太空飛行器冷凝水管路系統總漏率快速檢漏裝置及檢漏方法
2023-09-24 04:03:40 1
專利名稱：太空飛行器冷凝水管路系統總漏率快速檢漏裝置及檢漏方法
技術領域：
本發明涉屬於太空飛行器管路系統的檢漏領域，具體涉及一種能夠進行太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏設備，也涉及一種利用該檢漏設備進行太空飛行器冷凝水管路系統總漏率的快速檢漏方法。
背景技術：
載人太空飛行器長期在軌運行時，航天員呼吸過程中產生的水蒸氣會使密封艙體內的空氣相對溼度逐漸增高，直到達到飽和蒸氣壓而冷凝。為避免過高的相對溼度對密封艙內的儀器設備造成損害及造成航天員的不適，需要有設備對水蒸氣進行冷凝並對冷凝產物進行收集容納。因此在太空飛行器中增加了可保持航天員長期在軌適宜工作環境的冷凝水管路迴路，同時增加了冷凝水管路a、b迴路的總漏率測試工作。由於載人太空飛行器密封管路系統多、結構及狀態複雜，檢漏任務繁重、過程複雜、檢漏周期長。目前，載人太空飛行器研製過程中都採用大氣環境下的質譜檢漏技術進行管路系統的總漏率測試，單個管路系統的測試周期至少為2天，同時大型載人太空飛行器以運輸包裝箱為收集容器，進行總漏率測試時需要進行產品及包裝箱蓋的反覆吊裝，加大了安全隱患，不利於型號產品的安全生產。所以研製高效、高靈敏度和高安全性的檢漏裝置及檢漏方法是載人太空飛行器型號研製的趨勢和要求。
發明內容
為了能夠快速、高可靠性地進行極其複雜的太空飛行器冷凝水管路系統的總漏率測試，本發明旨在提供一種用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏設備，首次應用壓力變化檢漏技術於冷凝水管路系統總漏率測試中，實現冷凝水管路系統的快速檢漏。為了實現上述目的，本發明採用了如下的技術方案
一種用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏裝置，包括高精度絕壓計、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩衝氣瓶和相應的管路連接，其中，氣源通過減壓閥與緩衝氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設置高壓力表和低壓力表，緩衝氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設置並聯的產品閥和放氣閥，相應地與待檢測的冷凝水管路系統的充氣端和外部大氣連通進行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計之間設置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統的測壓端連通進行測壓，絕壓計具備RS232串口與外部控制系統相連並進行自動控制、記錄和總漏率計算。其中，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不幹擾。
其中，絕壓計的量程在OkPa 250kPa，精度為0. 01%FS即±25Pa。其中，緩衝氣瓶採用不鏽鋼球形氣瓶，緩衝氣瓶的容積需進行精確測量。其中，該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產品閥組成充氣系統，通過調節減壓閥對冷凝水管路系統進行加壓，加壓完成後由絕壓計對冷凝水管路系統內的壓力進行監測和記錄，並通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統的總漏率。其中，高壓力表為25MPa壓力表，低壓力表為0.6MPa壓力表。其中,所述氣源為氮氣或氦氣。一種利用上述快速檢漏設備進行檢漏的方法，包括以下步驟
1)連接測試接口
將氣源接口連接供氣源，產品閥的充氣接口連接太空飛行器冷凝水管路充氣端，測壓閥的測壓接口連接太空飛行器冷凝水管路系統測壓口，放氣閥接口連通外部大氣；
2)測試並計算冷凝水管路系統體積
a)打開充氣閥、產品閥和測壓閥，記錄此時絕壓計數值PO ；
b)關閉產品閥、放氣閥和測壓閥，打開隔離閥，控制減壓閥緩慢往緩衝氣瓶充壓至50kPa，絕壓計此時數值為P0 +50kPa，關閉隔離閥；
c)打開充氣閥和測壓閥，待壓力平衡後，記錄此時絕壓計數值Pl；
d)通過公式(PO+ 5o) X FO + PO X F - Pl X (VO + V)計算得到冷凝水管路系統的體積V，其中VO為緩衝氣瓶的體積；
3)測試並計算冷凝水管路系統總漏率
