專利名稱：一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天器熱控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
水升華器是一種利用工質(zhì)的升華原理進行工作的熱控裝置，它通過使一種消耗性介質(zhì)發(fā)生相變并最終將其排放至外太空的過程將航天器廢熱帶走，從而實現(xiàn)航天器熱控系統(tǒng)的熱排散。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，是航天器不足以提供足夠的散熱面、或其它熱控措施不能發(fā)揮作用時必不可少的熱控措施。曾經(jīng)在國外的航天器熱控系統(tǒng)，尤其是航天員出艙活動單元(EMU)生保系統(tǒng)(PLSS)的熱控中發(fā)揮了重大作用，并且仍是目前的宇航服必不可少的組成部分之一。隨著我國探月活動及深空探測工作的逐步開展，水升華器熱控技術(shù)已成為我國未來航天器熱控中必不可少和必須突破的熱控手段之一。然而水升華器內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在微米級的多孔板對水的潔凈度有很高要求，另外為避免水升華冷板工作過程中出現(xiàn)不可控的“擊穿”，因此對水工質(zhì)的氣體含量也有很高的要求。在水升華器研制階段，保證水升華器用水工質(zhì)的質(zhì)量對水升華器整套系統(tǒng)的性能測試具有極其重要的價值。由于水升華器對水工質(zhì)的特殊要求，因此水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)必須滿足如下幾方面的條件:(I)水工質(zhì)要選用高純?nèi)ルx子水且需要經(jīng)過加熱和抽真空對其進行脫氣處理；(2)真空系統(tǒng)需要具備抽水汽的能力；(3)整個充裝過程，要保證水工質(zhì)不得與外界環(huán)境接觸且需精確控制充裝量；
[4]具備溫度、壓力、流量、真空度及質(zhì)量流量控制功能，并可以對溫度、壓力、流量、真空度及充裝質(zhì)量等多項試驗數(shù)據(jù)進行實時在線監(jiān)測與處理。水升華器工質(zhì)充裝系統(tǒng)是研制水升華器的必要條件，不僅可以為水升華器工質(zhì)供給系統(tǒng)提供必要的工質(zhì)充裝，而且可以擴展到有同樣需求的高精度、高潔凈度、自動化程度要求較高的工質(zhì)充裝情況，因此具有十分重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法，能夠解決水升華器研制及性能測試過程中所需要的高潔凈度脫氣去離子水供給的需求，提供一種對目標貯箱進行自動充裝水工質(zhì)的系統(tǒng)，從而為航天器熱控系統(tǒng)用水升華器的研制提供必須的技術(shù)保障。本發(fā)明的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，包括真空子系統(tǒng)、脫氣子系統(tǒng)和充裝子系統(tǒng)，其中:所述脫氣子系統(tǒng)包括貯水瓶、活塞、加熱裝置、手輪和絲杠；其中，活塞外圓與貯水瓶內(nèi)壁配合，活塞與其下端的貯水瓶內(nèi)腔形成密閉空腔；活塞上設(shè)置一個出氣口 ；活塞上端垂直固定連接絲杠，絲杠上套接手輪；貯水瓶外壁設(shè)置加熱裝置；貯水瓶底部設(shè)置進水Π ；
所述真空子系統(tǒng)包括分子泵、干泵、7個截止閥、I個低真空計和2個高真空計；所述分子泵的排氣端口與干泵的工作端口之間串聯(lián)第七截止閥；所述分子泵的進氣端口連接第一截止閥的一端，第一截止閥的另一端分出兩路，其中一路依次串聯(lián)第一高真空計、第二截止閥和第三截止閥后與目標貯箱的進水口相連；所述干泵的工作端口依次串聯(lián)第四截止閥、低真空計、第二高真空計以及第六截止閥后與所述貯水瓶的出氣口相連；所述第一截止閥和第一高真空計之間管路與第四截止閥和低真空計之間管路由第五截止閥連接；所述充裝子系統(tǒng)包括蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、壓力傳感器、背壓閥以及4個截止閥；原料水進口處連接第八截止閥的一端，第八截止閥的另一端分出兩路:其中一路串接第九截止閥后連接貯水瓶的進水口 ；另一路依次串接第十截止閥、蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、背壓閥、壓力傳感器、第十一截止閥后接入到第二截止閥和第三截止閥之間的管路上。所述脫氣子系統(tǒng)還包括液位計，所述液位計通過所述活塞上的開孔深入到活塞下方的貯水瓶的內(nèi)腔中，用于測量該內(nèi)腔的工質(zhì)液位。

