，先将真空泵12所在的抽真空管路32通过抽真空接头10与氦气管路14连接，通过真空泵12排除掉氦气管路14中的空气，关闭真空泵12和抽真空管路32上的高真空阀9，再通过氦气瓶13往氦气管路14充入氦气进行检测保证试验的准确性。

实施例3

参考图3和图5，在实施例1的基础上，夹具6的两个密封杯20的连接法兰的内侧分别垫有环形的铟片24，两个铟片24夹在测试材料23的两侧边沿。

将铟片24放在测试材料23两端可保证夹具6在低温环境中的密封性，通过两个密封杯20的法兰盘锁紧铟片24和测试材料23后，然后在试验材料23上端通入一定量的氦气进行保压一段时间，然后试验材料23下端接入氦质谱检漏仪15即可进行检测氦气渗漏量。

实施例4

参考图1、图2、图3和图4，在实施例3的基础上，还包括支撑架21，支撑架21的底部通过平面固定底座22连接在低温保温箱16内，夹具6固定在支撑架21上。

支撑架21的侧壁呈三面包围结构，夹具6的下半部分的密封杯20放置在支撑架21内，该密封杯20通过上端口的法兰搭在支撑架21上，起到对夹具6的快速装配和支撑作用，方便快速更换测试材料23。

实施例5

参考图1和图2，在实施例1的基础上，低温保温箱16内还设置有保护罩27，保护罩27为孔板结构，保护罩27围在风叶5外侧。

保护罩27采用孔板结构，可在低温保温箱16内形成混气室，风叶5旋转时将汽化的液氮与空气混合后吹入低温保温箱16的其他区域，使低温保温箱16内温度分布均匀。

实施例6

参考图1，在实施例1的基础上，低温保温箱16上设置有连通内外的泄压阀30。

通过液氮汽化器29控制液氮蒸发量，以此降低超低温保温箱内的温度，汽化后的氮气换热后由泄压阀30排出。

实施例7

参考图2，在以上任一项实施例的基础上，设备底座25的下部还设置有脚轮26。

在设备底座25上安装两对脚轮26，可以方便转移整个测试装置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，包括：

设备底座（25），所述设备底座（25）上设置有低温保温箱（16），所述低温保温箱（16）顶部开口，开口处设置有密封盖，所述低温保温箱（16）内设置有液氮汽化器（29）和风叶（5），所述低温保温箱（16）的外侧设置有低温电磁阀（2）和风机（4），所述低温电磁阀（2）与所述液氮汽化器（29）相连通，所述风机（4）的主轴与所述风叶（5）相连接；

夹具（6），所述夹具（6）包含两个密封杯（20），两个所述密封杯（20）的开口端通过法兰密封连接，并将测试材料（23）夹在法兰之间，两个密封杯（20）上分别设置有氦气进口（18）和氦气泄漏检测口（19），所述氦气进口（18）和所述氦气泄漏检测口（19）上分别连接有真空软管（3），两条所述真空软管（3）的另一端分别伸出所述低温保温箱（16）外侧；

氦气瓶（13），所述氦气瓶（13）的出口通过氦气管路（14）和高真空阀（9）与所述氦气进口（18）上连接的所述真空软管（3）相连接；

氦质谱检漏仪（15），所述氦质谱检漏仪（15）通过氦气检测管路（31）和高真空阀（9）与所述氦气泄漏检测口（19）上连接的所述真空软管（3）相连接；

控制柜（1），所述控制柜（1）上设置有操作面板（17），所述控制柜（1）的信号输入端与所述温度传感器（28）电连接，所述控制柜（1）的信号输出端分别与所述低温电磁阀（2）、所述液氮汽化器（29）和所述风机（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，还包括真空泵（12），所述真空泵（12）的抽气端通过抽真空管路（32）和抽真空接头（10）以及高真空阀（9）与所述氦气管路（14）相连通。

3.根据权利要求1所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，所述夹具（6）的两个密封杯（20）的连接法兰的内侧分别垫有环形的铟片（24），两个所述铟片（24）夹在所述测试材料（23）的两侧边沿。

4.根据权利要求3所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，还包括支撑架（21），所述支撑架（21）的底部通过平面固定底座（22）连接在所述低温保温箱（16）内，所述夹具（6）固定在所述支撑架（21）上。

5.根据权利要求1所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，所述低温保温箱（16）内还设置有保护罩（27），所述保护罩（27）为网格或孔板结构，所述保护罩（27）围在所述风叶（5）外侧。

6.根据权利要求1所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，所述低温保温箱（16）上设置有连通内外的泄压阀（30）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的航天复合材料超低温渗漏测试装置，其特征在于，所述设备底座（25）的下部还设置有脚轮（26）。