a)打開充氣閥、產品閥和測壓閥，關閉隔離閥和放氣閥，控制減壓閥緩慢往太空飛行器冷凝水管路系統內充氣，觀察絕壓計壓力達到50kPa時，關閉充氣閥和減壓閥；
b)冷凝水管路系統壓力穩定30分鐘後，記錄此時絕壓計壓力數值，作為壓力初值PO；
c)每隔15分鐘記錄一次絕壓計壓力數值，總共記錄四次，分別為PUP2、P3、P4，測試時間為I小時；
Pl— PO PO —PO P2 — PQ P為一PQ
d)利用公式Q= [(-— + —^ + + 一X F]/4計算得到冷凝水管路
t1.t3tAt
系統的總漏率數值，其中t為測試時間15分鐘。4)檢漏結束後，打開測壓閥、隔離閥和放氣閥，太空飛行器冷凝水管路系統放氣至零表壓。與現有檢漏系統相比，本發明的快速檢漏設備，可以高效地完成太空飛行器冷凝水管路系統的總漏率測試，測試時間為一個半小時，大大的節省了檢漏時間，而且具有檢漏速度快，靈敏度高和安全性高等特點，首次於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試中採用壓力變化檢漏技術，提高檢漏效率。
圖1是本發明的用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏裝置的裝置示意圖。
具體實施例方式以下介紹的是作為本發明所述內容的具體實施方式
，下面通過具體實施方式
對本發明的所述內容作進一步的闡明。當然，描述下列具體實施方式
只為示例本發明的不同方面的內容，而不應理解為限制本發明範圍。圖1為本發明的用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏裝置的結構示意圖。該裝置包括高精度絕壓計(例如量程在OkPa 250kPa，精度為0. 01%FS即±25Pa的絕壓計)、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩衝氣瓶和相應的管路連接，其中，氣源通過減壓閥與緩衝氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設置高壓力表和低壓力表，緩衝氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設置並聯的產品閥和放氣閥，相應地與待檢測的冷凝水管路系統的充氣端和外部大氣連通進行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計之間設置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統的測壓端連通進行測壓，絕壓計具備RS232串口與外部控制系統相連並進行自動控制、記錄和總漏率計算，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不幹擾。該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產品閥組成充氣系統，通過調節減壓閥對冷凝水管路系統進行加壓，加壓完成後由絕壓計對冷凝水管路系統內的壓力進行監測和記錄，並通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統的總漏率。在一實施方式中，緩衝氣瓶採用不鏽鋼球形氣瓶，緩衝氣瓶的容積需進行精確測量。在一實施方式中，緩衝氣瓶在冷凝水管路系統充氣過程中，能夠起到控制充氣速率，防止系統過壓以及計算冷凝水管路系統容積等作用。
該用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏裝置集充氣、測試和放氣為一體。具體充氣、測壓和放氣的三種操作如下
I)實施充氣操作時，供氣氣瓶通過「氣源」接口進入設備減壓閥上遊，通過減壓閥的減壓作用，壓力降低到滿足充氣要求的壓力值，通過緩衝氣瓶、充氣閥、產品閥和「充氣」接口，將示漏氣體充入到太空飛行器冷凝水管路系統中。2)實施測壓操作時，產品閥、隔離閥和放氣閥都處於關閉狀態，冷凝水管路系統中的壓力通過「測壓」接口顯示於絕壓計上，可以通過手動或自動兩種模式進行壓力數值監測。如果冷凝水管路系統只有一個充氣口，可以通過打開產品閥和隔離閥，對冷凝水管路系統的壓力進行監測。3)實施放氣操作時，打開「放氣」接口後，有兩種方式進行放氣一是通過打開產品閥和放氣閥，對冷凝水管路系統進行放氣；二是打開測壓閥、隔離閥和放氣閥，對冷凝水管路系統進行放氣。兩種方式都能夠時刻監視冷凝水管路系統內的壓力，控制放氣速率。本發明應用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試，首次採用壓力變化檢漏技術，能夠滿足冷凝水管路系統的快速檢漏要求，具有檢漏周期短、檢漏靈敏度高、檢漏安全性高等特點，大大提聞了檢漏效率。儘管上文對本發明的具體實施方式