所述加熱裝置包括溫控儀、測溫傳感器和加熱膜片，其中加熱膜片和測溫傳感器分別與溫控計相連；所述測溫傳感器設(shè)置在貯水瓶外壁上，用于測量貯水瓶中工質(zhì)的溫度，并將溫度發(fā)送給溫控計；溫控計根據(jù)接收到的溫度向加熱膜片發(fā)送開始加熱或者停止加熱命令；所述加熱膜片粘結(jié)在貯水瓶外壁，根據(jù)溫控計的命令對貯水瓶進行加熱。在所述第三截止閥遠離目標貯箱進水口的一端連接壓緊式橡膠密封的充裝接口，用于目標貯箱與充裝子系統(tǒng)的管道連接。本發(fā)明的自動充裝系統(tǒng)還包括控制子系統(tǒng)，該控制子系統(tǒng)分別與第一高真空計、第二高真空計、低真空計、壓力傳感器、質(zhì)量流量計、分子泵、干泵和蠕動泵相連；所述控制子系統(tǒng)接收第一高真空計的數(shù)據(jù)并與目標貯箱高真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉分子泵；當(dāng)真空子系統(tǒng)對貯水瓶進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收低真空計的數(shù)據(jù)并與貯水瓶真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵對貯水瓶進行高真空抽取工作；當(dāng)真空子系統(tǒng)對目標貯箱進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收到低真空計的數(shù)據(jù)并與目標貯箱低真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵對目標貯箱進行高真空抽取工作；所述控制子系統(tǒng)將接收到的質(zhì)量流量計的數(shù)據(jù)與質(zhì)量設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵；所述控制子系統(tǒng)實時接收壓力傳感器顯示的目標貯箱內(nèi)壓力值，在質(zhì)量流量計失效的情況下，當(dāng)目標貯箱內(nèi)壓力值超過其壓力設(shè)定值時，控制子系統(tǒng)關(guān)閉蠕動泵。本發(fā)明的一種工質(zhì)自動充裝方法，包括如下4個步驟:步驟一、對貯水瓶抽高真空:關(guān)閉第九截止閥，搖動手輪，驅(qū)動活塞向上運動，打開第四截止閥、第六截止閥和啟動干泵，對貯水瓶抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼嫷膲毫_到設(shè)定值時，打開第七截止閥，啟動分子泵，繼續(xù)對貯水瓶抽真空，當(dāng)?shù)诙哒婵沼嬤_到設(shè)定值時，分別關(guān)閉第四截止閥、第七截止閥和分子泵；步驟二、對貯水瓶補水:打開第八、第九截止閥，當(dāng)?shù)驼婵沼嬶@示的貯水瓶內(nèi)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第八、第九截止閥，；搖動手輪，驅(qū)動活塞向上運動，打開第四截止閥，對貯水瓶抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼嫷膲毫_到設(shè)定值時，重復(fù)上述操作，直到貯水瓶中的工質(zhì)容量達到設(shè)定值；步驟三、對貯水瓶脫氣:控制加熱裝置對貯水瓶進行加熱，溫度達到設(shè)定值時，打開第四截止閥，開啟干泵，當(dāng)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第六截止閥和干泵；步驟四、對目標貯箱抽真空:打開第五、第二和第三截止閥，開啟干泵，當(dāng)?shù)驼婵沼嬤_到設(shè)定值時，關(guān)閉第四和第五截止閥；開啟分子泵、打開第七截止閥和第一截止閥，當(dāng)高真空計達到設(shè)定值時，關(guān)閉第七截止閥、第一截止閥、分子泵和干泵；步驟五、充裝工質(zhì):關(guān)閉第二截止閥，打開第九、第十、第十一截止閥和蠕動泵，當(dāng)質(zhì)量流量計達到設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵及第三截止閥、第九截止閥、第十截止閥和第十一截止閥。