本发明专利技术提供用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统及其抽真空复压方法，属于发动机真空科学技术领域，所述的清洁真空系统包括低真空系统、低真空液氮冷阱系统、高真空系统、高真空液氮冷阱系统、低温泵液氮供应系统、空气复压系统、氮气复压系统、容器真空测量系统、残余气体分析系统、液氦热沉、液氮热沉和羽流吸附泵。真空获取主要靠洁净的低真空系统、高真空系统及液氦热沉、液氮热沉及羽流吸附泵完成，用于获取羽流试验需要的各种洁净真空度，最高能获得10-6Pa的超高动态真空度。其中低真空系统及高真空系统均配有液氮冷阱系统，用于吸收机械泵工作时产生的油蒸汽，保证真空容器清洁。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机真空科学
，本专利技术涉及一种用于真空容器的真空系统设计，具体是一种。
技术介绍
羽流效应问题研究的一个重要前提是保证羽流气体的快速吸附，使得环境真空度能够达到规定的指标。目前，国内还没有专门用于发动机羽流试验研究的真空环境模拟设备，KM4、KM6 等空间环境模拟设备主要用于研究静态或低速气体的卫星等热真空试验研究，对静态或低速气体有较好的抽速，而发动机羽流试验主要用于研究动态的高温、高速羽流气体的流场分布、污染测量等特性，因而KM4、KM6等环境模拟设备无法有效的进行发动机羽流效应的地面试验研究。国外专门用于此方面研究的仅有德国宇航中心(Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt，简称DLR)的STG真空羽流试验系统，其罐体直径为3. 3m，长度为 7. 6m，可保证0. 5N发动机(质量流量0. 2g/s，试验介质常温氮气)连续工作时，维持压力小于 l(T3Pa。STG真空羽流试验系统存在自身的缺点，即舱体体积小、羽流试验范围有限，对于流量2g/s以上的发动机羽流试验，无法维持IO3Pa以下高的动态真空度，不能有效模拟各种流量的发动机在真空中的真实工作情况。同时由于其系统抽速大小无法调节，不能通过改变抽速大小来获取满足发动机羽流试验要求的各种真空度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种新型的专门用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统，，该清洁真空系统可根据发动机流量大小获取羽流试验要求的各种真空度，系统清洁无污染、系统抽速大小可调、系统工作模式多样、容器抽真空过程及复压过程安全可靠、低温泵液氮供应系统流量可自动调节、低温泵预抽、预冷及再生方便快捷，上述技术问题的解决增加了真空羽流效应试验系统运行的清洁性、可靠性、实用性和经济性。本专利技术提出的用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统，包括低真空系统、低真空液氮冷阱系统、高真空系统、高真空液氮冷阱系统、低温泵液氮供应系统、空气复压系统、 氮气复压系统、液氦热沉、液氮热沉和羽流吸附泵。