CN117704696A - 液氮过冷器、抽真空液氮过冷器及液氮过冷器加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种液氮过冷器、抽真空液氮过冷器及液氮过冷器加工方法，其液氮过冷器包括过冷器壳体和过冷管路结构，过冷器壳体上设置有液氧入口法兰、液氮加注入口法兰、液氧出口法兰和过冷器排气出口法兰；过冷管路结构包括下液氧六通、液氧下分支管路法兰、中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路、液氧上分支管路法兰和上液氧六通。本发明的结构设置合理，液氮过冷器包括过冷器壳体和过冷管路结构，有利于增加过冷接触面积，提高过冷的效率，通过密封固定连接，可以保证整体的密封性，有利于液氧过冷操作；抽真空液氮过冷器，包括液氮过冷器和真空泵结构。利用对过冷器中液氮抽真空，降低液氮温度。液氮过冷器加工方法简洁，提高加工密封性。
Description
技术领域
本发明涉及低温推进剂过冷加注技术领域，具体涉及一种液氮过冷器、抽真空液氮过冷器及液氮过冷器加工方法。
背景技术
低温推进剂具有无毒、无污染、低成本、高比冲等优势，成为目前国际上应用于大型运载火箭使用最广泛的推进剂。
液氧通常是处于饱和状态的低温液体，处于沸点温度附近，热物理性能明显不足。过冷(降低液体温度至沸点温度以下)不仅能提高液氧品质，而且还是一种有效防止两相流的有效方法。为保证发动机泵不产生气蚀，要求进泵前低温介质的温度必须低于泵入口压力下的饱和温度。同时液氧的密度与温度密切相关，对液氧进行过冷是提高液氧密度的重要手段。因此在火箭飞行过程中，为了保证能向发动机提供规定品质(温度)的推进剂，通常要求加注结束后贮箱中推进剂温度不超过某一规定值，为此必须加注过冷液氧。本文的研究对当今液氧加注系统设计和今后航天低温推进剂加注具有实用意义。
在美国早期火箭中，如土星V和航天飞机均采用同中国目前类似的加注方式，通过射前补加过冷液氧的方式控制贮箱内液氧温度。目前，SpaceX公司的Falcon9运载火箭加注时采用全过冷加注方式，其首先对液氮进行抽真空，使之温度约在其冰点(63K左右)附近，再利用过冷液氮将液氧温度降低到66K左右后再向箭体内贮箱进行加注。同时其采用的RP-1火箭煤油亦采用降温加注的方式，加注温度基本控制在-7℃左右，在此温度下，煤油粘性未受影响，但其密度却提高了约2.5％～4％。
俄罗斯在苏联时期即开始采用全过冷的方式进行推进剂加注。其联盟号火箭在向箭上加注前，先将库区贮罐内的液氧温度降到70K，再进行全过冷加注。能源-暴风雪号航天飞机采用的燃料为全过冷液氢/液氧，点火时要求贮箱内液氢温度处于17K，液氧温度处于57K。登月用的N-1火箭要求贮箱内的液氧温度大约为81K。可以看出，在美国、俄罗斯两个航天强国中，推进剂全过冷加注方式已经成为了一种发展趋势，并已开始广泛应用于现役运载火箭。
目前，中国仅CZ-3A系列、CZ-6及海南发射场的CZ-5、CZ-7运载火箭采用液氧作为推进剂，其液氧加注过程大致分为预冷、大流量加注、停放、射前补加几个阶段。其中均仅在射前补加阶段采用过冷液氧进行加注，要求进箭温度小于84K，其余阶段均采用处于饱和临界状态的90K液氧进行加注，在停放阶段打开排气阀，靠液氧自身蒸发维持贮箱内液氧温度。
中国专利公开号为：CN218001901U，专利名称为：一种负压液氮过冷器装置，包括器体，器体的表面安装有进排机构，器体的周侧面固定安装有驱动件，器体的内壁转动连接有旋架，旋架的内侧设置有一组通过联管而相关连通的蛇形支管，蛇形支管的一端固定连通有进料支管，蛇形支管的另一端固定连通有排料支管，排料支管的周侧面固定安装有传动柱，驱动件的周侧面与传动柱传动连接，旋架的内壁固定安装有两组对称设置的导冷鳍板，两组导冷鳍板的内壁均与一组蛇形支管固定连接。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中采用蛇形支架，配合两组导热鳍板，其不但过冷的效果非常有限，而且过冷面积也较为有限，从而大大降低了过冷的效率，适用性受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种液氮过冷器、抽真空液氮过冷器及液氮过冷器加工方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种液氮过冷器，包括过冷器壳体和设置在所述过冷器壳体内的过冷管路结构，
