[发明专利]一种互击式散流装置

说明书

技术领域

本发明属于抽速测量技术领域，具体涉及一种互击式散流装置。

背景技术

低温泵是采用冷凝吸附技术的一种真空获得设备，低温表面抽气的机制主要是依据物质的饱和蒸汽压随着温度降低而降低的特性，即低温泵冷板的温度越低各类气体分子的饱和蒸汽压越低，凝结温度比低温泵冷板本体温度高的气体分子就会凝结在低温泵冷板表面，达到抽除气体获得真空的目的。

液氦在一个大气压下的温度约为4.2K，一个由液氦冷却的冷板，经过较长时间抽气后绝大多数气体分子都可以被抽除，因此液氦是低温泵最理想的冷却工质。根据参考文献1：黄本诚，童靖宇.空间环境工程学[M].北京：中国科学技术出版社，2010：138-141.中加载的早期的低温泵为外置式，典型结构如图1和图2所示，通过低温泵上的大法兰与真空容器连接。低温泵的抽气能力与冷板面积和冷板温度有关，冷板的面积越大抽气能力越强；冷板温度越低，能抽除的气体分子种类越多。随着低温技术的发展和抽气能力要求的不断提高，外置式低温泵的冷板面积已不能满足大型地面模拟试验系统中抽气能力的要求，出现了在整个真空容器内侧布置低温冷板的内置式深冷泵。

内置式低温泵(又称深冷泵)属于非标准设计，安装在真空容器舱体内侧，通常外观形式不统一、尺寸大小不一致，抽速从几万升每秒至几千万升每秒不等，图3A、图3B、图3C、图3D分别为现有技术中平面形、匣子形、人字形和斜板形低温泵结构形式图，大部分内置式低温泵为双层结构，内层为液氦深冷泵，液氦深冷泵和真空容器舱体之间还有一层液氮深冷泵作保护屏。

抽速是衡量低温泵抽气性能的重要参数，高质量的抽速测试结果是评估低温泵设计指标和指导工程应用的保障。根据参考文献2：GB/T19956.1-2005/ISO1607-1：1993，容积式真空泵性能测量方法。第1部分：体积流率(抽速)的测量，及参考文献3JB/T7277-94，容积真空泵性能测量方法[S]中记载的GB/T19956.1-2005和JB/T7266-94是我国参考ISO1607-1：1993的国际标准制定的容积真空泵测量方法准则，主要适用于口径小于Φ1m的外置式真空泵，其基本测量原理(如图4)是利用专门设计的测试罩，通过分别测量不进气和一定进气量定量进气条件下测试罩特定位置处的稳态真空压力值P0与P，利用专门的抽速计算公式来计算低温泵的抽速。P比P0一般至少低1个量级，为了不失一般性，采用抽速计算公式S＝Q/(P-P0)。式中，Q为单位时间充气量，P为与Q相对应的、测试罩特定位置处真空压力测量仪所测得的压力值，P0为Q＝0时真空室内的本底压力。

抽速测试罩的主要功能是提供符合抽速测量标准的气体流动条件，使测量抽速与真空泵的实际抽速吻合。为了实现向抽速测试罩内的定量供气，国家标准中建议采用滴管流量计和转子流量计。

从图4中可知，符合抽速测量标准的气体经过滴管供气装置定量供气，由导气管导入到抽速测试罩内，导气管中出来的气体向上喷出，再经过碰撞转向后到达被测真空泵的抽气表面，该方法的能有效降低导气管中流出气体的射流效应对抽速测量的影响(在进行抽速测量时，测试罩内的真空度很高。由导气管向高真空环境中导入气体时，气体在管道内的流动为粘滞流或粘滞-分子流，而从管道出来后会迅速膨胀为带有明显方向性的分子流，这种效应称为射流效应)。

由于内置式低温泵布置安装在真空容器内，且体积庞大，不可能采用传统“测试罩”方法测量抽速，对大型结构复杂的内置式低温泵，其抽速测量方法在国际上没有统一的标准，根据参考文献4：黄本诚，陈金明.空间真空环境与真空技术[M].北京：国防工业出版社，2005：246-260.中记载的中国空间环境模拟器KM4的内置式低温泵抽速测量装置及原理示意图，如图5所示，KM4真空容器的直径为Φ7m，其内侧布置的低温泵结构直径也大于Φ6m，不能采用抽速测试罩的试验方案，而应依托于泵自身所在的真空容器，在真空容器内进行抽速的测量。测量时采用定压原理，滴管式流量计向真空容器内供气，为了降低导气管气体喷出的射流效应，在导气管的出口处增加了一个散流器，但效果不明显，测量抽速的结果精确度较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提出一种互击式散流装置，主要用于大型内置式低温泵的抽速测量，通过采用稳压气源系统提供符合抽速测量标准的气体，用音速喷嘴精确控制气体的流量，降低导气管出口处气体的射流效应对抽速测量的影响，能够更加精准的测量内置式低温泵的抽速。