低真空系统为罗茨泵机组；罗茨泵机组包括螺杆泵、蝶阀A、电阻规A、电磁阀A、罗茨泵、蝶阀C和插板阀A ；低真空系统还包括电磁阀C、电阻规C和插板阀C ；螺杆泵顺次通过蝶阀A、电阻规A、电磁阀A、罗茨泵与插板阀A相连接；插板阀A通过三通与低真空液氮冷阱系统的液氮冷阱A的入口相连接，液氮冷阱A出口通过管道连接插板阀C后与真空容器相连接，在插板阀C与液氮冷阱A的出口之间连接有电阻规C ；且在插板阀A与液氮冷阱的入口之间设置有电磁阀C ；罗茨泵配有旁路管道，旁路管道上安装有蝶阀C，在螺杆泵单独工作时使气体不流经罗茨泵。高真空系统包括低温泵、辅助分子泵、前级分子泵和旋片泵；前级分子泵配有旁路管道，旁路管道上安装有电磁阀I，在旋片泵单独工作时使气体不流经前级分子泵；低温泵启动前的预抽采用前级分子泵、旋片泵充当预抽泵来完成；安全阀A设置于低温泵与低温泵液氮供应系统之间的连接管路上，旋片泵通过管道顺次通过电磁阀J、高真空液氮冷阱系统的液氮冷阱B、前级分子泵与插板阀J前端连接，插板阀J后端安装有两通管道第一路管道顺次通过插板阀E、低温泵、插板阀D与真空容器相连接，形成低温泵抽气路；第二路管道顺次通过电磁阀E、辅助分子泵、插板阀F与真空容器相连接，形成辅助分子泵抽气路；两路抽气路与插板阀J之间还设置有电磁阀H ；低温泵和插板阀D之间设置有冷规A ；辅助分子泵和插板阀F之间设置有冷规B ；插板阀J和前级分子泵之间设置有电阻规D，手动放气阀连接于前级分子泵与高真空液氮冷阱系统的液氮冷阱B之间。低真空液氮冷阱系统包括液氮罐A、液氮供应阀A、管路安全阀A、冷阱进液阀A、液氮冷阱A、电子液位计A和放空阀A，高真空液氮冷阱系统包括液氮罐B、液氮供应阀B、管路安全阀B、冷阱进液阀B、液氮冷阱B、电子液位计B和放空阀B ；低真空液氮冷阱系统用于为低真空系统除油；高真空液氮冷阱系统用于为高真空系统除油；电子液位计A、电子液位计 B分别与液氮冷阱A、液氮冷阱B连接；低真空系统的插板阀A通过三通与液氮冷阱A的入口相连接，且在插板阀A与液氮冷阱A的入口之间设置有电磁阀C ；液氮冷阱B安装在前级分子泵与电磁阀J之间；液氮罐A通过管道顺次连接液氮供应阀A、冷阱进液阀A、液氮冷阱 A、放空阀A ；液氮罐B通过管道顺次连接液氮供应阀B、冷阱进液阀B、液氮冷阱B、放空阀B。低温泵液氮供应系统包括液氮罐C、液氮供应阀C、管路安全阀C、低温旁路阀A、低温电磁阀A、管路安全阀D、气液分离器进液阀A、气液分离器A、安全阀C、电子液位计C、放空阀C、低温阀A、安全阀D、气液分离器出液阀A、气液分离器回液阀A、安全阀E和低温阀 B ；气液分离器A配有电子液位计C，用于监控气液分离器A液氮液位，电子液位计C的另一端分别与低温电磁阀A连接形成闭合回路，低温泵液氮出口管路一端一直延伸至气液分离器顶部，液氮罐C通过管道顺次与液氮供应阀C、低温电磁阀A、气液分离器进液阀A、气液分离器A连接，且在低温电磁阀A和气液分离器进液阀A之间的管路上还连接有管路安全阀 D ；气液分离器A通过低温阀B、气液分离器回液阀A与低温泵的液氮进液口相连接，低温泵液口通过低温阀A、气液分离器出液阀A与气液分离器A相连接，放空阀C通过管路安装在气液分离器A顶部，液氮罐D通过管道顺次与液氮供应阀D、低温电磁阀B、气液分离器进液阀B、气液分离器B连接，且在低温电磁阀B和气液分离器进液阀B之间的管路上连接有管路安全阀F。