CN219995592U - 双旁通串并联管路调节装置及航天器空间环境模拟设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双旁通串并联管路调节装置及航天器空间环境模拟设备，包括：制冷器旁通管路、加热器旁通管路、主管路截止阀、制冷器以及加热器；所述制冷器、所述主管路截止阀以及所述加热器依次串联；所述制冷器旁通管路一端连接所述制冷器远离所述主管路截止阀一端，另一端连接所述主管路截止阀和所述加热器之间；所述加热器旁通管路一端连接加热器远离所述主管路截止阀一端，另一端连接制冷器和所述主管路截止阀之间。本发明通过双旁通串并联管路调节装置避免了加热器与制冷器仅仅串联使用或仅仅并联使用所引起的能源浪费、压力剧烈波动等问题。

Description

双旁通串并联管路调节装置及航天器空间环境模拟设备

技术领域

本实用新型涉及航天器空间环境模拟试验领域，具体地，涉及双旁通串并联管路调节装置及航天器空间环境模拟设备；尤其涉及用于航天器空间环境模拟设备气氮控温系统的双旁通串并联管路调节装置。

背景技术

航天器运行于轨道太空环境中，面临宇宙冷黑背景的散热作用，以及太阳、地球等引起的空间外热流的加热作用，呈现的温度波动范围可达到-100℃～+100℃或更宽的范围。而航天器发射到天空环境之前，需要在地面进行大量的模拟太空环境下的试验，通常采用液氮作为冷却介质结合加热装置的作用进行温度模拟。气氮调温系统是一种用于航天器空间环境模拟设备的宽温区调节装置，通过气氮作为介质，对气氮进行冷却或加热，实现气氮温度的宽范围调节，并带动航天器空间环境模拟设备的热沉或航天器空间环境模拟设备的冷板等装置实现宽范围的温度波动。现有的气氮调温系统的制冷器与加热器通常仅能串联或并联使用。

在制冷器与加热器并联使用时，在需要进行接近室温的0℃～25℃温度控制时，常常因为没有制冷器的有效参与，致使流程没有有效的冷背景而不能有效控温。

而在制冷器与加热器串联使用时，在从低温阶段进入升温阶段后，因为制冷器的残余冷量的存在，导致系统升温速度大大降低，而且由于串联使用，加热器从冷态到热态切换，也需要时间，也导致升温速度降低。在从高温温阶段进入降温阶段后，因为加热器的残余热量的存在，导致系统降温速度大大降低，而且由于串联使用，制冷器从热态到冷态切换，也需要时间，也导致降温速度降低。对于混合液氮试的制冷器，由于液氮喷入后，遇到尚处于热态的制冷器表面，会造成剧烈汽化而导致系统压力波动剧烈，影响风机等循环部件的正常工作。

因此需要一种能够使加热器与制冷器在串联和并联之间灵活切换的装置，避免上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种双旁通串并联管路调节装置及航天器空间环境模拟设备。

根据本实用新型提供的一种双旁通串并联管路调节装置，包括：制冷器旁通管路、加热器旁通管路、主管路截止阀、制冷器以及加热器；

所述制冷器、所述主管路截止阀以及所述加热器依次串联；

所述制冷器旁通管路一端连接所述制冷器远离所述主管路截止阀一端，另一端连接所述主管路截止阀和所述加热器之间；

所述加热器旁通管路一端连接加热器远离所述主管路截止阀一端，另一端连接制冷器和所述主管路截止阀之间。

优选地，所述制冷器旁通管路上安装制冷器旁通管路截止阀，所述加热器旁通管路上安装制加热器旁通管路截止阀。

优选地，所述制冷器远离所述主管路截止阀一端连接进口管道，所述加热器远离所述主管路截止阀一端连接出口管道。

优选地，当所述制冷器和所述加热器并联时，所述制冷器旁通管路截止阀和所述加热器旁通管路截止阀打开，所述主管路截止阀关闭；

当所述制冷器和所述加热器串联时，所述制冷器旁通管路截止阀和所述加热器旁通管路截止阀关闭，所述主管路截止阀打开。

优选地，当进行常温温度区间调节时，所述制冷器和所述加热器串联且有效控温区间为0℃～25℃。

优选地，当进入降温工况状态时，所述制冷器旁通管路截止阀和所述主管路截止阀关闭，所述加热器旁通管路截止阀打开；

当进入升温工况状态时，所述主管路截止阀和所述加热器旁通管路截止阀关闭，所述制冷器旁通管路截止阀打开。

优选地，一种航天器空间环境模拟设备采用所述双旁通串并联管路调节装置，包括：循环风机、回热器、液氮储槽、双旁通串并联管路调节装置以及空间环膜设备热沉实验产品；

所述循环风机两端分别连接所述回热器的第一接口和第三接口，所述回热器的第二接口连接所述空间环膜设备热沉实验产品，所述回热器的第四接口连接所述双旁通串并联管路调节装置的进口管道，所述双旁通串并联管路调节装置的出口管道连接所述空间环膜设备热沉实验产品；

