本发明专利技术属于低温及制冷工程技术领域，具体地，本发明专利技术涉及一种低温流体节流制冷装置。本发明专利技术所述装置主要包括气体节流管路与液体节流管路。节流阀之前的管路分别为气体输送管和液体输送管，节流阀之后合并为一条管路。节流阀前的两条支路上各设置一个低温手动截止阀，以控制两条支路的开闭。节流阀的开闭通过手动调节装置控制流体流量，节流流道的流通面积可变，其结构由流道和可轴向移动的顶部为锥形的螺杆组成，螺杆与流道之间的相对移动改变流通面积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低温及制冷工程
，具体地，本专利技术涉及一种低温流体节流制冷装置。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，低温液体不论是在地面还是在太空中都有着广泛的应用需求。而随着近些年来国内在太空探索方面的深入发展，例如探月工程，轨道空间站和补给站以及未来的深空探测技术等，载荷量逐渐增大，低温液体在空间的存储量及其使用时间也将大大增加。低温液体如液氢、液氧等比冲较高，环境友好，因此在国内外的运载火箭和上面级上得到了广泛的应用。液氢/液氧等低温液体虽然性能高，但其沸点很低，在轨运行过程中由于受到辐射、导热等热环境容易蒸发，因而难于长时间贮存。为了使低温贮箱保持安全压力，避免其遭到破坏，需要将低温液体蒸发的气体排出箱体以外，这不但造成了低温液体的浪费，排出的气体还会干扰飞行姿态，这就为长时间在轨低温液体系统的设计带来了困难。由此可看出低温液体长期在轨应用的核心问题是蒸发量的控制技术，最终实现零蒸发损失。热力学排气系统(TVS)是实现低温液体高效贮存的技术途径之一，它是一种采用焦汤膨胀节流的方法，使贮箱内的流体经过节流后形成温度和压力降低的两相流，该两相流导入与贮箱内液池或贮箱壁联通的热交换器，通过换热使贮箱内部低温推进剂产生制冷效应，同时贮箱压力下降。节流技术是英国科学家Joule和Thomson在19世纪50年代首次发现，他们研究了气体从高压膨胀到低压环境时温度降低的现象。基于该流体节流制冷结构的装置能够实现降低低温液体或低温蒸气的温度，从而降低贮箱内气枕压力，达到减少液体挥发，回收冷能的目的，是一种可靠、简易的实现低温推进剂高效贮存的方法。专利技术内容本专利技术的目的在于，提供一种低温流体节流制冷装置，该制冷系统具有结构简单、容易加工和实现的优点，能够实现冷却低温液体，减少液体挥发的目的。为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：本专利技术的低温流体节流制冷装置，主要由流通截面积调节器、节流孔9、气体节流管路10以及液体节流管路11组成；所述流通截面积调节器包括调节把手1、密封螺帽2、阀杆4、密封阀座5、壳管6、顶锥7及缩放管14；其中，所述密封阀座5、壳管6和缩放管14依次连接形成筒体，所述阀杆4与顶锥7的尾部连接置于筒体内，所述的顶锥7的锥头位于缩放管14内，且锥头的底面直径与缩放管14的内径相配合，所述缩放管14下部内径小于上部，以固定顶锥7的锥头；所述密封螺帽2固定连接于密封阀座5外壁，所述阀杆4外壁设有密封凹槽3，所述阀杆4通过密封凹槽3上设置的四氟垫或O圈与所述密封阀座5相配合密封连接；所述阀杆4背向顶锥7一端穿过密封阀座5和密封螺帽2，与调节把手1相连接；所述节流孔9所在管路垂直连接于缩放管14侧壁上，与被固定的顶锥7的侧面相对应；所述气体节流管路10与液体节流管路11并联连接于节流孔9所在管路；所述低温流体节流制冷装置还包括流体排出管8，连接于缩放管14朝向顶锥7的锥头一侧。