空气复压系统包括空气过滤器、空气供应电磁阀A、空气供应电磁阀B、空气供应电磁阀C和氮气接入电磁阀，空气过滤器一端通过管道直接和大气接通，另一端通过三通管道分别并行连接空气供应电磁阀A、空气供应电磁阀B、空气供应电磁阀C，空气供应电磁阀A、空气供应电磁阀B、空气供应电磁阀C的另一端均最终连接至真空容器；氮气接入电磁阀的一端通过管道安装在空气供应电磁阀C与真空容器之间，氮气接入电磁阀的另一端通过管道与氮气复压系统的管路安全阀G连接。氮气复压系统包括气氮罐、气氮供应阀和管路安全阀，用于试验结束后用于真空容器的前期复压；气氮罐通过气氮供应阀与氮气接入电磁阀连接，气氮供应阀与氮气接入电磁阀之间的连接管路上配有安全阀G ；液氦热沉、液氮热沉、羽流吸附泵均位于真空容器内部，液氦热沉位于液氮热沉 3000内部，由液氮热沉保护，羽流吸附泵位于液氦热沉内部的一侧，便于吸附羽流试验气体。本专利技术提出的用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统还包括容器真空测量系统，用于测量真空容器的真空度，该容器真空测量系统包括电阻规E、电阻规F、电离规A和电离规B;电阻规E、电阻规F、电离规A和电离规B分别通过容器法兰直接和真空容器连接。本专利技术提出的用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统还包括残余气体分析系统，用于真空容器内部气体成分测量；残余气体分析系统包括残余气体分析仪、插板阀K; 残余气体分析仪通过插板阀K连接至真空容器。应用上述的设备，本专利技术还提出用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统的抽真空复压方法，具体为包括以下几个步骤(1)启动容器真空测量系统，实施测量真空容器内部压力，直至容器抽真空及复压结束，整个试验过程完成；(2本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于发动机羽流试验研究的清洁真空系统，其特征在于：包括低真空系统、低真空液氮冷阱系统、高真空系统、高真空液氮冷阱系统、低温泵液氮供应系统、空气复压系统、氮气复压系统、液氦热沉、液氮热沉和羽流吸附泵；低真空系统为罗茨泵机组；罗茨泵机组包括螺杆泵、蝶阀Ａ、电阻规Ａ、电磁阀Ａ、罗茨泵、蝶阀Ｃ和插板阀Ａ；低真空系统还包括电磁阀Ｃ、电阻规Ｃ和插板阀Ｃ；螺杆泵顺次通过蝶阀Ａ、电阻规Ａ、电磁阀Ａ、罗茨泵与插板阀Ａ相连接；插板阀Ａ通过三通与低真空液氮冷阱系统的液氮冷阱Ａ的入口相连接，液氮冷阱Ａ出口通过管道连接插板阀Ｃ后与真空容器相连接，在插板阀Ｃ与液氮冷阱Ａ的出口之间连接有电阻规Ｃ；且在插板阀Ａ与液氮冷阱的入口之间设置有电磁阀Ｃ；罗茨泵配有旁路管道，旁路管道上安装有蝶阀Ｃ，在螺杆泵单独工作时使气体不流经罗茨泵；高真空系统包括低温泵、辅助分子泵、前级分子泵和旋片泵；前级分子泵配有旁路管道，旁路管道上安装有电磁阀Ｉ，在旋片泵单独工作时使气体不流经前级分子泵；低温泵启动前的预抽采用前级分子泵、旋片泵充当预抽泵来完成；安全阀Ａ设置于低温泵与低温泵液氮供应系统之间的连接管路上，旋片泵通过管道顺次通过电磁阀Ｊ、高真空液氮冷阱系统的液氮冷阱Ｂ、前级分子泵与插板阀Ｊ前端连接，插板阀Ｊ后端安装有两通管道：第一路管道顺次通过插板阀Ｅ、低温泵、插板阀Ｄ与真空容器相连接，形成低温泵抽气路；第二路管道顺次通过电磁阀Ｅ、辅助分子泵、插板阀Ｆ与真空容器相连接，形成辅助分子泵抽气路；两路抽气路与插板阀Ｊ之间还设置有电磁阀Ｈ；低温泵和插板阀Ｄ之间