所述双旁通串并联管路调节装置的制冷器连接所述液氮储槽。

优选地，所述液氮储槽和所述制冷器之间设置液氮流量调节阀。

优选地，所述回热器的第一接口连通第四接口，所述回热器的第二接口连通第三接口。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本发明通过双旁通串并联管路调节装置避免了加热器与制冷器仅仅串联使用或仅仅并联使用所引起的能源浪费、压力剧烈波动等问题；

2、本发明结构简单，操作方便；

3、本发明装置可适用于其他需要开展介质冷热调节的装置。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为航天器空间环境模拟设备气氮控温系统连接示意图；

图2为双旁通串并联管路调节装置连接示意图；

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：循环风机1、回热器2、液氮储槽3、双旁通串并联管路调节装置5以及空间环膜设备热沉实验产品6；循环风机1两端分别连接回热器2的第一接口和第三接口，回热器2的第二接口连接空间环膜设备热沉实验产品6，回热器2的第四接口连接双旁通串并联管路调节装置5的进口管道501，双旁通串并联管路调节装置5的出口管道502连接空间环膜设备热沉实验产品6；回热器2的第一接口连通第四接口，回热器2的第二接口连通第三接口。

双旁通串并联管路调节装置5的制冷器508连接液氮储槽3，液氮储槽3和制冷器508之间设置液氮流量调节阀4。

如图2所示，双旁通串并联管路调节装置5包括：进口管道501、出口管道502、制冷器旁通管路503、加热器旁通管路504、制冷器旁通管路截止阀505、主管路截止阀506、制加热器旁通管路截止阀507、制冷器508以及加热器509；

制冷器508、主管路截止阀506以及加热器509依次串联，制冷器508远离主管路截止阀506一端连接进口管道501，加热器509远离主管路截止阀506一端连接出口管道502。制冷器旁通管路503一端连接制冷器508远离主管路截止阀506一端，另一端连接主管路截止阀506和加热器509之间，加热器旁通管路504一端连接加热器509远离主管路截止阀506一端，另一端连接制冷器508和主管路截止阀506之间。制冷器旁通管路503上安装制冷器旁通管路截止阀505，加热器旁通管路504上安装制加热器旁通管路截止阀507。制冷器旁通管路截止阀505、主管路截止阀506、制加热器旁通管路截止阀507采用电控阀或气动阀之后，可以结合PLC等自动化控制系统实现高效运行。

当制冷器508和加热器509并联时，制冷器旁通管路截止阀505和加热器旁通管路截止阀507打开，主管路截止阀506关闭；

当制冷器508和加热器509串联时，制冷器旁通管路截止阀505和加热器旁通管路截止阀507关闭，主管路截止阀506打开。

当进入降温工况状态时，制冷器旁通管路截止阀505和主管路截止阀506关闭，加热器旁通管路截止阀507打开；

当进入升温工况状态时，主管路截止阀506和加热器旁通管路截止阀507关闭，制冷器旁通管路截止阀505打开。

实施例2

实施例2作为实施例1的优选例。

如图1和图2所示，本实施例在具备制冷器508和加热器509的基础上，通过双旁通管路调节作用，使得能够灵活地调节制冷器508和加热器509之间的串联、并联关系，并可在制冷、加热状态快速切换。其中，双旁通管路与阀门需联合使用。

制冷器旁通管路503可将制冷器508从回路中绕开，加热器旁通管路504可将加热器509从回路中绕开。制冷器旁通管路截止阀505关闭时，制冷器旁通管路503即失去作用。加热器旁通管路截止阀507关闭时，加热器旁通管路504即失去作用。主管路截止阀506关闭时，制冷器508与加热器509之间失去并联关系。

通过使加热器509与制冷器508在串联模式与并联模式之间灵活切换，可使系统能够在0℃～25℃区间内有效控温。在此阶段，加热器509需要与制冷器508串联使用，以便在常温的0℃～25℃区间情况下，通过引入制冷器508的有效冷背景，使系统控温更为便利，尤其是在热的气氮温度超调后，通过制冷器508的作用以便有效降温。

在降温阶段，需要开启制冷器508、关闭加热器509时，直接将加热器509绕开，避免了加热器509残余热量对于管路降温的减缓，提高了降温速率，并且减少了制冷器508的额外制冷功率输出。此外，在降温初期避免了低温氮气遇到加热器509剧烈升温造成系统压力波动。

在升温阶段，需要开启加热器509、关闭制冷器508时，直接将制冷器508绕开，避免了制冷器508残余冷量对于管路升温的减缓，提高了升温速率，并且减少了加热器509的额外加热功率输出。