所述过冷器壳体上设置有液氧入口法兰、液氮加注入口法兰、液氧出口法兰和过冷器排气出口法兰；
所述过冷管路结构包括下液氧六通、液氧下分支管路法兰、中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路、液氧上分支管路法兰和上液氧六通；
所述液氧入口法兰与所述下液氧六通相连通；
所述液氧出口法兰与所述上液氧六通相连通；
所述中心液氧过冷管路、所述侧壁过冷管路设置在所述上液氧六通、所述下液氧六通之间，且所述中心液氧过冷管路、所述侧壁过冷管路的端部分别与所述液氧上分支管路法兰、所述液氧下分支管路法兰密封固定连接。
进一步优选为：所述过冷器壳体包括过冷器壳体前底、过冷器壳体后底和过冷器直筒段；
所述过冷器壳体前底和所述过冷器壳体后底分别处于所述过冷器直筒段的两端并密封固定连接；
所述液氧出口法兰、所述过冷器排气出口法兰密封固定连接在所述过冷器壳体前底上；
所述液氧入口法兰和所述液氮加注入口法兰密封固定连接在所述过冷器壳体后底上。
进一步优选为：所述过冷器壳体前底上密封固定连接有用于连接过冷器泄出阀的过冷器泄出接口法兰、用于连接过冷保险阀的过冷器保险阀接口法兰和用于连接过冷器压力传感器的过冷器测压接口法兰。
进一步优选为：所述中心液氧过冷管路、所述侧壁过冷管路均为螺旋管路。
进一步优选为：所述中心液氧过冷管路的数量为一个，所述侧壁过冷管路的数量为四个。
进一步优选为：所述的密封固定连接为氩弧焊固定连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种抽真空液氮过冷器，包括上述的液氮过冷器，所述过冷器排气出口法兰上密封固定连接有真空泵结构。
进一步优选为：所述真空泵结构包括真空泵电机、氮气真空泵、第二过冷器排气阀、气体三通和氮气长管路；
所述氮气真空泵通过所述第二过冷器排气阀与所述过冷器排气出口法兰密封固定连接，所述真空泵电机与所述氮气真空泵相连接，所述氮气长管路通过所述气体三通连接在所述氮气真空泵的输出端。
第三方面，本发明实施例提供了一种液氮过冷器加工方法，包括以下步骤：
A.焊接设备及工装准备及零件配套完成；
B.焊接下液氧六通和液氧下分支管路法兰的环焊缝；
C.焊接上液氧六通和液氧上分支管路法兰的环焊缝；
D.焊接过冷器壳体前底和过冷器泄出接口法兰的环焊缝；
E.焊接过冷器壳体前底和过冷器保险阀接口法兰的环焊缝；
F.焊接过冷器壳体前底和液氧出口法兰的环焊缝；
G.焊接过冷器壳体前底和过冷器排气出口法兰的环焊缝；
H.焊接过冷器壳体前底和过冷器测压接口法兰的环焊缝；
I.焊接过冷器壳体后底和液氧入口法兰的环焊缝；
J.焊接过冷器壳体后底和液氮加注入口法兰的环焊缝；
N.焊接过冷器壳体后底和过冷器直筒段的环焊缝。
进一步优选为：所述步骤J之后、N步骤之前还包括：
K.对过冷器壳体前底、过冷器壳体后底表面及内表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和；
L.用去离子水清洗酸洗过程中的多余物，对下液氧六通和上液氧六通进行烘干；
M.通过螺栓、螺母连接下液氧六通、上液氧六通、中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路，施加螺栓力矩；
所述步骤N之后还包括：
O.处理液氮过冷器产生的焊缝及焊接变形问题；
P.对液氮过冷器内外表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和，再利用去离子水去除多余物，最后烘干处理；
Q.完成液氮过冷器的加工制作。
进一步优选为：在步骤M包括以下步骤；
M1.通过螺栓、螺母连接下液氧六通与中心液氧过冷管路，施加螺栓力矩；
