[发明专利]低温绝热用泡沫塑湿增重测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天与制冷低温工程技术领域，尤其涉及一种低温绝热用泡沫塑料吸湿增重测量装置。

背景技术

固体聚氨酯泡沫具有质量轻，机械强度及绝热性能好等特点，已成为空间航天器内低温燃料储罐的标准绝热材料，一般通过现场喷涂在液氢（-253℃）储罐和液氧（-180℃）储罐的外部。火箭所需推力决定于火箭载荷，为准确计算、控制火箭推力及所需燃料，要求火箭有效载荷和体积小且精确。泡沫绝热材料虽密度较小，但在火箭上所占面积大。火箭发射前，泡沫材料长时间一面低温（储罐壁面）、一面暴露于高湿自然环境，将大量吸收空气中水蒸气，从而额外增加火箭发射时的有效载荷，对火箭推力设计的影响不可忽略。

美国NASA对低温绝热用泡沫塑料已开展了长期的实验研究，考察了该材料老化、风化情况下的吸湿增重。结果显示，泡沫材料在一面液氮温度，一面室温高湿环境下暴露8小时，吸湿增重约35%~80%，相当于增加载荷几千公斤。因此，对泡沫塑料吸湿增重的定量测量对精确设计火箭推力有重要意义。

中国专利申请书200910248607.0公开了一种在加压状态下泡沫类绝热材料低温热导率的测试装置，该装置重点在于测量泡沫材料的热导率，与本发明内容完全不同。

上述专利申请说明书均未涉及低温绝热用泡沫塑料吸湿增重的测试装置。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种深低温绝热用泡沫塑料吸湿增重测量装置。

低温绝热用泡沫塑料吸湿增重测量装置包括恒温高湿箱、样品套、液氮外罐、液氮内罐、液氮槽、导流罩；恒温高湿箱、样品套、液氮槽、液氮外罐、液氮内罐顺次连接，导流罩套装在样品套外部；在恒温高湿箱上端设有凹槽，凹槽内设有G-10垫圈，在恒温高湿箱内壁设有PTC加热电阻、风扇，在恒温高湿箱下部设有进水系统、排水管路，在恒温高湿箱底部设有超声波发生器和小型升降器；样品套中装有待测泡沫塑料样品；液氮外罐顶部设有液氮进入管、安全阀和出口截止阀，液氮进入管上设有手动截止阀，液氮外罐和液氮内罐通过焊接与液氮槽连接在一起，液氮槽底部焊接有铜盘，液氮外罐下部设有抽真空口；出口截止阀通过管路与导流罩相连接。

所述的样品套为变内径的低热导率材料如玻璃钢制成的圆柱体，样品套部分高度包围样品，内径与测试泡沫塑料相同，其余高度部分，内径要大于测试样品约3mm，垫圈内径小于样品套或者样品内径4mm。 

本发明的主要优点在于装置结构简单可靠，操作简单，采取的方法能迅速冷却到深低温并且由于良好的绝热保证可以做到深低温下漏热小，由于小型升降器的设计，能够实现实验过程中样品的方便拆卸和安装。

附图说明

    图1为低温绝热用泡沫塑料吸湿增重测量装置结构示意图；

图2(a)为本发明实施实例泡沫塑料14个传感器温度测试0～9h小时内随时间的变化；

图2(b) 为本发明实施实例泡沫塑料14个传感器温度测试9～18h小时内随时间的变化；

图2(c) 为本发明实施实例泡沫塑料14个传感器温度测试18～24h小时间随时间的变化；

图3为本发明实施实例中泡沫塑料吸湿增重随时间的变化；

图中，液氮进入管1、手动截止阀2、液氮杜瓦外罐3、液氮杜瓦内罐4、 液氮槽5、样品套6、G-10垫圈7、PTC加热电阻8、排水管路9、超声波发生器10、安全阀11、出口截止阀12、氮气管路13、抽真空口14、铜盘15、导流罩16、样品17、恒温高湿箱18、风扇19、进水系统20、小型升降器21。

具体实施方式

如图1所示，低温绝热用泡沫塑料吸湿增重测量装置包括恒温高湿箱18、样品套6、液氮外罐3、液氮内罐4、液氮槽5、导流罩16；恒温高湿箱18、样品套6、液氮槽5、液氮外罐3、液氮内罐4顺次连接，导流罩16套装在样品套6外部；在恒温高湿箱18上端设有凹槽，凹槽内设有G-10垫圈7，在恒温高湿箱18内壁设有PTC加热电阻8、风扇19，在恒温高湿箱18下部设有进水系统20、排水管路9，在恒温高湿箱18底部设有超声波发生器10和小型升降器21；样品套6中装有待测泡沫塑料样品17；液氮外罐3顶部设有液氮进入管1、安全阀11和出口截止阀12，液氮进入管1上设有手动截止阀2，液氮外罐3和液氮内罐4通过焊接与液氮槽5连接在一起，液氮槽5底部焊接有铜盘15，液氮外罐3下部设有抽真空口14；出口截止阀12通过管路13与导流罩16相连接。