根据本专利技术的低温流体节流制冷装置，其中，所述顶锥7的锥头底部呈圆柱体，所述圆柱体的高不小于所述连接于缩放管14侧壁的节流孔9所在管路的内径。本专利技术所述的顶锥7可随所述调节把手1的转动而垂直上下移动，并与所述缩放管14之间形成可变的流通截面积。根据本专利技术的低温流体节流制冷装置，其中，所述顶锥7尾部设置顶锥连杆15，通过顶锥连接15与阀杆4相连。所述阀杆4与顶锥7之间通过螺纹连接。根据本专利技术的低温流体节流制冷装置，其中，所述气体节流管路10与液体节流管路11上分别设有气体节流截止阀12和液体节流截止阀13，从而可以分别控制两条节流管路(支路)的开闭。所述的气体节流截止阀12和液体节流截止阀13，当其中一个打开时另一个处于关闭状态。根据本专利技术的低温流体节流制冷装置，其中，作为优选的，所述气体节流管路10或者液体节流管路11之一靠近节流孔9，另一节流管路远离节流孔9。两条节流管路在节流孔9前合并为一条管路。根据本专利技术的低温流体节流制冷装置，其中，作为优选地，所述调节把手1与阀杆4之间为固定连接，所述密封阀座5与所述壳管6之间为固定连接，所述密封螺帽2通过螺纹连接于密封阀座5外壁。本专利技术中的工作介质为研究对象所用的流动介质，为防止外部空气等流体进入该装置，需设置密封装置。因此，优选地，所述密封螺帽2与阀杆4之间通过四氟垫密封。本专利技术工作时，打开气体节流管路10或者液体节流管路11之一的截止阀，并使另一条节流管路的截止阀处于关闭状态。流体通过节流孔后形成压力与温度都降低的气液两相流，旋转调节把手，顶锥垂直上下移动，从而改变锥面与缩放管之间的流通截面积，以此改变流体的流量大小，进而影响节流后的制冷量。节流后的流体通过锥面与缩放管之间的环形截面，经过缩放管后进入到流体排出管，并为后续结构提供冷量。本专利技术在实际应用工作时，气体节流与液体节流可分别控制，为避免两种流体的混合而对测量结果带来的不利影响，气液两条节流支路分别设置截止阀以控制支路的通断。本专利技术的工作原理为：由于受到低温贮箱外部漏热的影响，使得贮箱内的气相压力升高，为使贮箱内的压力维持在一定安全范围之内，打开气体节流支路或液体节流支路上任一的(低温)截止阀，并关闭另一支路的(低温)截止阀，使另一条支路处于关闭状态。流体通过节流孔减压降温后形成气液两相流进入低温换热器，在低温换热器内与低温贮箱内的液体进行热量交换，使贮箱内低温液体温度降低达到过冷状态，而节流后产生的气液两相流由于受热变成蒸气，通过蒸气排出管道排到贮箱外部。通过降低气相空间的压力及低温液体的温度，达到减小低温液体蒸发量的目的。本专利技术主要优点可表现在以下两方面：首先，本专利技术提供了两条节流支路，根据不同需要可分别实现气体或液体的节流制冷功能，并且两支路可分别控制其开闭而互不影响；其次，通过流通面积调节装置可控制节流制冷工质的流量，从而根据实际需要提供相应的制冷量。附图说明图1为本专利技术的低温流体节流制冷装置示意图。图2为本专利技术实施例的低温液体贮存系统示意图。附图标记1、调节把手2、密封螺帽3、密封凹槽4、阀杆5、密封阀座6、壳管7、顶锥8、流体排出管9、节流孔10、气体节流管路11、液体节流管路12、气体节流截止阀13、液体节流截止阀14、缩放管15、顶锥连杆16、气体节流支路17、液体节流支路18、节流阀19、低温换热器20、蒸汽排出管路21、冷屏具体实施方式下面结合附图对本专利技术的装置作进一步说明。