進行了詳細的描述和說明，但應該指明的是，我們可以對上述實施方式進行各種改變和修改，但這些都不脫離本發明的精神和所附的權利要求所記載的範圍。
權利要求
1.一種用於太空飛行器冷凝水管路系統總漏率測試的快速檢漏裝置，包括高精度絕壓計、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩衝氣瓶和相應的連接管路，其中，氣源通過減壓閥與緩衝氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設置高壓力表和低壓力表，緩衝氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設置並聯的產品閥和放氣閥，相應地與待檢測的冷凝水管路系統的充氣端和外部大氣連通進行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計之間設置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統的測壓端連通進行測壓，絕壓計具備RS232串口與外部控制系統相連並進行自動控制、記錄和總漏率計算。
2.如權利要求1所述的快速檢漏裝置，其中，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不幹擾。
3.如權利要求1所述的快速檢漏裝置，其中，絕壓計的量程在OkPa 250kPa，精度為±25Pa。
4.如權利要求1-3任一項所述的快速檢漏裝置，其中，緩衝氣瓶採用不鏽鋼球形氣瓶，緩衝氣瓶的容積需進行精確測量。
5.如權利要求1-3任一項所述的快速檢漏裝置，其中，該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產品閥組成充氣系統，通過調節減壓閥對冷凝水管路系統進行加壓，力口壓完成後由絕壓計對冷凝水管路系統內的壓力進行監測和記錄，並通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統的總漏率。
6.如權利要求1-3任一項所述的快速檢漏裝置，其中，高壓力表為25MPa壓力表，低壓力表為0. 6MPa壓力表。
7.如權利要求1-3任一項所述的快速檢漏裝置，其中，所述氣源為氮氣或氦氣。
8.一種利用權利要求1-7任一項所述的快速檢漏裝置進行檢漏的方法，包括以下步驟 1)連接測試接口 將氣源接口連接供氣源，產品閥的充氣接口連接太空飛行器冷凝水管路充氣端，測壓閥的測壓接口連接太空飛行器冷凝水管路系統測壓口，放氣閥接口連通外部大氣； 2)測試並計算冷凝水管路系統體積 a)打開充氣閥、產品閥和測壓閥，記錄此時絕壓計數值PO； b)關閉產品閥、放氣閥和測壓閥，打開隔離閥，控制減壓閥緩慢往緩衝氣瓶充壓至50kPa，絕壓計此時數值為P0+50kPa，關閉隔離閥； c)打開充氣閥和測壓閥，待壓力平衡後，記錄此時絕壓計數值Pl； d)通過公式(PO+ 5o) X FO + PO xF - Pl K (F0 + F)計算得到冷凝水管路系統的體積V，其中VO為緩衝氣瓶的體積； 3)測試並計算冷凝水管路系統總漏率 a)打開充氣閥、產品閥和測壓閥，關閉隔離閥和放氣閥，控制減壓閥緩慢往太空飛行器冷凝水管路系統內充氣，觀察絕壓計壓力達到50kPa時，關閉充氣閥和減壓閥； b)冷凝水管路系統壓力穩定30分鐘後，記錄此時絕壓計壓力數值，作為壓力初值PO； c)每隔15分鐘記錄一次絕壓計壓力數值，總共記錄四次，分別為P1、P2、P3、P4，測試時間為I小時；d)利用公式
全文摘要
本發明公開了太空飛行器冷凝水管路系統總漏率快速檢漏裝置及檢漏方法，該設備包括高精度絕壓計、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩衝氣瓶和相應的連接管路，其集加壓、測試和放氣為一體，能夠對冷凝水管路系統進行體積測量、充氣、測試和放氣等工作，與現有冷凝水管路系統總漏率測試方法和測試設備相比，具有檢漏靈敏度高、檢漏周期短、高安全性等特點。
文檔編號G01M3/28GK103063378SQ201210496958
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者韓琰, 閆榮鑫, 孫立臣, 馮琪, 師立俠, 竇仁超, 劉興悅 申請人:北京衛星環境工程研究所