筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置、测试方法及系统

技术领域

本发明涉及低温表面张力贮箱技术领域，具体地，涉及一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置、测试方法及系统。

背景技术

低温推进剂由于其比冲高、价格相对低廉，被NASA认为是进入空间及轨道转移最经济、效率最高的化学推进剂，也是未来NASA深空探测的首选推进剂。

为了保证在微重力环境下能够为发动机提供不夹气的低温推进剂，常用的PMD(推进剂管理装置)形式有膜片式、海绵蓄液器式、筛网通道式。筛网通道式管理装置由于其可靠性高适应性强而被广泛使用。筛网通道式管理装置通过滞留在筛网孔中因表面张力形成的推进剂液膜过滤气体从而为发动机提供不夹气的推进剂。

故此筛网在低温推进剂中的泡破点是筛网通道式管理装置的重要参数。

低温推进剂的沸点低导致低温推进剂在常温环境下处于非镇静态，空气中的水蒸气遇冷液化会形成水雾，常温状态的增压气体在通过低温推进剂时会加热管路周围的低温推进剂产生气泡。这些问题都导致难以获得筛网在低温推进剂中的泡破点。

因此，本技术领域人员亟需一种能够测量筛网在低温推进剂中泡破点的装置和方法，为低温表面张力贮箱的研制提供基础的泡破点数据。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置、测试方法及系统。

根据本发明提供的一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置，包括：氦气瓶1、U形管压差计3、内桶7、外桶6、保护舱5、金属软管2和待测筛网元件10；

所述待测筛网元件10、内桶7和外桶6均在保护舱5内部；所述内桶7在外桶6内部，所述待测筛网元件10位于内桶7内部；

所述待测筛网元件10通过金属软管2和氦气瓶1相连接；所述U形管压差计3连接于氦气瓶1和待测筛网元件10之间。

优选地，所述保护舱5外侧设有观察窗4；

所述金属软管2位于外桶6底部成盘管状，并穿过内桶7连接到待测试筛网元件10。

根据本发明提供的一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试方法，采用所述的筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置，测试方法包括：

步骤S1：对保护舱中的气体进行置换；

步骤S2：分别在内桶和外桶加注对应的低温液体；

步骤S3：对待测试筛网元件进行冷却，并持续输入干燥气体，通过控制所述干燥气体的流量，观察所述待测试筛网元件的网片气泡情况，并通过U形管压差计记录对应数值，进而得到所述筛网元件在内桶低温液体中的泡破点。

优选地，步骤S1中将保护舱内置换成干燥气体，对保护舱抽真空，并回填干燥氮气或氩气至舱内压力达到大气压。

优选地，步骤S2包括：

通过预留的增压气体管路向内桶加注低温液体，向外桶加注第二低温液体；

所述低温液体为低温推进剂，所述第二低温液体为沸点低于所述内桶里加注的低温推进剂沸点，液面高于内桶里加注的低温推进剂凝点的低温液体；

所述第二低温液体的液面高于所述低温液体的液面。

优选地，所述步骤S3包括：

将预留的增压气体管路连接到氦气瓶上，并连接U形管压差计；连接完成后把测试产品放入外桶液氮内对待测产品进行冷却，在此过程中持续向待测产品内通干燥氦气，保证内桶的低温液体不会进入待测产品内部；一段时间后缓慢减小气体流量，直到待测产品的网片没有气泡冒出；

将待测产品从外筒低温液体中拿出放入内桶的低温液体中，保证液面稍微没过网片，并便于观察，此过程中保持通气；随后缓慢减小气体流量，直到网片没有气泡冒出；随后缓慢增加增压气体流量，直到网片开始出现气泡，记录U形管压差计的数值，即为筛网在内桶低温液体中的泡破点。

根据本发明提供的一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试系统，包括：

模块M1：对保护舱中的气体进行置换；

模块M2：分别在内桶和外桶加注对应的低温液体；

模块M3：对待测试筛网元件进行冷却，并持续输入干燥气体，通过控制所述干燥气体的流量，观察所述待测试筛网元件的网片气泡情况，并通过U形管压差计记录对应数值，进而得到所述筛网元件在内桶低温液体中的泡破点。