如图1所示，本专利技术的低温流体节流制冷装置，主要由流通截面积调节器、节流孔9、气体节流管路10以及液体节流管路11组成；所述流通截面积调节器包括调节把手1、密封螺帽2、阀杆4、密封阀座5、壳管6、顶锥7及缩放管14；其中，所述密封阀座5、壳管6和缩放管14依次连接形成筒体，所述阀杆4与顶锥7的尾部连接置于筒体内，所述的顶锥7的锥头位于缩放管14内，且锥头的底面直径与缩放管14的内径相配合，所述缩放管14下部内径小于上部，以固定顶锥7的锥头；所述密封螺帽2固定连接于密封阀座5外壁，所述阀杆4外壁设有密封凹槽3，所述阀杆4通过密封凹槽3上设置的四氟垫或O圈与所述密封阀座5相配合密封连接；所述阀杆4背向顶锥7一端穿过密封阀座5和密封螺帽2，与调节把手1相连接；所述节流孔9所在管路垂直连接于缩放管14侧壁上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温流体节流制冷装置，其特征在于，所述装置主要由流通截面积调节器、节流孔(9)、气体节流管路(10)以及液体节流管路(11)组成；所述流通截面积调节器包括调节把手(1)、密封螺帽(2)、阀杆(4)、密封阀座(5)、壳管(6)、顶锥(7)及缩放管(14)；其中，所述密封阀座(5)、壳管(6)和缩放管(14)依次连接形成筒体，所述阀杆(4)与顶锥(7)的尾部连接置于筒体内，所述的顶锥(7)的锥头位于缩放管(14)内，且锥头的底面直径与缩放管(14)的内径相配合，所述缩放管(14)下部内径小于上部，以固定顶锥(7)的锥头；所述密封螺帽(2)固定连接于密封阀座(5)外壁，所述阀杆(4)外壁设有密封凹槽(3)，所述阀杆(4)通过密封凹槽(3)上设置的四氟垫或O圈与所述密封阀座(5)相配合密封连接；所述阀杆(4)背向顶锥(7)一端穿过密封阀座(5)和密封螺帽(2)，与调节把手(1)相连接；所述节流孔(9)所在管路垂直连接于缩放管(14)侧壁上，与被固定的顶锥(7)的侧面相对应；所述气体节流管路(10)与液体节流管路(11)并联连接于节流孔(9)所在管路；所述低温流体节流制冷装置还包括流体排出管(8)，连接于缩放管(14)朝向顶锥(7)的锥头一侧。...
【技术特征摘要】
1.一种低温流体节流制冷装置，其特征在于，所述装置主要由流通截面积调节器、节流孔(9)、气体节流管路(10)以及液体节流管路(11)组成；所述流通截面积调节器包括调节把手(1)、密封螺帽(2)、阀杆(4)、密封阀座(5)、壳管(6)、顶锥(7)及缩放管(14)；其中，所述密封阀座(5)、壳管(6)和缩放管(14)依次连接形成筒体，所述阀杆(4)与顶锥(7)的尾部连接置于筒体内，所述的顶锥(7)的锥头位于缩放管(14)内，且锥头的底面直径与缩放管(14)的内径相配合，所述缩放管(14)下部内径小于上部，以固定顶锥(7)的锥头；所述密封螺帽(2)固定连接于密封阀座(5)外壁，所述阀杆(4)外壁设有密封凹槽(3)，所述阀杆(4)通过密封凹槽(3)上设置的四氟垫或O圈与所述密封阀座(5)相配合密封连接；所述阀杆(4)背向顶锥(7)一端穿过密封阀座(5)和密封螺帽(2)，与调节把手(1)相连接；所述节流孔(9)所在管路垂直连接于缩放管(14)侧壁上，与被固定的顶锥(7)的侧面相对应；所述气体节流管路(10)与液体节流管路(11)并联连接于节流孔(9)所在管路；所述低温流体节流制冷装置还包括流体排出管(8)，连接于缩放管(14)朝向顶锥(7)的锥头一侧。2.根据权利要求1所述的低温流...
【专利技术属性】
技术研发人员：周振君，雷刚，王天祥，张亮亮，李兆坚，高旭，陈虹，邢科伟，
申请(专利权)人：总装备部工程设计研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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