气等低温气体。
[0050]本实施例中，箱内主动冷却装置包括:喷杆31、低温循环栗32以及第二级低温制冷单元33。其中，喷杆31垂直放置在贮存箱I内，喷杆的顶端顶到贮存箱的顶部，喷杆31的底端从贮存箱I的底部穿出，通过管道连接到设置在贮存箱I外部的第二级低温制冷单元33，第二级低温制冷单元33还与贮存箱I的底部相连，贮存箱1、第二级低温制冷单元33以及喷杆31组成第二循环回路，低温循环栗32设置在第二级循环回路的位于贮存箱外的管道上，低温循环栗32将贮存箱I内的低温液体抽出贮存箱I，在第二级低温制冷单元33中进行换热，被冷却后的过冷低温液体通过喷杆31喷射回贮存箱I中，以如此循环的方式对贮存箱I内的低温液体进行冷却，并冷却和冷凝气体，降低贮存箱I内的压力。
[0051]本实施例中，为了高效利用制冷量，节省空间，简化结构，第一级低温制冷单元23和第二级低温制冷单元33为同一低温制冷机4的两级，低温制冷机4的散热器5也只需设置一个。
[0052]专利号为:US2013174583A1，名称为:methodfor storing cryogenic fluid instorage vessel的美国专利公开了一种贮箱内低温流体贮存方法，其采用的是将一部分低温液体抽出，通过换热器与更低温的冷却工质(以液氮为例)换热，冷却后的低温液体返回贮箱中，以实现对贮箱内压力与温度的控制，但是此种方法并未考虑到低温贮箱内会存在热分层的现象，单纯的冷却，无法破坏热分层，使用此种方法进行冷却的效果不是很理想。此外，在其他文献中，有人提出通过热管与混合栗结合的方法来实现低温贮箱的冷却和混流，但此种方法加入了运动装置，增加了系统的不稳定性。本发明的箱内主动冷却装置采用喷杆强制循环冷却方式来实现贮存箱的低温液体的冷却和混流，打破了热分层的现象，冷却效果好，且没有加入运动装置，系统稳定性强。
[0053]较佳实施例中，贮存箱I的外部还设置有绝热结构，冷却管路21设置在贮存箱I的外壁和绝热结构之间，为了增强隔热效果，绝热结构可以包括多层。
[0054]实施例2:
[0055]本实施例是在实施例1的基础上，对喷杆31上的喷孔的设置进行了改进，喷杆31上的喷孔设置方式为:在喷杆31的四个方向上各开数个喷孔，喷孔从上至下为非等距的，从上至下，孔数越来越稀疏，其透视图如图2所示，这样设置的好处是:因为气枕的位置通常位于贮箱上方，喷孔这样的布置以便于更多的过冷液体进入气枕与气相换热，达到更有效更快速地控压效果;另一方面，即使喷杆下部喷孔布置较疏，也还是能对液氧起到混流破坏温度分层的作用。
[0056]实施例3:
[0057]本实施例是在实施例1或实施例2的基础上增加了温度传感器和压力传感器，以对系统的运行进行控制和监测，具体设置位置如图3所示，在冷却管路和第一级低温制冷单元之间设置第一温度传感器Tl，在驱动装置和第一级低温制冷单元之间设置第二温度传感器T2。
[0058]另外，在喷杆上设置第三温度传感器T3和压力传感器P，当压力传感器P监测到的压力大于等于预设的阈值上限，即贮存箱I内的压力上升到贮存箱I的承压上限时，箱内主动冷却装置开启，冷却箱内低温液体并降低贮存箱I内的压力，当压力传感器P监测到的压力小于等于预设的阈值下限，即贮存箱I内的压力降至安全压力以下时，箱内主动冷却装置停止运行，如此循环往复运行，实现对贮存箱I内的低温流体的冷却与压力控制。贮存箱I的上部区域为气团区，该部分的压力上升、下降快，能够更好的反映贮存箱I内的压力变化，所以将压力传感器P设置在该部分，能够更好地监测贮存箱I内的压力变换。
[0059]实施例4:
[0060]本实施例对本发明的用于贮存低温液体的装置的冷却方法进行详细描述，其包括以下流程:
[0061]Sll:利用循环介质在设置在贮存箱外的箱外主动热防护装置中循环，对贮存箱的外壁进行冷却；
[0062]S12:所述贮存箱中贮存的低温液体在设置在贮存箱内的箱内主动冷却装置中循环，对所述贮存箱内的低温液体进行冷却。
[0063]流程Sll和流程S12不分先后顺序，可以同时运行，也可以先后进行。
[0064]较佳实施例中，流程Sll采用间隙式运行方式，当贮存箱内的压力大于等于预设的阈值上限时，开启箱内主动冷却装置；当贮存箱内的压力小于等于预设的阈值下限时，关闭所述箱内主动冷却装置。这样设置能够将贮存箱内的压力保持在一定范围内，且间隔运行能够节省能源。
[0065]此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
【主权项】
