[发明专利]浸液式氮气调温器

说明书

本发明公开了一种浸液式氮气调温器，包括调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和排气口，进气口与换热器组件一端连通，排气口与另一端连通，换热器组件设置内容器筒体内，筒体内填充有液氮，以与通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，以使液氮补液出口管路通过补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，控制氮气出口温度达到目标温度。

技术领域

本发明涉及航天器真空热试验技术领域，具体来说，涉及一种真空热试验中的调温装置。

背景技术

航天器在轨运行时，空间环境呈周期性剧烈变化。巨大的温差使得航天器上许多部件发生较为严重的热变形，因此需要空间环境模拟器提供大温差背景温度的模拟环境。同时航天器上有多种大型柔性结构，为验证这些结构在空间环境下的工作性能，也需要在空间环境模拟器中进行结构展开试验。目前空间环境模拟器常规配置的液氮系统与红外热流模拟装置相结合的试验方法，由于红外热流模拟装置需要依据航天器外形，在其周边200mm～300mm区域范围内，按照一定的密度布置加热带或加热片，利用电加热使加热带或加热片发热，从而模拟空间热流辐射环境。此种试验方法，在航天器试验产品周边形成了一个加热带或加热片的包络结构，对于光学通路以及柔性结构的运动轨迹形成遮挡，因此无法满足上述两项特殊试验的试验要求。

因此，为了克服上述不足，需要设计出一种可以符合上述特殊试验要求的控制温度的装置。在空间环境模拟器中取消红外热流模拟装置，直接利用热沉表面温度的变化，来模拟大温差的背景温度环境，同时避让了光学通路或柔性结构的展开路径，为试验的顺利进行提供了必须的环境条件。

通常状态下，热沉温度采用液氮制冷，其表面温度为恒定温度，无法提供航天器所需的空间环境状态下热流变化状态模拟。本设备就是针对这一问题，采用氮气、液氮配合制冷的方案，将热沉表面温度按照航天器所需的空间环境状态下热流变化状态进行控制，从而为此类航天器试验顺利进行提供了有力的保障。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人巧妙地设计了一种浸液式氮气调温器，从而实现了对调温器氮气出口温度的精确控制。

本发明采用的技术方案如下：

浸液式氮气调温器，包括由相互隔热的内容器筒体和外容器筒体构成的调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和氮气排气口，氮气进气口通过进气总管与换热器组件一端连通，氮气排气口通过排气总管与换热器组件另一端连通，换热器组件设置在调温器容器的内容器筒体内，内容器筒体内填充有液氮，以与换热器组件中通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，液氮盘管组件的液氮补液入口管路与液氮贮槽连通，液氮补液出口管路通过调温器外部的补液调节阀控制的补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，凋温器顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，温度传感器、放空阀、压力表和液位计分别与控制器电连接，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，从而控制氮气出口温度达到目标温度。

其中，调温器容器为圆筒或圆柱形。

更具体的，所述调温器容器的内容器和外容器顶部和底部分别通过上下封头与波纹管的连接结构实现氮气进气和氮气排气。

更具体的，调温器容器的底部通过若干支腿或支架进行支撑。

更具体的，所述调温器容器的侧壁上方设置液氮进口，液氮通过调温器底部的液体排放口进行排放。