M2.通过螺栓、螺母连接下液氧六通与侧壁过冷管路，施加螺栓力矩；
M3.通过螺栓、螺母连接下液氧六通与液氧入口法兰，施加螺栓力矩；
M4.通过螺栓、螺母连接上液氧六通与中心液氧过冷管路，施加螺栓力矩；
M5.通过螺栓、螺母连接上液氧六通与侧壁过冷管路，施加螺栓力矩；
M6.通过螺栓、螺母连接上液氧六通与液氧出口法兰，施加螺栓力矩；
M7.焊接过冷器壳体前底和过冷器直筒段的环焊缝，并处理过冷器壳体后底内外部焊缝。
进一步优选为：步骤B和步骤C中，焊接完成后处理下液氧六通和上液氧六通内外部焊缝；或者，
步骤D至步骤H中，焊接完成后处理过冷器壳体前底内外部焊缝；或者，
步骤I、步骤J和步骤M中，焊接完成后处理过冷器壳体后底内外部焊缝；或者，
所述焊接为氩弧焊焊接。
上述技术方案具有如下有益效果：
1.本发明实施例的结构设置合理，液氮过冷器包括过冷器壳体和过冷管路结构，并且过冷管路结构包括下液氧六通、液氧下分支管路法兰、中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路、液氧上分支管路法兰和上液氧六通，连接便捷，有利于增加过冷接触面积，从而提高过冷的效率；
2.过冷器壳体包括过冷器壳体前底、过冷器壳体后底和过冷器直筒段，可以实现分段加工，有利于提高加工的效率，并且其通过密封固定连接，从而也可以保证整体的密封性，有利于液氧过冷操作；
3.中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路均为螺旋管路，利用螺旋管路状结构设计了液氮过冷器的过冷管路，螺旋管路结构提高了换热面积，使得该系统通用性较强，即实现了零件的修复、替换通用性和互换性，批量采购又降低了系统的成本。同时零件种类的减少，也降低了系统的研制难度和研制成本；
4.该抽真空液氮过冷器包括上述的液氮过冷器和真空泵结构；利用对过冷器中液氮抽真空，降低液氮的饱和蒸气压，加剧液氮沸腾，液氮汽化潜热带走大量热量，从而降低液氮温度。用更低温度的液氮来实现液氧的深度过冷；
5.利用抽真空液氮过冷器不仅能够实现液氧的深度过冷，相比于常规液氮过冷器，抽真空过冷减少了液氮过冷器的尺寸，降低了液氮消耗量和排放量，在提高液氧品质的情况下还降低了液氧全过冷加注系统的成本；
6.利用螺旋管路状结构设计了液氮过冷器的过冷管路，螺旋管路结构提高了换热面积，使得该系统通用性较强，即实现了零件的修复、替换通用性和互换性，批量采购又降低了系统的成本。同时零件种类的减少，也降低了系统的研制难度和研制成本；
7.本发明实施例的加工方法简洁，能够短时间内实现液氮过冷器的加工成型，有利于提高加工效率，提高整体的密封性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的液氮过冷器的结构简图；
图2为本发明实施例的液氮过冷器的局部剖示结构示意图；
图3为本发明实施例的液氮过冷器的1/4剖切结构示意图；
图4为本发明实施例的液氮过冷器的二维结构示意图；
图5为本发明实施例的液氮过冷器中下液氧六通的具体结构示意图；
图6为本发明实施例的液氮过冷器中下液氧六通的1/4剖切结构示意图；
图7为本发明实施例的液氮过冷器中侧壁过冷管路的结构示意图；
图8为本发明实施例的一种抽真空液氮过冷器的结构简图；
图9为本发明实施例的一种液氮过冷器加工方法的具体工艺流程图；
图10为本发明实施例的步骤N的具体工艺流程图。
附图标记：
13、液氮过冷器；1301、液氧入口法兰；1302、液氮加注入口法兰；1303、下液氧六通；1304、液氧下分支管路法兰；1305、中心液氧过冷管路；1306、侧壁过冷管路；1307、过冷器壳体；
13071、过冷器壳体前底；13072、过冷器直筒段；13073、过冷器壳体后底；
1308、液氧上分支管路法兰；1309、上液氧六通；1310、过冷器泄出接口法兰；1311、过冷器保险阀接口法兰；1312、液氧出口法兰；1313、过冷器排气出口法兰；1314、过冷器测压接口法兰；
22、第二过冷器排气阀；23、真空泵电机；24、氮气真空泵；25、气体三通；26、氮气长管路。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