本發(fā)明具有如下有益效果:(I)本發(fā)明突破了國內(nèi)航天器熱控系統(tǒng)用水升華器用工質(zhì)地面工質(zhì)充裝問題，滿足了水升華器研制過程中開展工作性能測試與實驗的需求，為水升華器的研制提供了必不可少的技術(shù)保障；(2)本發(fā)明所采用的貯水瓶通過手輪對活塞高度的調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)自身充水過程中產(chǎn)生負壓環(huán)境和對目標貯箱進行工質(zhì)充裝過程中消除負壓環(huán)境的功能。通過開啟加熱裝置對水工質(zhì)加熱進行脫氣處理，為水升華器所用工質(zhì)的預(yù)處理和精確充裝工作提供必要的保障； (3)通過在貯水瓶中設(shè)置液位計，當(dāng)貯水瓶內(nèi)水位過高或過低時向工作人員報警，提高系統(tǒng)的安全性；(4)加熱裝置中設(shè)置溫控儀和溫度傳感器，溫度傳感器將貯水瓶溫度發(fā)給溫控儀，溫控儀再根據(jù)該溫度控制加熱膜片對水工質(zhì)進行加熱，提高系統(tǒng)的自動化程度，同時實現(xiàn)對水工質(zhì)溫度的精確控制；(5)本發(fā)明的系統(tǒng)中設(shè)置了控制子系統(tǒng)，通過采集真空計、壓力傳感器和質(zhì)量流量計的讀數(shù)，來控制與其相連的分子泵、干泵和蠕動泵的啟動或停止，提高系統(tǒng)自動充裝水工質(zhì)的自動化程度；(6)本發(fā)明還提供了一種水工質(zhì)自動充裝方法，相比于現(xiàn)有的自動充裝方法，提高了充裝效率，節(jié)省充裝時間。


圖1為本發(fā)明的工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)的原理圖。其中，1-分子泵，2-干泵，3-絲杠，4-手輪，5-目標貯箱，6_貯水瓶，7_活塞，8_加熱裝置，Jl-第一截止閥，J2-第二截止閥，J3-第三截止閥，J4-第四截止閥，J5-第五截止閥，J6-第六截止閥，J7-第七截止閥，J8-第八截止閥，J9-第九截止閥，JlO-第十截止閥，Jll-第H^一截止閥，Vl-第一高真空計，V2-第二高真空計，V3-低真空計，Rl-蠕動泵，Zl-質(zhì)量流量計，Gl-過濾器，B1-背壓閥，Pl-壓力傳感器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明提供了一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，包括真空子系統(tǒng)、脫氣子系統(tǒng)和充裝子系統(tǒng)，其中:脫氣子系統(tǒng)包括貯水瓶、活塞、加熱裝置、手輪和絲杠；其中，活塞外圓緊貼貯水瓶內(nèi)壁放置，活塞與其下端的貯水瓶內(nèi)腔形成密閉空腔；活塞上設(shè)置一個出氣口 ；活塞上端垂直固定連接絲杠，絲杠上套接手輪；貯水瓶外壁設(shè)置加熱裝置；貯水瓶底部設(shè)置進水口 ；真空子系統(tǒng)包括分子泵、干泵、6個截止閥、I個低真空計和I個高真空計；分子泵的工作端口連接第一截止閥的一端，第一截止閥的另一端分出兩路，其中一路依次串聯(lián)第一高真空計、第二截止閥和第三截止閥后與目標貯箱的進水口相連；干泵的工作端口依次串聯(lián)第四截止閥、低真空計、第二高真空計以及第六截止閥后與脫氣系統(tǒng)中的貯水瓶的出氣口相連；第一截止閥和第一高真空計之間管路與第四截止閥和低真空計之間管路由第五截止閥連接；充裝子系統(tǒng)包括蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、壓力傳感器、背壓閥以及4個截止閥；原料水進口處連接第八截止閥的一端，第八截止閥的另一端分出兩路:其中一路串接第九截止閥后連接貯水瓶的進水口 ；另一路依次串接第十截止閥、蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、背壓閥、壓力傳感器、第十一截止閥后接入到第二截止閥和第三截止閥之間的管路上。