在进行并联模式转换为串联模式时需要打开主管路截止阀506，关闭制冷器旁通管路截止阀505和加热器旁通管路截止阀507。

在进行串联模式转换为并联模式时需要关闭主管路截止阀506，打开制冷器旁通管路截止阀505和加热器旁通管路截止阀507。

在进入降温工况状态时需要打开加热器旁通管路截止阀507，关闭制冷器旁通管路截止阀505和主管路截止阀506。

在进入升温工况状态时需要打开制冷器旁通管路截止阀505，关闭主管路截止阀506和加热器旁通管路截止阀507。

更为具体地，在一种实施方式中，需要进行常温温度区间调节时，此时，制冷器旁通管路截止阀505关闭，主管路截止阀506打开，加热器旁通管路截止阀507关闭。气氮从进口管道501先进入制冷器508，根据需要，可与少量液氮后混合适当降温，再由加热器509调节，能够在0℃～25℃区间内有效控温。

在一种实施方式中，高温工况时加热器509处于高温状态，高温工况结束后，将进入降温阶段，即将开始对气氮介质进行冷却。此时，加热器509处于高温状态，残余热量将对降温产生不利影响。制冷器508在高温工况下由于被制冷器旁通管路503从系统中分离，一直处于温度相对较低状态。

制冷器旁通管路截止阀505关闭，主管路截止阀506关闭，加热器旁通管路截止阀507打开。制冷器508喷入液氮，气氮从进口管道501进入制冷器508，与液氮混合迅速降温。

在一种实施方式中，低温工况时制冷器508处于通入液氮的冷却状态，低温工况结束后，将进入升温阶段，即将开始对气氮介质进行加热。此时，制冷器508还处于冷态，残余冷量将对升温产生不利影响。加热器509在低温工况下已经被加热器旁通管路504从系统中分离，在低温工况结束前，已经开始预热。制冷器旁通管路截止阀505打开，主管路截止阀506关闭，加热器旁通管路截止阀507关闭。气氮从进口管道501流经制冷器旁通管路503，进入加热器509(已预热)迅速升温。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种双旁通串并联管路调节装置，其特征在于，包括：制冷器旁通管路(503)、加热器旁通管路(504)、主管路截止阀(506)、制冷器(508)以及加热器(509)；

所述制冷器(508)、所述主管路截止阀(506)以及所述加热器(509)依次串联；

所述制冷器旁通管路(503)一端连接所述制冷器(508)远离所述主管路截止阀(506)一端，另一端连接所述主管路截止阀(506)和所述加热器(509)之间；

所述加热器旁通管路(504)一端连接加热器(509)远离所述主管路截止阀(506)一端，另一端连接制冷器(508)和所述主管路截止阀(506)之间。

2.根据权利要求1所述双旁通串并联管路调节装置，其特征在于：所述制冷器旁通管路(503)上安装制冷器旁通管路截止阀(505)，所述加热器旁通管路(504)上安装制加热器旁通管路截止阀(507)。

3.根据权利要求1所述双旁通串并联管路调节装置，其特征在于：所述制冷器(508)远离所述主管路截止阀(506)一端连接进口管道(501)，所述加热器(509)远离所述主管路截止阀(506)一端连接出口管道(502)。

4.根据权利要求2所述双旁通串并联管路调节装置，其特征在于：当所述制冷器(508)和所述加热器(509)并联时，所述制冷器旁通管路截止阀(505)和所述加热器旁通管路截止阀(507)打开，所述主管路截止阀(506)关闭；

当所述制冷器(508)和所述加热器(509)串联时，所述制冷器旁通管路截止阀(505)和所述加热器旁通管路截止阀(507)关闭，所述主管路截止阀(506)打开。

5.根据权利要求2所述双旁通串并联管路调节装置，其特征在于：当进入降温工况状态时，所述制冷器旁通管路截止阀(505)和所述主管路截止阀(506)关闭，所述加热器旁通管路截止阀(507)打开；

当进入升温工况状态时，所述主管路截止阀(506)和所述加热器旁通管路截止阀(507)关闭，所述制冷器旁通管路截止阀(505)打开。

6.根据权利要求4所述双旁通串并联管路调节装置，其特征在于：当进行常温温度区间调节时，所述制冷器(508)和所述加热器(509)串联且有效控温区间为0℃～25℃。

7.一种航天器空间环境模拟设备，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述双旁通串并联管路调节装置。

8.根据权利要求7所述航天器空间环境模拟设备，其特征在于，包括：循环风机(1)、回热器(2)、液氮储槽(3)、双旁通串并联管路调节装置(5)以及空间环膜设备热沉实验产品(6)；

所述循环风机(1)两端分别连接所述回热器(2)的第一接口和第三接口，所述回热器(2)的第二接口连接所述空间环膜设备热沉实验产品(6)，所述回热器(2)的第四接口连接所述双旁通串并联管路调节装置(5)的进口管道(501)，所述双旁通串并联管路调节装置(5)的出口管道(502)连接所述空间环膜设备热沉实验产品(6)；

所述双旁通串并联管路调节装置(5)的制冷器(508)连接所述液氮储槽(3)。

9.根据权利要求8所述航天器空间环境模拟设备，其特征在于：所述液氮储槽(3)和所述制冷器(508)之间设置液氮流量调节阀(4)。

10.根据权利要求8所述航天器空间环境模拟设备，其特征在于：所述回热器(2)的第一接口连通第四接口，所述回热器(2)的第二接口连通第三接口。