1.一种用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，包括:贮存箱、箱外主动热防护装置以及箱内主动冷却装置， 所述贮存箱用于贮存低温液体； 所述箱外主动热防护装置设置于所述贮存箱的外部，用于利用循环介质对所述贮存箱的外壁进行循环冷却； 所述箱内主动冷却装置设置于所述贮存箱的内部，用于对所述贮存箱的内部的低温液体进行循环冷却。2.根据权利要求1所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述箱外主动热防护装置包括:冷却管路、驱动装置以及两级低温制冷机的第一级制冷单元;其中， 所诉冷却管路设置在所述贮存箱的外侧，所述冷却管路的一端与所述驱动装置相连，另一端与所述第一级低温制冷单元相连，所述驱动装置与所述第一级低温制冷单元相连； 所述冷却管路与所述驱动装置以及所述第一级低温制冷单元组成第一循环回路，所述循环介质在所述第一循环回路中循环。3.根据权利要求2所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述冷却管路包括多根冷却管，所述多根冷却管沿所述贮存箱的外壁为等距分布。4.根据权利要求2所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述第一低温制冷单元与所述贮存箱之间的管路上设置有第一温度传感器，和/或所述驱动装置与所述第一级低温制冷单元之间的管路上设置有第二温度传感器。5.根据权利要求2所述的用于贮存低温液体的装置，其特征在于，所述贮存箱的外侧设置有绝热结构，所述冷却管路位于所述贮存箱和所述绝热结构之间。6.根据权利要求1所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述箱内主动冷却装置包括:喷杆、低温循环栗以及第二级低温制冷单元;其中， 所述喷杆的顶端位于所述贮存箱中，所述喷杆的底端从所述贮存箱中穿出与所述第二级低温制冷单元相连，所述第二级低温制冷单元与所述贮存箱相连； 所述贮存箱、所述喷杆以及所述第二级低温制冷单元组成第二循环回路，所述低温液体在所述第二循环回路中循环，所述低温循环栗设置在所述第二循环回路的位于所述贮存箱外的部分，用于将所述低温液体从所述贮存箱中抽出。7.根据权利要求6所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述喷杆上的多个孔的方向不同，且多个孔沿所述贮存箱从上至下的间距越来越大。8.根据权利要求6所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述喷杆上设置有压力传感器； 当所述压力传感器监测到的压力大于等于预设的阈值上限时，所述箱内主动冷却装置开启；当所述压力传感器监测到的压力小于等于预设的阈值下限时，所述箱内主动冷却装置关闭，如此循环。9.根据权利要求6所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述喷杆上设置有第三温度传感器。10.根据权利要求1至9任一项所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置，其特征在于，所述箱外主动热防护装置的第一级低温制冷单元和所述箱内主动冷却装置的第二级低温制冷单元为同一低温制冷机的两级。11.根据权利要求1至9任一项所述的用于贮存低温液体的装置，其特征在于，所述循环工质为低温气体。12.—种用于长期在轨贮存低温液体的装置的冷却方法，其特征在于，包括以下流程: Sll:利用循环介质在设置在贮存箱外的箱外主动热防护装置中循环，对贮存箱的外壁进行冷却； S12:所述贮存箱中贮存的低温液体在设置在贮存箱内的箱内主动冷却装置中循环，对所述贮存箱内的所述低温液体进行冷却。 所述流程Sll和流程S12不分先后顺序。13.根据权利要求12所述的用于长期在轨贮存低温液体的装置的冷却方法，其特征在于，所述流程S12采用间隙式运行方式，当所述贮存箱内的压力大于等于预设的阈值上限时，开启箱内主动冷却装置;当所述贮存箱内的压力小于等于预设的阈值下限时，关闭所述箱内主动冷却装置。
【专利摘要】本发明公开了一种用于长期在轨贮存低温液体的装置及其冷却方法，该装置包括：贮存箱、箱外主动热防护装置及箱内主动冷却装置，贮存箱用于贮存低温液体；箱外主动热防护装置设置于贮存箱的外部，用于利用循环介质对贮存箱的外壁进行循环冷却；箱内主动冷却装置设置于贮存箱的内部，用于对贮存箱内的低温流体进行循环冷却和控制箱内压力。该方法包括：利用循环介质在设置在贮存箱外的箱外主动热防护装置中循环，对贮存箱的外侧进行冷却；贮存箱中贮存的低温液体在设置在贮存箱内的箱内主动冷却装置中循环，对贮存箱内的低温气体和液体进行冷却，降低箱内压力。本发明通过内外双重主动的方式对贮存箱进行冷却，实现了低温液体长期在轨的零蒸发贮存。
【IPC分类】F17C1/00, F17C13/00, B64G1/40
【公开号】CN105674038
【申请号】CN201610105353
【发明人】耑锐, 王博杰, 王文, 何鹏, 赵栋梁, 张亮
【申请人】上海宇航系统工程研究所, 上海交通大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月25日