真空子系統(tǒng)主要用于目標貯箱、貯水瓶及管路的抽真空處理，并對貯水瓶6內(nèi)的去離子水進行脫氣處理。由于系統(tǒng)中貯水瓶內(nèi)去離子水脫氣過程中會產(chǎn)生大量水蒸汽，因此真空系統(tǒng)的選擇了渦旋型干泵。該型真空泵無需真空泵油，避免了泵油被水稀釋帶來的潤滑下降、密封性下降等問題，能夠適用于含水蒸汽的系統(tǒng)中。低真空計和高真空計分別用于測量真空度，由于系統(tǒng)中有水蒸汽，因此測量真空的低真空計和高真空計均采用薄膜規(guī)。

脫氣子系統(tǒng)主要用于貯水瓶內(nèi)水工質(zhì)的脫氣處理:手輪和絲杠配合使用可以驅(qū)動活塞向上運動，由此增大密閉空腔的體積；用干泵對密閉空腔進行抽真空，腔內(nèi)壓力逐漸降低，打開第八和第九截止閥后，工質(zhì)水進入到貯水瓶中，由于工質(zhì)水含有氣體，通過加熱裝置對工質(zhì)水進行加熱，釋放氣體后，再進行抽真空處理；而后繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，向貯水瓶中蓄水。通過對貯水瓶進行多次抽真空-加熱-抽真空的操作，確保溶解在水中的空氣徹底的釋放出來。充裝子系統(tǒng)主要用于將工質(zhì)水從貯水瓶中向目標貯箱充裝。其中的蠕動泵9的作用是靠壓力將脫完氣的水注入目標儲箱，之所以選擇蠕動泵就是因為該類型的泵能夠從結(jié)構(gòu)上保證所輸送的介質(zhì)不與外界空氣接觸，杜絕了泵外空氣泄露進入水中的可能。背壓閥用于管路中背壓，防止因貯箱中真空負壓將管路中去離子水吸入，從而提高充裝精度。質(zhì)量流量計用于測量充裝時的瞬時質(zhì)量和累計流量，當(dāng)流量達到充裝設(shè)定值時給蠕動泵信號停止充裝。為了提高本發(fā)明自動充裝系統(tǒng)的自動化性能，本發(fā)明還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)分別與第一高真空計、第二高真空計、低真空計、壓力傳感器、質(zhì)量流量計、分子泵、干泵和蠕動泵均相連；控制子系統(tǒng)接收第一高真空計Vl的數(shù)據(jù)并與目標貯箱5高真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉分子泵I ;
當(dāng)真空子系統(tǒng)對貯水瓶6進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收低真空計V3的數(shù)據(jù)并與貯水瓶6真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵I對貯水瓶6進行高真空抽取工作；當(dāng)真空子系統(tǒng)對目標貯箱5進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收到低真空計V3的數(shù)據(jù)并與目標貯箱5低真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵I對目標貯箱5進行高真空抽取工作；控制子系統(tǒng)將接收到的質(zhì)量流量計Zl的數(shù)據(jù)與質(zhì)量設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵Rl ；控制子系統(tǒng)實時接收壓力傳感器Pl顯示的目標貯箱5內(nèi)壓力值，在質(zhì)量流量計Zl失效的情況下，當(dāng)目標貯箱5內(nèi)壓力值超過其壓力設(shè)定值時，控制子系統(tǒng)關(guān)閉蠕動泵R1。充裝接口是連接目標貯箱的接口，選用壓緊式橡膠密封結(jié)構(gòu)，拆裝方便，可靠性聞。渦旋型干泵要 求清潔無油，真空泵組中干泵和分子泵之間安裝手動真空閥門，當(dāng)進行除氣工作時將閥門關(guān)閉，只用干泵進行脫氣，防止水蒸汽進入分子泵中，影響分子泵性倉泛。