[发明专利]低气压试验装置

说明书

技术领域

本发明属空间环境模拟技术领域，涉及一种在空间环境模拟系统中所用 的低气压试验装置。

背景技术

低气压试验是空间环境模拟试验中非常重要的试验项目，主要考核航天 器或航天器系统组件是否能够耐受低气压环境、是否能够在低气压环境下正 常工作、是否能够耐受空气压力快速变化，防止航天器或航天器系统组件在 发射过程中或在轨时失效。目前的低气压试验主要用低气压试验箱完成，但 低气压试验箱的极限压力只能达到10²Pa的量级，而目前进行深空探测的航天 器或航天器组件在进行低气压试验时要求的压力值低于10²Pa的量级，有的低 气压试验要求的压力值甚至达到10^-5Pa量级的水平，故现有的低气压试验箱 无法满足试验的要求。

对于压力在10²Pa以下的低气压试验，目前通用的做法是在空间环境模拟 试验设备中进行，但其具有两个局限性：一是真空抽气系统启动后降压速率 无法调节；二是真空抽气系统启动后，在达到设备的极限真空度之前压力是 逐渐降低的，无法将压力稳定在试验所要求的压力值附近。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能将压力稳定在试验所要求的压 力范围内的低气压试验控制装置，所说的低气压是指其压力低于10²Pa。

本发明的技术解决方案是提供一种低气压试验装置，其包括真空罐、抽 气系统、压力测量系统和控制系统，其特殊之处在于：还包括充气系统。

抽气系统包括两条抽气管路，其中第一抽气管路上串接有第一气动阀和 电动压力调节阀，第二抽气管路上串接有第二气动阀和分子泵。第一抽气管 路和第二抽气管路的一端均与真空罐相连通，第一抽气管路和第二抽气管路 的另一端汇聚于主管路。主管路上接有干式螺杆泵。

压力测量系统包括与真空罐相连的绝压压力变送器和全量程真空规。

充气系统包括质量流量计和电磁阀，质量流量计通过电磁阀与真空罐相 连。

上述抽气系统、压力测量系统、充气系统均与控制系统相联接。

若低气压试验所需压力值低于1×10^-2Pa，可在上述基本方案的基础上增 加一条抽气管路，即增加第三抽气管路。在第三抽气管路上串接有气动插板 阀和低温泵，其中气动插板阀与真空罐相连通。

上述控制系统包括数据采集控制器、PID调节器和远程上位计算机。

为更好的保护分子泵，延长其使用寿命，本发明在上述分子泵的两端都 串接有第二气动阀。

同理为了延长低温泵的使用寿命，本发明在上述低温泵的另一端串接有 第三气动阀。

上述第一气动阀和电动压力调节阀之间接有皮拉尼真空规。

本发明的优点是：

(1)可精确控制降压速率

本发明在抽气过程中通过压力测量系统连续的采集真空罐内的压力值， 并将采集的数据反馈给控制系统，由控制系统的PID调节器控制电动压力调节 阀的开度以控制抽气速率，从而达到控制降压速率的目的。

(2)可精确控制升压速率

本发明在真空罐压力达到预定压力值的范围时，控制系统打开质量流量 计和电磁阀便可向真空罐内充气。在充气升压的过程中通过压力测量系统连 续采集真空罐内的压力值，并将采集的数据反馈给控制系统，由控制系统的 PID调节器控制质量流量计以调整充气速率，从而达到控制升压速率的目的。

(3)可将真空罐内的压力稳定在要求的压力范围内

试验时，本发明的控制系统可同时控制抽气速率和充气速率，在接近预 定的压力值附近时，由控制系统调整抽气速率和充气速率，最终在预定的压 力值抽气速率和充气速率达到平衡，即可将压力稳定在试验所要求的压力范 围内。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1‐真空罐；2‐全量程真空规；3‐绝压压力变送器；4‐质量流量计； 5‐电磁阀；6‐气动插板阀；7‐低温泵；8‐第三气动阀；9‐第三抽气管路；10‐干 式螺杆泵；11‐主管路；12‐第一抽气管路；13‐电动压力调节阀；14‐皮拉尼真 空规；15‐第一气动阀；16‐第二抽气管路；17‐第二气动阀；18‐分子泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。