实施例1
如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种液氮过冷器13，包括过冷器壳体1307和设置在过冷器壳体1307内的过冷管路结构，过冷器壳体1307由金属壁面、聚氨酯泡沫塑料、柔性隔热毛毡组成，聚氨酯泡沫塑料能够实现过冷器的绝热作用，同时柔性隔热毛毡具有一定缓冲作用同时柔性结构能够防止磕碰对过冷器结构的损伤。
如图1至图7所示，并且在实际应用过程中，过冷器壳体1307上设置有液氧入口法兰1301、液氮加注入口法兰1302、液氧出口法兰1312和过冷器排气出口法兰1313；而其中，过冷管路结构包括下液氧六通1303、液氧下分支管路法兰1304、中心液氧过冷管路1305、侧壁过冷管路1306、液氧上分支管路法兰1308和上液氧六通1309；在安装使用时，液氧入口法兰1301与下液氧六通1303相连通；液氧出口法兰1312与上液氧六通1309相连通；中心液氧过冷管路1305、侧壁过冷管路1306设置在上液氧六通1309、下液氧六通1303之间，且中心液氧过冷管路1305、侧壁过冷管路1306的端部分别与液氧上分支管路法兰1308、液氧下分支管路法兰1304密封固定连接。其密封固定连接是采用焊接密封，从而可以保证连接处的密封性，保证过冷操作的有效性和平稳性。
如图2和图3所示，同时，在实际应用过程中，为了方便进行加工操作，过冷器壳体1307包括过冷器壳体前底13071、过冷器壳体后底13073和过冷器直筒段13072；采用上述结构，可以单独进行加工，有利于提高加工的效率，在加工完成后，只需要进行连接并通过氩弧焊密封固定即可，在安装时，过冷器壳体前底13071和过冷器壳体后底13073分别处于过冷器直筒段13072的两端并密封固定连接；液氧出口法兰1312、过冷器排气出口法兰1313密封固定连接在过冷器壳体前底13071上；液氧入口法兰1301和液氮加注入口法兰1302密封固定连接在过冷器壳体后底13073上。
如图2和图3所示，在实际应用过程中，其过冷器壳体前底13071上密封固定连接有用于连接过冷器泄出阀的过冷器泄出接口法兰1310、用于连接过冷保险阀的过冷器保险阀接口法兰1311和用于连接过冷器压力传感器的过冷器测压接口法兰1314。可以根据需要连接对应的结构，提高了使用便捷性，并可以实现压力测及对应的控制，提高使用安全性和可靠性。
如图1、图3和图4所示，在实际应用过程中，中心液氧过冷管路1305、侧壁过冷管路1306均为螺旋管路。并且在实际应用过程中，中心液氧过冷管路1305的数量为一个，侧壁过冷管路1306的数量为四个。的密封固定连接为氩弧焊固定连接。本实施例中，螺旋管路状结构设计了液氮过冷器的过冷管路，螺旋管路结构提高了换热面积，螺旋管路结构巧妙地组合实现了液氮给液氧降温过冷。
上述技术方案具有如下有益效果：
1.本发明实施例的结构设置合理，其中液氮过冷器包括过冷器壳体和过冷管路结构，并且过冷管路结构包括下液氧六通、液氧下分支管路法兰、中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路、液氧上分支管路法兰和上液氧六通，连接便捷，有利于增加过冷接触面积，从而提高过冷的效率；
2.过冷器壳体包括过冷器壳体前底、过冷器壳体后底和过冷器直筒段，可以实现分段加工，有利于提高加工的效率，并且其通过密封固定连接，从而也可以保证整体的密封性，有利于液氧过冷操作；
3.中心液氧过冷管路、侧壁过冷管路均为螺旋管路，利用螺旋管路状结构设计了液氮过冷器的过冷管路，螺旋管路结构提高了换热面积，使得该系统通用性较强，即实现了零件的修复、替换通用性和互换性，批量采购又降低了系统的成本。同时零件种类的减少，也降低了系统的研制难度和研制成本。
实施例2
如图8所示，本发明实施例提供了一种抽真空液氮过冷器，包括上述的液氮过冷器13，过冷器排气出口法兰1313上密封固定连接有真空泵结构。并且真空泵结构包括真空泵电机23、氮气真空泵24、第二过冷器排气阀22、气体三通25和氮气长管路26；氮气真空泵24通过第二过冷器排气阀22与过冷器排气出口法兰1313密封固定连接，真空泵电机23与氮气真空泵24相连接，氮气长管路26通过气体三通25连接在氮气真空泵24的输出端。