优选地，模块M1中将保护舱内置换成干燥气体，对保护舱抽真空，并回填干燥氮气或氩气至舱内压力达到大气压。

优选地，模块M2包括：

通过预留的增压气体管路向内桶加注低温液体，向外桶加注第二低温液体；

所述低温液体为低温推进剂，所述第二低温液体为沸点低于所述内桶里加注的低温推进剂沸点，液面高于内桶里加注的低温推进剂凝点的低温液体；

所述第二低温液体的液面高于所述低温液体的液面。

优选地，所述模块M3包括：

将预留的增压气体管路连接到氦气瓶上，并连接U形管压差计；连接完成后把测试产品放入外桶液氮内对待测产品进行冷却，在此过程中持续向待测产品内通干燥氦气，保证内桶的低温液体不会进入待测产品内部；一段时间后缓慢减小气体流量，直到待测产品的网片没有气泡冒出；

将待测产品从外筒低温液体中拿出放入内桶的低温液体中，保证液面稍微没过网片，并便于观察，此过程中保持通气；随后缓慢减小气体流量，直到网片没有气泡冒出；随后缓慢增加增压气体流量，直到网片开始出现气泡，记录U形管压差计的数值，即为筛网在内桶低温液体中的泡破点。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够为低温表面张力贮箱的研制提供基础的泡破点数据。

2、本发明保护舱内置换成干燥气体，可以保证没有水蒸气遇冷液化形成水雾干扰泡破点观察。

3、本发明中呈盘管状的金属软管位于外桶低温液体内部，保证常温下的增压气体可以完全冷却，不会加热金属软管周围的低温推进剂，避免了气泡的产生。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的工作原理示意图。

附图标记：1、氦气瓶；2、金属软管；3、U形管压差计；4、观察窗；5、保护舱；6、外桶；7、内桶；8、第一温度传感器；9、第二温度传感器；10、筛网元件；11、第三温度传感器；12、第四温度传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试装置，如图1所示，包括：氦气瓶1、U形管压差计3、内桶7、外桶6、保护舱5、金属软管2和待测筛网元件10。所述待测筛网元件10、内桶7和外桶6均在护舱5内部，所述待测筛网元件10通过金属软管2和氦气瓶1相连接；所述U形管压差计3连接于氦气瓶1和待测筛网元件10之间。

所述内桶7里加注低温液体，置于外桶6内部。所述外桶6加注第二液体。所述金属软管2与待测试筛网元件10连接，位于外桶6底部。

所述金属软管2位于外桶6底部成盘管状，保证外桶里的第二低温液体能够完全没过无缝金属软管，无缝金属软管2与增压气体管路相连，穿过内桶连接到待测试筛网元件10。所述增压气体管路穿过保护舱5连接到增压氦气瓶1上，与U形管压差计3相连。所述外桶6、内桶7、金属软管2位于保护舱内部。所述保护舱5开有观察窗。

保护舱内置换成干燥气体，可以保证没有水蒸气遇冷液化形成水雾干扰泡破点观察；呈盘管状的金属软管位于外桶低温液体内部，保证常温下的增压气体可以完全冷却，不会加热金属软管周围的低温推进剂，避免了气泡的产生。

根据本发明通过的一种低温液体泡破点测试方法，包括：

步骤S1：对保护舱中的气体进行置换。将保护舱内置换成干燥气体。对保护舱抽真空，并回填干燥氮气或氩气至舱内压力达到大气压。

步骤S2：分别在内桶和外桶加注对应的低温液体。通过预留的增压气体管路向内桶加注低温液体，向外桶加注第二低温液体。所述低温液体为低温推进剂，例如液氧。所述第二低温液体为沸点低于所述内桶里加注的低温推进剂沸点，例如液氮，液面高于内桶里加注的低温推进剂凝点的低温液体。外桶中的低温液体沸点低于低温推进剂高于低温推进剂凝点，能够保证内桶中低温推进剂在常温环境下处于非镇静态。所述第二低温液体的液面高于所述低温液体的液面，进而保证内桶的液面能够浸没待测试筛网元件10的网片。例如第二低温液体的液面高于内桶液面50mm～80mm。

步骤S3：对待测试筛网元件10进行冷却，并持续输入干燥气体，通过控制所述干燥气体的流量，观察所述待测试筛网元件10的网片气泡情况，并通过U形管压差计记录对应数值，进而得到所述筛网元件10在内桶低温液体中的泡破点。所述步骤S3包括：

将预留的增压气体管路连接到氦气瓶上，并连接U形管压差计；连接完成后把测试产品放入外桶液氮内对待测产品进行冷却，在此过程中持续向待测产品内通干燥氦气，保证内桶的低温液体不会进入待测产品内部；一段时间后缓慢减小气体流量，直到待测产品的网片没有气泡冒出。