设置有冷规Ａ；辅助分子泵和插板阀Ｆ之间设置有冷规Ｂ；插板阀Ｊ和前级分子泵之间设置有电阻规Ｄ，手动放气阀连接于前级分子泵与高真空液氮冷阱系统的液氮冷阱Ｂ之间；低真空液氮冷阱系统包括液氮罐Ａ、液氮供应阀Ａ、管路安全阀Ａ、冷阱进液阀Ａ、液氮冷阱Ａ、电子液位计Ａ和放空阀Ａ，高真空液氮冷阱系统包括液氮罐Ｂ、液氮供应阀Ｂ、管路安全阀Ｂ、冷阱进液阀Ｂ、液氮冷阱Ｂ、电子液位计Ｂ和放空阀Ｂ；低真空液氮冷阱系统用于为低真空系统除油；高真空液氮冷阱系统用于为高真空系统除油；电子液位计Ａ、电子液位计Ｂ分别与液氮冷阱Ａ、液氮冷阱Ｂ连接；低真空系统的插板阀Ａ通过三通与低真空液氮冷阱系统的液氮冷阱Ａ的入口相连接，且在插板阀Ａ与液氮冷阱Ａ的入口之间设置有电磁阀Ｃ；液氮冷阱Ｂ安装在高真空系统的前级分子泵与电磁阀Ｊ之间；液氮罐Ａ通过管道顺次连接液氮供应阀Ａ、冷阱进液阀Ａ、液氮冷阱Ａ、放空阀Ａ；液氮罐Ｂ通过管道顺次连接液氮供应阀Ｂ、冷阱进液阀Ｂ、液氮冷阱Ｂ、放空阀Ｂ；低温泵液氮供应系统包括液氮罐Ｃ、液氮供应阀Ｃ、管路安全阀Ｃ、低温旁路阀Ａ、低温电磁阀Ａ、管路安全阀Ｄ、气液分离器进液阀Ａ、气液分离器Ａ、安全阀Ｃ、电子液位计Ｃ、放空阀Ｃ、低温阀Ａ、安全阀Ｄ、气液分离器出液阀Ａ、气液分离器回液阀Ａ、安全阀Ｅ和低温阀Ｂ；气液分离器Ａ配有电子液位计Ｃ，用于监控气液分离器Ａ液氮液位，电子液位计Ｃ的另一端分别与低温电磁阀Ａ连接形成闭合回路，低温泵液氮出口管路一端一直延伸至气液分离器顶部，液氮罐Ｃ通过管道顺次与液氮供应阀Ｃ、低温电磁阀Ａ、气液分离器进液阀Ａ、气液分离器Ａ连接，且在低温电磁阀Ａ和气液分离器进液阀Ａ之间的管路上还连接有管路安全阀Ｄ；气液分离器Ａ通过低温阀Ｂ、气液分离器回液阀Ａ与高真空系统３００的低温泵的液氮进液口相连接，低温泵液口通过低温阀Ａ、气液分离器出液阀Ａ与气液分离器Ａ相连接，放空阀Ｃ通过管路安装在气液分离器Ａ顶部，液氮罐Ｄ通过管道顺次与液氮供应阀Ｄ、低温电磁阀Ｂ、气液分离器进液阀Ｂ、气液分离器Ｂ连接，且在低温电磁阀Ｂ和气液分离器进液阀Ｂ之间的管路上连接有管路安全阀Ｆ；空气复压系统包括空气过滤器、空气供应电磁阀Ａ、空气供应电磁阀Ｂ、空气供应电磁阀Ｃ和氮气接入电磁阀，空气过滤器一端通过管道直接和大气接通，另一端通过三通管道分别并行连接空气供应电磁阀Ａ、空气供应电磁阀Ｂ、空气供应电磁阀Ｃ，空气供应电磁阀Ａ、空气供应电磁阀Ｂ、空气供应电磁阀Ｃ的另一端均最终连接至真空容器；氮气接入电磁阀的一端通过管道安装在空气供应电磁阀Ｃ与真空容器之间，氮气接入电磁阀的另一端通过管道与氮气复压系统的管路安全阀Ｇ连接；氮气复压系统包括气氮罐、气氮供应阀和管路安全阀，用于试验结束后用于真空容器的前期复压；气氮罐通过气氮供应阀与氮气接入电磁阀连接，气氮供应阀与氮气接入电磁阀之间的连接管路上配有安全阀Ｇ；液氦热沉、液氮热沉、羽流吸附泵均位于真空容器内部，液氦热沉位于液氮热沉３０００内部，由液氮热沉保护，羽流吸附泵位于液氦热沉内部的一侧。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，凌桂龙，王文龙，李晓娟，黄本诚，张国舟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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