本实施例中，抽真空液氮过冷器利用氮气真空泵24对过冷器中液氮抽真空，降低液氮的饱和蒸气压，加剧液氮沸腾，液氮汽化潜热带走大量热量，从而降低液氮温度。用更低温度的液氮来实现液氧的深度过冷；利用抽真空液氮过冷器不仅能够实现液氧的深度过冷，相比于常规液氮过冷器，抽真空过冷减少了液氮过冷器的尺寸，降低了液氮消耗量和排放量，在提高液氧品质的情况下还降低了液氧全过冷加注系统的成本。
上述技术方案具有如下有益效果：
1.该抽真空液氮过冷器包括上述的液氮过冷器和真空泵结构；利用对过冷器中液氮抽真空，降低液氮的饱和蒸气压，加剧液氮沸腾，液氮汽化潜热带走大量热量，从而降低液氮温度，用更低温度的液氮来实现液氧的深度过冷；
2.利用抽真空液氮过冷器不仅能够实现液氧的深度过冷，相比于常规液氮过冷器，抽真空过冷减少了液氮过冷器的尺寸，降低了液氮消耗量和排放量，在提高液氧品质的情况下还降低了液氧全过冷加注系统的成本；
3.利用螺旋管路状结构设计了液氮过冷器的过冷管路，螺旋管路结构提高了换热面积，使得该系统通用性较强，即实现了零件的修复、替换通用性和互换性，批量采购又降低了系统的成本。同时零件种类的减少，也降低了系统的研制难度和研制成本；
实施例3
如图9和图10所示，本发明实施例提供了一种液氮过冷器加工方法，其包括以下步骤：
A.焊接设备及工装准备及零件配套完成；
B.焊接下液氧六通1303和液氧下分支管路法兰1304的环焊缝；
可选地，步骤B还包括焊接完成后进一步处理下液氧六通1303内外部焊缝；
C.焊接上液氧六通1309和液氧上分支管路法兰1308的环焊缝；
可选地，步骤C还包括焊接完成后进一步处理上液氧六通1309内外部焊缝；
D.焊接过冷器壳体前底13071和过冷器泄出接口法兰1310的环焊缝；
可选地，步骤D还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体前底13071内外部焊缝；
E.焊接过冷器壳体前底13071和过冷器保险阀接口法兰1311的环焊缝；
可选地，步骤E还包括并焊接完成后进一步处理过冷器壳体前底13071内外部焊缝；
F.焊接过冷器壳体前底13071和液氧出口法兰1312的环焊缝；
可选地，步骤F还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体前底13071内外部焊缝；
G.焊接过冷器壳体前底13071和过冷器排气出口法兰1313的环焊缝；
可选地，步骤G还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体前底13071内外部焊缝；
H.焊接过冷器壳体前底13071和过冷器测压接口法兰1314的环焊缝；
可选地，步骤H还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体前底13071内外部焊缝；
I.焊接过冷器壳体后底13073和液氧入口法兰1301的环焊缝；
可选地，步骤I还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体后底13073内外部焊缝；
J.焊接过冷器壳体后底13073和液氮加注入口法兰1302的环焊缝；
可选地，步骤J还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体后底13073内外部焊缝；
N.焊接过冷器壳体后底13073和过冷器直筒段13072的环焊缝；
可选地，步骤N还包括焊接完成后进一步处理过冷器壳体后底13073内外部焊缝。
进一步地，在步骤J和步骤N之间还可以包括如下步骤：
K.对过冷器壳体前底13071、过冷器壳体后底13073表面及内表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和；
L.用去离子水清洗酸洗过程中的多余物，对下液氧六通1303和上液氧六通1309进行烘干；
