温控系统、环境模拟系统及可靠性测试设备技术方案

本发明专利技术提供了一种温控系统、环境模拟系统及可靠性测试设备，该温控系统包括液氮储罐及由真空容器、循环风机、氮气加热器和液氮蒸发器首尾依次连接形成的循环子系统；当所述液氮蒸发器处于非工作状态时，所述氮气加热器处于工作状态且能够使来自于所述真空容器内的低温氮气转换为高温氮气并返回至所述真空容器内；当所述氮气加热器处于非工作状态时，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够使所述液氮储罐所提供的液氮转换为具有设定温度的氮气并输送至所述真空容器内，或，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够利用所述液氮储罐所提供的液氮使来自于所述真空容器内的高温氮气转换为低温氮气并返回至所述真空容器内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境模拟
，尤其是涉及一种温控系统、环境模拟系统及可靠性测试设备。
技术介绍
航天
内，为确保航天器在发射、入轨等工作阶段的安全可靠性，航天器在投入使用之前需对其进行可靠性测试，该可靠性测试由环境模拟系统完成。环境模拟系统是指能够在设定的高真空和温度条件下暴露卫星、空间站等航天器在材料、工艺和制造质量等方面存在的潜在缺陷，以测试卫星、空间站等航天器的部组件、分系统及整体结构的性能是否满足规定要求的系统。环境模拟系统又称为热真空试验系统，该热真空试验系统主要包括真空容器、真空获取系统、真空测量系统、温控系统及电气系统等；其中，温控系统为真空容器内提供设定的温度指标，以在该设定温度指标下对航天器进行性能测试，该设定温度指标包括温度范围、温控精度和温度均匀度，例如，温度范围为±175℃最佳，温控精度的误差范围为±2℃最佳，温度均匀性的误差范围为±3℃最佳；真空容器内设置有热沉夹壁和用于放置被测试件的搁板，该搁板上设置有夹层，该热沉夹壁和夹层均用于容纳温控介质，并且，搁板表面的温度与真空容器内表面的温度可同步变化。现有技术中，温控系统有两种。请参阅图1，其中一种采用液氮制冷结合红外加热笼加热的方式，该方式是向上述热沉1＇的夹壁或/和夹层中通入液氮，该液氮来自液氮储罐3＇，利用液氮吸热实现制冷，再利用红外加热笼2＇的热流实现加热，通过调节加热笼的加热功率，使用动态平衡法实现温度范围的控制。然而，该方式采用直接将液氮通入真空容器内并使液氮气化吸热而进行制冷，液氮的气化过程由饱和液态、气液两相态、饱和气态至过热气态依次变化，气化过程中各个状态的比热容不同，吸热能力不同，由真空容器的入口至出口，温控介质的吸热能力逐渐降低，导致真空容器内的温度由入口至出口逐渐升高，一般地，出口温度比入口温度高30℃-50℃，亦即，整个真空容器内的温度均匀性和温控精度差，整个温控系统的调控能力差。再者，该方式需要在真空容器内设置加热笼作为热源，容器内需增设用以装设加热笼的空间，容器体积间接增大，真空获得系统的功率需相应增大，所消耗电量增加，并且，不同被测试件对应的加热笼结构和尺寸不同，以此导致温控系统的成本高，进而导致整个环境模拟系统的成本高。请参阅图2，另一种方式是利用制冷系统4＇和加热系统5＇分别对导热油进行制冷或加热以调整导热油的温度，将导热油直接通入热层1＇夹壁或/和夹层以实现对模拟环境的温度控制。然而，该种方式采用液态导热油作为载冷剂，载冷剂在全流程内为液态，载冷剂可使用的最高温度受限于其沸点(BoilingPoint，沸点)，载冷剂可使用的最低温度受限于其倾点(PourPoint,倾点)。目前，工业领域内尚未出现一种倾点低于-120℃且具有较高沸点的液态载冷剂，因此，采用液态载冷剂的温控系统无法满足极端温度的环境模拟试验要求，其可使用温度范围小，整个温控系统的调控能力差。再者，利用液态导热油作为载冷剂，载冷剂在全流程内为液态，在极低的温度条件下，载冷剂由于其粘度较高，导致整个循环系统运行阻力过大而无法正常运行，导致温控系统的温控精度差，亦即，温控系统的调控能力差。与此同时，液态载冷剂作为冷、热传递的介质，其本身就是测试系统的一个很大的负荷，为了克服此负荷的同时满足环境模拟试验技术指标的要求，需加大制冷系统的配置，导致该温控系统成本高，进而导致环境模拟系统的成本高。综上，现有环境模拟系统中的温控系统存在调控能力差及成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种温控系统，以解决现有技术中用于航天器性能测试的温控系统的调控能力差及成本高的技术问题。为达到上述目的，本专利技术实施例采用以下技术方案：一种温控系统，包括液氮储罐及由真空容器、循环风机、氮气加热器和液氮蒸发器首尾依次连接形成的循环子系统；当所述液氮蒸发器处于非工作状态时，所述氮气加热器处于工作状态且能够使来自于所述真空容器内的低温氮气转换为高温氮气并返回至所述真空容器内；当所述氮气加热器处于非工作状态时，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够使所述液氮储罐所提供的液氮转换为具有设定温度的氮气并输送至真空容器内，或，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够利用所述液氮储罐所提供的液氮使来自于所述真空容器内的高温氮气转换为低温氮气并返回至所述真空容器内。