高精度電容薄膜規(guī)，測量范圍在0.0133 133Pa范圍內(nèi)，測量精度達到0.2% ；蠕動泵流量指標為2.9ml 1740ml/min，精度在0.5% 1%。具有通訊接口，可以實現(xiàn)與設(shè)備對接。溫控儀其測控精度:±0.5%，具有無超調(diào)專家PID算法，AT自整定，手/自動無擾動切換控制功能。質(zhì)量流量計要求體積或質(zhì)量顯示可選，即可輸出顯示體積實時值與體積累計值，或質(zhì)量實時值和質(zhì)量累計值，測量精度高0.1% 0.2%，標校量程在2 40kg/h可選。壓力傳感器，測量范圍為O 0.15MPa，測量精度0.1%。選用電容式液位計測量貯水瓶的液位，通過測控監(jiān)測貯水瓶內(nèi)去離子水的儲量，并及時輸出高低液位報警信號。在補液狀態(tài)時，液位計反映貯水瓶內(nèi)原料水由少到多的變化過程，當(dāng)液位達到規(guī)定的液位上限時，液位表輸出一報警信號，給出聲音報警給操作員，以便及時關(guān)閉補液閥。在向目標儲箱充裝時，液位計反映貯水瓶內(nèi)液位的變化過程，當(dāng)液位降到規(guī)定的液位下限時，同樣輸出報警信號發(fā)出聲音報警以提醒用戶及時補液。液位計適應(yīng)的介質(zhì)溫度:-100 200°C，測量范圍:可按照實際測量情況，定制探極長度，測量精度:±0.2%F 〃 S?；谏鲜龅淖詣映溲b系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種自動充裝方法，具體步驟如下:步驟一、對貯水瓶6抽高真空:關(guān)閉第九截止閥J9，搖動手輪4，驅(qū)動活塞7向上運動，打開第四截止閥J4、第六截止閥J6和啟動干泵2，對貯水瓶6抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼媀3的壓力達到設(shè)定值時，打開第七截止閥J7，啟動分子泵1，繼續(xù)對貯水瓶6抽真空，當(dāng)?shù)诙哒婵沼媀2達到設(shè)定值時，分別關(guān)閉第四截止閥J4、第七截止閥J7和分子泵I ;步驟二、對貯水瓶6補水:打開第八、第九截止閥J9，當(dāng)?shù)驼婵沼媀3顯示的貯水瓶6內(nèi)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第八、第九截止閥J9，搖動手輪4，驅(qū)動活塞7向上運動，打開第四截止閥J4，對貯水瓶6抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼媀3的壓力達到設(shè)定值時，重復(fù)上述操作，直到貯水瓶6中的工質(zhì)容量達到設(shè)定值；步驟三、對貯水瓶6脫氣:控制加熱裝置對貯水瓶6進行加熱，溫度達到設(shè)定值時，打開第四截止閥J4，開啟干泵2，當(dāng)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第六截止閥J6和干泵2 ；步驟四、對目標貯箱5抽真空:打開第五、第二和第三截止閥J3，開啟干泵2，當(dāng)?shù)驼婵沼媀3達到設(shè)定值時，關(guān)閉第四和第五截止閥J5;開啟分子泵1、打開第七和第一截止閥Jl,當(dāng)高真空計達到設(shè)定值時，關(guān)閉第七截止閥J7、第一截止閥J1、分子泵I和干泵2 ；步驟五、充裝工質(zhì):關(guān)閉第二截止閥J2，打開第九、第十、第十一截止閥Jll和蠕動泵R1，當(dāng)質(zhì)量流量計Zl達到設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵Rl及第三、第九、第十、第十一截止閥J11。綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，其特征在于，包括真空子系統(tǒng)、脫氣子系統(tǒng)和充裝子系統(tǒng)，其中: 所述脫氣子系統(tǒng)包括貯水瓶(6)、活塞(7)、加熱裝置、手輪(4)和絲杠(3);其中，活塞(7)外圓與貯水瓶(6)內(nèi)壁配合，活塞(7)與其下端的貯水瓶(6)內(nèi)腔形成密閉空腔；活塞(7)上設(shè)置一個出氣口 ；活塞(7)上端垂直固定連接絲杠(3)，絲杠(3)上套接手輪(4);貯水瓶(6)外壁設(shè)置加熱裝置；忙水瓶(6)底部設(shè)置進水口 ； 所述真空子系統(tǒng)包括分子泵(I)、干泵(2)、7個截止閥、I個低真空計(V3)和2個高真空計； 所述分子泵(I)的排氣端口與干泵(2)的工作端口之間串聯(lián)第七截止閥(J7);所述分子泵(I)的進氣端口連接第一截止閥(Jl)的一端，第一截止閥(Jl)的另一端分出兩路，其中一路依次串聯(lián)第一高真空計(VI)、第二截止閥(J2)和第三截止閥(J3)后與目標貯箱(5)的進水口相連；所述干泵(2)的工作端口依次串聯(lián)第四截止閥(J4)、低真空計(V3)、第二高真空計(V2)以及第六截止閥(J6)后與所述貯水瓶(6)的出氣口相連；所述第一截止閥(Jl)和第一高真空計(Vl)之間管路與第四截止閥(J4)和低真空計(V3)之間管路由第五截止閥(J5)連接； 所述充裝子系統(tǒng)包括蠕動泵(R1)、質(zhì)量流量計(Z1)、過濾器(G1)、壓力傳感器(P1)、背壓閥(BI)以及4個截止閥；原料水進口處連接第八截止閥(J8)的一端，第八截止閥(J8)的另一端分出兩路:其中一路串接第九截止閥(J9)后連接貯水瓶(6)的進水口 ；另一路依次串接第十截止閥(J10)、蠕動泵(R1)、質(zhì)量流量計(Z1)、過濾器(G1)、背壓閥(BI)、壓力傳感器(P1)、第十一截止閥(Jll)后接入到第二截止閥(J2)和第三截止閥(J3)之間的管路上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，其特征在于，所述脫氣子系統(tǒng)還包括液位計(Yl)，所述液位計(Yl)通過所述活塞(7)上的開孔深入到活塞(7)下方的貯水瓶(6 )的內(nèi)腔中 ，用于測量該內(nèi)腔的工質(zhì)液位。
3.如權(quán)利要求1所述的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括溫控儀、測溫傳感器和加熱膜片，其中加熱膜片和測溫傳感器分別與溫控計相連；所述測溫傳感器設(shè)置在貯水瓶(6 )外壁上，用于測量貯水瓶(6 )中工質(zhì)的溫度，并將溫度發(fā)送給溫控計；溫控計根據(jù)接收到的溫度向加熱膜片發(fā)送開始加熱或者停止加熱命令；所述加熱膜片粘結(jié)在貯水瓶(6)外壁，根據(jù)溫控計的命令對貯水瓶(6)進行加熱。
4.如權(quán)利要求1所述的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，其特征在于，在所述第三截止閥(J3 )遠離目標貯箱(5 )進水口的一端連接壓緊式橡膠密封的充裝接口，用于目標貯箱(5)與充裝子系統(tǒng)的管道連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制子系統(tǒng)，該控制子系統(tǒng)分別與第一高真空計(VI)、第二高真空計(V2)、低真空計(V3)、壓力傳感器(P1)、質(zhì)量流量計(Z1)、分子泵(I)、干泵(2)和蠕動泵(Rl)相連； 所述控制子系統(tǒng)接收第一高真空計(Vl)的數(shù)據(jù)并與目標貯箱(5)高真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉分子泵(I)； 當(dāng)真空子系統(tǒng)對貯水瓶(6)進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收低真空計(V3)的數(shù)據(jù)并與貯水瓶(6)真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵(I)對貯水瓶(6)進行高真空抽取工作；當(dāng)真空子系統(tǒng)對目標貯箱(5)進行抽真空時，控制子系統(tǒng)接收到低真空計(V3)的數(shù)據(jù)并與目標貯箱(5)低真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，開啟分子泵(I)對目標貯箱(5)進行高真空抽取工作； 所述控制子系統(tǒng)將接收到的質(zhì)量流量計(Zl)的數(shù)據(jù)與質(zhì)量設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵(Rl)； 所述控制子系統(tǒng)實時接收壓力傳感器(Pl)顯示的目標貯箱(5)內(nèi)壓力值，在質(zhì)量流量計(Zl)失效的情況下，當(dāng)目標貯箱(5)內(nèi)壓力值超過其壓力設(shè)定值時，控制子系統(tǒng)關(guān)閉蠕動泵(Rl)。