M.通过螺栓、螺母连接下液氧六通1303、上液氧六通1309、中心液氧过冷管路1305、侧壁过冷管路1306，施加螺栓力矩。
所述步骤N之后还可以包括如下步骤：
O.处理液氮过冷器13产生的焊缝及焊接变形问题；
P.对液氮过冷器内外表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和，再利用去离子水去除多余物，最后烘干处理；
Q.完成液氮过冷器的加工制作。
本实施例中，上述的焊接均为氩弧焊焊接。
如图10所示，步骤M包括以下步骤；
M1.通过螺栓、螺母连接下液氧六通1303与中心液氧过冷管路1305，施加螺栓力矩；
M2.通过螺栓、螺母连接下液氧六通1303与侧壁过冷管路1306，施加螺栓力矩；
M3.通过螺栓、螺母连接下液氧六通1303与液氧入口法兰1301，施加螺栓力矩；
M4.通过螺栓、螺母连接上液氧六通1309与中心液氧过冷管路1305，施加螺栓力矩；
M5.通过螺栓、螺母连接上液氧六通1309与侧壁过冷管路1306，施加螺栓力矩；
M6.通过螺栓、螺母连接上液氧六通1309与液氧出口法兰1312，施加螺栓力矩；
M7.焊接过冷器壳体前底13071和过冷器直筒段13072的环焊缝，并处理过冷器壳体后底13073内外部焊缝。
本发明实施例的加工方法简洁，能够短时间内实现液氮过冷器的加工成型，有利于提高加工效率，提高整体的密封性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中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、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (11)
1.一种液氮过冷器(13)，包括过冷器壳体(1307)和设置在所述过冷器壳体(1307)内的过冷管路结构，其特征在于：
所述过冷器壳体(1307)上设置有液氧入口法兰(1301)、液氮加注入口法兰(1302)、液氧出口法兰(1312)和过冷器排气出口法兰(1313)；
所述过冷管路结构包括下液氧六通(1303)、液氧下分支管路法兰(1304)、中心液氧过冷管路(1305)、侧壁过冷管路(1306)、液氧上分支管路法兰(1308)和上液氧六通(1309)；
所述液氧入口法兰(1301)与所述下液氧六通(1303)相连通；
所述液氧出口法兰(1312)与所述上液氧六通(1309)相连通；
所述中心液氧过冷管路(1305)、所述侧壁过冷管路(1306)设置在所述上液氧六通(1309)、所述下液氧六通(1303)之间，且所述中心液氧过冷管路(1305)、所述侧壁过冷管路(1306)的端部分别与所述液氧上分支管路法兰(1308)、所述液氧下分支管路法兰(1304)密封固定连接。
2.根据权利要求1所述的液氮过冷器(13)，其特征在于：所述过冷器壳体(1307)包括过冷器壳体前底(13071)、过冷器壳体后底(13073)和过冷器直筒段(13072)；
所述过冷器壳体前底(13071)和所述过冷器壳体后底(13073)分别处于所述过冷器直筒段(13072)的两端并密封固定连接；
所述液氧出口法兰(1312)、所述过冷器排气出口法兰(1313)密封固定连接在所述过冷器壳体前底(13071)上；
所述液氧入口法兰(1301)和所述液氮加注入口法兰(1302)密封固定连接在所述过冷器壳体后底(13073)上。
3.根据权利要求2所述的液氮过冷器(13)，其特征在于：所述过冷器壳体前底(13071)上密封固定连接有用于连接过冷器泄出阀的过冷器泄出接口法兰(1310)、用于连接过冷保险阀的过冷器保险阀接口法兰(1311)和用于连接过冷器压力传感器的过冷器测压接口法兰(1314)。
4.根据权利要求3所述的液氮过冷器(13)，其特征在于：所述中心液氧过冷管路(1305)、所述侧壁过冷管路(1306)均为螺旋管路。
5.根据权利要求4所述的液氮过冷器(13)，其特征在于：所述中心液氧过冷管路(1305)的数量为一个，所述侧壁过冷管路(1306)的数量为四个；和/或，