作为上述技术方案的进一步改进，还包括PLC控制器，所述液氮储罐、所述循环风机、所述氮气加热器和液氮蒸发器分别与所述控制器连接。作为上述技术方案的进一步改进，由所述液氮储罐至所述液氮蒸发器的连接线上依次设置有液氮低压保护开关、液氮电磁阀和液氮自动调节阀，所述液氮电磁阀和所述液氮自动调节阀分别与所述控制器连接。作为上述技术方案的进一步改进，由所述液氮蒸发器至所述真空容器的连接线上依次设置有安全阀组和第一温度传感器，所述安全阀组靠近所述液氮蒸发器，所述第一温度传感器靠近所述真空容器的进口；所述安全阀组包括相互并联的系统超压保护开关和系统安全阀。作为上述技术方案的进一步改进，由所述真空容器至所述循环风机的连接线上依次设置有手动调节阀和第二温度传感器；所述手动调节阀与所述第二温度传感器之间的连接线上设置有排气管，所述排气管上设置有排气自动调节阀。作为上述技术方案的进一步改进，所述液氮蒸发器中设置有液氮喷淋器，所述液氮喷淋器为喇叭形，所述液氮喷淋器的小径端与所述液氮储罐连接，所述液氮喷淋器的大径端上设置有端盖，所述端盖上设置有多个喷射孔，每个所述喷射孔均朝向所述端盖的外周倾斜设定角度。作为上述技术方案的进一步改进，所述设定角度的范围为4°-10°。作为上述技术方案的进一步改进，任意相邻的两个所述喷射孔之间的间距相等。本专利技术提供的温控系统，其包括液氮储罐及由真空容器、循环风机、氮气加热器和液氮蒸发器首尾依次连接形成的循环子系统；当液氮蒸发器处于非工作状态时，氮气加热器处于工作状态且能够使来自于真空容器内的低温氮气转换为高温氮气并返回至真空容器内；当氮气加热器处于非工作状态时，液氮蒸发器处于工作状态且能够使液氮储罐所提供的液氮转换为氮气并输送至真空容器内，或，液氮蒸发器处于工作状态且能够利用液氮储罐所提供的液氮使来自于真空容器内的高温氮气转换为低温氮气并返回至真空容器内。具体地，启动该温控系统，工作初始，液氮储罐向液氮蒸发器提供液氮，液氮蒸发器将该液氮转换为具有设定温度的氮气并输送至真空容器内，使真空容器内充满氮气；当真空容器内的氮气需要升高温度时，该氮气经由真空容器的出口到达氮气加热器，氮气加热器对该部分氮气进行加热使之成为设定温度的高温氮气，由于氮气加热器处于工作状态时液氮蒸发器处于非工作状态，高温氮气经由真空容器的入口重新进入容器内；当真空容器内的氮气需要降低温度时，此时氮气加热器处于非工作状态，而液氮蒸发器处于工作状态，该氮气经由真空容器的出口到达液氮蒸发器，液氮蒸发器利用储罐所提供的液氮对来自真空容器的氮气进行降温使之成为设定温度的低温氮气。本专利技术提供的温控系统采用液氮作为冷源并利用该液氮转变而来的氮气和循环系统原有的氮气作为载冷剂导入真空容器内，相比于现有技术中采用液氮制冷结合红外加热笼加热的方式，本专利技术采用纯氮气作为温控介质，即温控介质仅为一种气体物质，不存在其他物质，其温度范围很易控制，根据氮气本身本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温控系统，其特征在于，包括液氮储罐及由真空容器、循环风机、氮气加热器和液氮蒸发器首尾依次连接形成的循环子系统；当所述液氮蒸发器处于非工作状态时，所述氮气加热器处于工作状态且能够使来自于所述真空容器内的低温氮气转换为高温氮气并返回至所述真空容器内；当所述氮气加热器处于非工作状态时，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够使所述液氮储罐所提供的液氮转换为具有设定温度的氮气并输送至所述真空容器内，或，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够利用所述液氮储罐所提供的液氮使来自于所述真空容器内的高温氮气转换为低温氮气并返回至所述真空容器内。

【技术特征摘要】
1.一种温控系统，其特征在于，包括液氮储罐及由真空容器、循环风机、氮气加热器和液氮蒸发器首尾依次连接形成的循环子系统；当所述液氮蒸发器处于非工作状态时，所述氮气加热器处于工作状态且能够使来自于所述真空容器内的低温氮气转换为高温氮气并返回至所述真空容器内；当所述氮气加热器处于非工作状态时，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够使所述液氮储罐所提供的液氮转换为具有设定温度的氮气并输送至所述真空容器内，或，所述液氮蒸发器处于工作状态且能够利用所述液氮储罐所提供的液氮使来自于所述真空容器内的高温氮气转换为低温氮气并返回至所述真空容器内。2.根据权利要求1所述的温控系统，其特征在于，还包括PLC控制器，所述液氮储罐、所述循环风机、所述氮气加热器和液氮蒸发器分别与所述控制器连接。3.根据权利要求2所述的温控系统，其特征在于，由所述液氮储罐至所述液氮蒸发器的连接线上依次设置有液氮低压保护开关、液氮电磁阀和液氮自动调节阀，所述液氮电磁阀和所述液氮自动调节阀分别与所述控制器连接。4.根据权利要求2所述的温控系统，其特征在于，由所述液氮蒸发器至所述真空容器的连接线上依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进，高文全，洪军，陈东旭，
申请(专利权)人：北京瑞尔腾普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11