将待测产品从外筒低温液体中拿出放入内桶的低温液体中，保证液面稍微没过网片，并便于观察，此过程中保持通气；随后缓慢减小气体流量，直到网片没有气泡冒出；随后缓慢增加增压气体流量，直到网片开始出现气泡，记录U形管压差计的数值，即为筛网在内桶低温液体中的泡破点。

在所述步骤S1之前先进行低温液体泡破点测试装置的搭建，并预留出低温液体的加注管路、增压气体的输送管路以及温度传感器的传输线路等穿舱管线。

进一步地，低温推进剂选择液氧，外桶的第二低温液体选择液氮，同时结合附图1对本发明的筛网在低温推进剂中泡破点的测试方法工作原理具体描述如下：

首先，按照试验原理图搭建试验装置，并预留出液氮/液氧的加注管路、增压气体的输送管路以及温度传感器的传输线路等穿舱管线。连接完成之后，关闭保护舱门，对保护舱抽真空，并回填干燥氮气或氩气至舱内压力达到大气压。

然后，通过预留的液氮加注管路向保护舱内的外桶加注液氮，当液氮液面略低于内桶边缘时停止加注液氮。通过预留的液氧加注管路向内桶加注液氧，保证内桶的液氧的液面低于外桶液氮的液面，并能够保证内桶的液面能够浸没待测试筛网元件10，液面距离测试网片大约5mm～6mm。

接着，将预留的增压气体管路连接到氦气瓶上，并连接U形管压差计。连接完成后把测试产品放入外桶液氮内对测试产品进行冷却，在此过程中持续向测试产品内通干燥氦气，保证液氮不会进入测试产品内部。一段时间后缓慢减小气体流量，直到待测产品的网片没有气泡冒出。

最后，将产品从外桶液氮中拿出放入内桶的低温液体中，保证液面没过网片，并便于观察，记录网片表面到液面的高度，此过程中保持通气，持续通干燥氦气。缓慢减小气体流量，直到网片没有气泡冒出。随后缓慢增加增压气体压力，直到网片开始出现气泡，记录U形管压差计的数值，该数值即为即为筛网在内桶低温液体中的泡破点，测试结束。

本发明目的是解决低温推进剂的沸点低导致低温推进剂在常温环境下处于非镇静态，空气中的水蒸气遇冷液化会形成水雾，常温状态的增压气体在通过低温推进剂时会加热管路周围的低温推进剂产生气泡等问题。在测量筛网在低温推进剂中的泡破点，为低温表面张力贮箱的研制提供了基础的泡破点数据。

本发明还提供一种低温液体泡破点测试系统，所述低温液体泡破点测试系统可以通过执行所述低温液体泡破点测试方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述低温液体泡破点测试方法理解为所述低温液体泡破点测试系统的优选实施方式。

根据本发明提供的一种筛网在低温推进剂中泡破点的测试系统，包括：

模块M1：对保护舱中的气体进行置换。模块M1中将保护舱内置换成干燥气体，对保护舱抽真空，并回填干燥氮气或氩气至舱内压力达到大气压。

模块M2：分别在内桶和外桶加注对应的低温液体。模块M2包括：通过预留的增压气体管路向内桶加注低温液体，向外桶加注第二低温液体。低温液体为低温推进剂，第二低温液体为沸点低于内桶里加注的低温推进剂沸点，液面高于内桶里加注的低温推进剂凝点的低温液体。第二低温液体的液面高于低温液体的液面。

模块M3：对待测试筛网元件进行冷却，并持续输入干燥气体，通过控制干燥气体的流量，观察待测试筛网元件的网片气泡情况，并通过U形管压差计记录对应数值，进而得到筛网元件在内桶低温液体中的泡破点。模块M3包括：将预留的增压气体管路连接到氦气瓶上，并连接U形管压差计；连接完成后把测试产品放入外桶液氮内对待测产品进行冷却，在此过程中持续向待测产品内通干燥氦气，保证内桶的低温液体不会进入待测产品内部；一段时间后缓慢减小气体流量，直到待测产品的网片没有气泡冒出。将待测产品从外筒低温液体中拿出放入内桶的低温液体中，保证液面稍微没过网片，并便于观察，此过程中保持通气；随后缓慢减小气体流量，直到网片没有气泡冒出；随后缓慢增加增压气体流量，直到网片开始出现气泡，记录U形管压差计的数值，即为筛网在内桶低温液体中的泡破点。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。