所述的密封固定连接为氩弧焊固定连接。
6.一种抽真空液氮过冷器，包括权利要求1-5中任意一项所述的液氮过冷器(13)，其特征在于：所述过冷器排气出口法兰(1313)上密封固定连接有真空泵结构。
7.根据权利要求6所述的抽真空液氮过冷器，其特征在于：所述真空泵结构包括真空泵电机(23)、氮气真空泵(24)、第二过冷器排气阀(22)、气体三通(25)和氮气长管路(26)；
所述氮气真空泵(24)通过所述第二过冷器排气阀(22)与所述过冷器排气出口法兰(1313)密封固定连接，所述真空泵电机(23)与所述氮气真空泵(24)相连接，所述氮气长管路(26)通过所述气体三通(25)连接在所述氮气真空泵(24)的输出端。
8.一种液氮过冷器加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.焊接设备及工装准备及零件配套完成；
B.焊接下液氧六通(1303)和液氧下分支管路法兰(1304)的环焊缝；
C.焊接上液氧六通(1309)和液氧上分支管路法兰(1308)的环焊缝；
D.焊接过冷器壳体前底(13071)和过冷器泄出接口法兰(1310)的环焊缝；
E.焊接过冷器壳体前底(13071)和过冷器保险阀接口法兰(1311)的环焊缝；
F.焊接过冷器壳体前底(13071)和液氧出口法兰(1312)的环焊缝；
G.焊接过冷器壳体前底(13071)和过冷器排气出口法兰(1313)的环焊缝；
H.焊接过冷器壳体前底(13071)和过冷器测压接口法兰(1314)的环焊缝；
I.焊接过冷器壳体后底(13073)和液氧入口法兰(1301)的环焊缝；
J.焊接过冷器壳体后底(13073)和液氮加注入口法兰(1302)的环焊缝；
N.焊接过冷器壳体后底(13073)和过冷器直筒段(13072)的环焊缝。
9.根据权利要求8所述的一种液氮过冷器加工方法，其特征在于：所述步骤J之后、N步骤之前还包括：
K.对过冷器壳体前底(13071)、过冷器壳体后底(13073)表面及内表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和；
L.用去离子水清洗酸洗过程中的多余物，对下液氧六通(1303)和上液氧六通(1309)进行烘干；
M.通过螺栓、螺母连接下液氧六通(1303)、上液氧六通(1309)、中心液氧过冷管路(1305)、侧壁过冷管路(1306)，施加螺栓力矩；
所述步骤N之后还包括：
O.处理液氮过冷器产生的焊缝及焊接变形问题；
P.对液氮过冷器内外表面进行酸洗，清洗其焊接氧化皮，然后碱液中和，再利用去离子水去除多余物，最后烘干处理；
Q.完成液氮过冷器的加工制作。
10.根据权利要求9所述的一种液氮过冷器加工方法，其特征在于：
步骤M包括以下步骤；
M1.通过螺栓、螺母连接下液氧六通(1303)与中心液氧过冷管路(1305)，施加螺栓力矩；
M2.通过螺栓、螺母连接下液氧六通(1303)与侧壁过冷管路(1306)，施加螺栓力矩；
M3.通过螺栓、螺母连接下液氧六通(1303)与液氧入口法兰(1301)，施加螺栓力矩；
M4.通过螺栓、螺母连接上液氧六通(1309)与中心液氧过冷管路(1305)，施加螺栓力矩；
M5.通过螺栓、螺母连接上液氧六通(1309)与侧壁过冷管路(1306)，施加螺栓力矩；
M6.通过螺栓、螺母连接上液氧六通(1309)与液氧出口法兰(1312)，施加螺栓力矩；
M7.焊接过冷器壳体前底(13071)和过冷器直筒段(13072)的环焊缝，并处理过冷器壳体后底(13073)内外部焊缝。
11.根据权利要求10所述的一种液氮过冷器加工方法，其特征在于：
步骤B和步骤C中，焊接完成后处理下液氧六通(1303)和上液氧六通(1309)内外部焊缝；或者，
步骤D至步骤H中，焊接完成后处理过冷器壳体前底(13071)内外部焊缝；或者，
步骤I、步骤J和步骤M中，焊接完成后处理过冷器壳体后底(13073)内外部焊缝；或者，
所述焊接为氩弧焊焊接。
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