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的工質(zhì)自動充裝方法，其特征在于，包括如下4個步驟: 步驟一、對貯水瓶(6)抽高真空:關(guān)閉第九截止閥(J9)，搖動手輪(4)，驅(qū)動活塞(7)向上運動，打開第四截止閥(J4)、第六截止閥(J6)和啟動干泵(2)，對貯水瓶(6)抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼?V3)的壓力達到設(shè)定值時，打開第七截止閥(J7)，啟動分子泵(I )，繼續(xù)對貯水瓶(6)抽真空，當(dāng)?shù)诙哒婵沼?V2)達到設(shè)定值時，分別關(guān)閉第四截止閥(J4)、第七截止閥(J7)和分子泵(I)； 步驟二、對貯水瓶(6)補水:打開第八截止閥(J8)和第九截止閥(J9)，當(dāng)?shù)驼婵沼?V3)顯示的貯水瓶(6)內(nèi)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第八截止閥(J8)和第九截止閥(J9);搖動手輪(4)驅(qū)動活塞(7)向上運動，打開第四截止閥(J4)，對貯水瓶(6)抽真空，當(dāng)?shù)驼婵沼?V3)的壓力達到設(shè)定值時，重復(fù)上述操作，直到貯水瓶(6)中的工質(zhì)容量達到設(shè)定值；步驟三、對貯水瓶(6)脫氣:控制加熱裝置對貯水瓶(6)進行加熱，溫度達到設(shè)定值時，打開第四截止閥(J4)，開啟干泵(2)，當(dāng)真空度達到設(shè)定值時，關(guān)閉第六截止閥(J6)和干泵(2)；· 步驟四、對目標貯箱(5)抽真空:打開第五截止閥(J5)、第二截止閥(J2)和第三截止閥(J3)，開啟干泵(2)，當(dāng)?shù)驼婵沼?V3)達到設(shè)定值時，關(guān)閉第四截止閥(J4)和第五截止閥(J5);開啟分子泵(I)、打開第七截止閥(J7)和第一截止閥(J1)，當(dāng)高真空計達到設(shè)定值時，關(guān)閉第七截止閥(J7)、第一截止閥(J1)、分子泵(I)和干泵(2)； 步驟五、充裝工質(zhì):關(guān)閉第二截止閥(J2)，打開第九截止閥(J9)、第十截止閥(J10)、第十一截止閥(Jll)和蠕動泵(R1)，當(dāng)質(zhì)量流量計(Zl)達到設(shè)定值時，關(guān)閉蠕動泵(Rl)及第三截止閥(J3)、第九截止閥(J9)、第十截止閥(J9)和第十一截止閥(J11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法，突破了國內(nèi)航天器熱控系統(tǒng)用水升華器用工質(zhì)地面工質(zhì)充裝問題，滿足了水升華器研制過程中開展工作性能測試與實驗的需求，為水升華器的研制提供了必不可少的技術(shù)保障；通過開啟加熱裝置對水工質(zhì)加熱進行脫氣處理，為水升華器所用工質(zhì)的預(yù)處理和精確充裝工作提供必要的保障；控制子系統(tǒng)，通過采集真空計、壓力傳感器和質(zhì)量流量計的讀數(shù)，來控制與其相連的分子泵、干泵和蠕動泵的啟動或停止，提高系統(tǒng)自動充裝水工質(zhì)的自動化程度；本發(fā)明的工質(zhì)自動充裝方法，相比于現(xiàn)有的自動充裝方法，提高了充裝效率，節(jié)省充裝時間。
文檔編號B64G5/00GK103231815SQ201310152900
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者王彥, 楊孟飛, 呂巍, 苗建印, 寧獻文, 谷友旺, 王玉瑩, 宗立爭, 薛淑艷 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部