蓄压器的超低温检漏试验装置及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓄压器的超低温检漏试验装置，尤其涉及主要应用于运载火箭的低温阀门的检漏以及类似有低温环境的检漏的超低温检漏试验装置。
[0002]
【背景技术】
[0003]运载火箭采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂，相应的阀门工作温度均为-40°C?+50°C，属于常温阀门的范畴；其性能测试中采用的检漏方法较为简单，根据允许泄漏率指标的要求不同，气密检查可分别采用流量计检测法、集气法、氦质谱检漏法、涂肥皂液法和数气泡法等方法。
[0004]然而，由于新型运载火箭采用液氧和煤油作为推进剂，因此相比较现役型号中的常温阀门，采用液氧(_183°C)环境下的低温阀门。在试验环境由常温转变为低温后，阀门的工作机理发生了很大变化，相应的零部件采用的密封材料、密封结构形式及密封结构的制造工艺方法、气密性的检漏方法同样也发生了很大变化。常规的气泡法、排液集气法、月巴皂泡法等都无法对阀门的漏气量进行检测。
[0005]例如某型号火箭蓄压器需要在-196°C环境下，对其法兰处的外泄漏率进行检测，要求外泄漏率小于I X 10 6Pa*m3/S。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明是为了解决上述技术问题而进行的，其目的主要在于提供一种能够检测蓄压器在超低温环境(_196°C?0°C)下的外泄漏率的超低温检漏试验装置。
[0008]本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置的特征在于，其主要由用于放置蓄压器的真空检漏箱、通过带截止阀的管道与真空检漏箱相连的液氮低温杜瓦瓶、氦气瓶、氮气瓶、真空泵、压缩空气、位于真空检漏箱内部的压力表、温度传感器、用于将蓄压器上下密封的密封工装、以及位于箱体上的手套操作接口等组成；其中，密封工装开有三个孔，分别为液氮加注口、液氮排泄口、氦气充入口，三个孔分别通过真空检漏箱的内外连接管连入外部的液氮低温杜瓦瓶、安全排放区以及氦气瓶；此外，真空检漏箱还开有氦质谱仪接入口，氦质谱仪接入口的一头连接外部的氦质谱仪，另一头连接位于内部的氦质谱仪的吸腔。
[0009]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置中，优选的是，真空检漏箱由主箱体和过渡室两部分组成，所述过渡室作为所述主箱体与箱体外的过渡空间，由两个密封门和两个阀门以及一个室体组成。
[0010]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置中，优选的是，手套操作接口为四个。
[0011]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置中，优选的是，在真空检漏箱箱底的内壁设有旋转盘。
[0012]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置中，优选的是，真空检漏箱的侧壁为透明玻璃。
[0013]本发明的蓄压器的超低温检漏试验方法的特征在于，其为使用上述本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置的方法，其包括下述步骤:
步骤1:用压缩空气对真空检漏箱进行吹除，保证箱内的氦气浓度不大于10_7Pa.m3/s,并对蓄压器的膜盒气腔预先充注1.1MPa常温氦气，然后将蓄压器放入真空检漏箱并连接相应管道；
步骤2:启动真空泵将真空检漏箱抽真空至真空表指示针接近于-0.1MPa,将箱内的水蒸汽和空气抽除干净；
步骤3:向真空检漏箱内充注氮气至真空表指示针接近于零，使真空检漏箱内外的压力达到平衡；
步骤4:用氮气经由所述密封工装上的孔吹除蓄压器的液腔的空气和水蒸气，吹除完毕后开始加注液氮至真空检漏箱的液氮排放口有液氮排出，此时关闭液氮加注口截止阀，液氮排放口继续排放蒸汽至液氮排放完毕；
步骤5:通过温度传感器显示液腔位置和检漏位置的温度，当其接近于液氮温度时，迅速向液腔充入0.7MPa的氦气，手持吸腔对膜盒和壳体的结合面进行检漏。
[0014]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验方法中，优选的是，所述纯氮为99.99%的高纯氮气。
[0015]在本发明的蓄压器的超低温检漏试验方法中，所述用压缩空气对真空检漏箱进行吹除也可以在将蓄压器放入真空检漏箱并连接相应管道后进行。
[0016]通过本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置，能够实现对蓄压器方便地进行超低温检漏。该装置能够精确测试蓄压器在超低温装态单点漏泄的位置。
【附图说明】
[0017]图1为表示本发明所涉及的蓄压器的一例的结构示意图；
图2为表示本发明的技术方案的示意图；
图3为表示本发明的蓄压器的超低温检漏试验装置的结构图。
[0018]附图标记说明:
I为真空手套箱；2为工装下盖；3为真空泵；4为氮气瓶；5为氦质谱仪；6为截止阀；7为工装上盖；8为蓄压器；9为低温杜瓦瓶；10为氦气瓶；11为液氮；12为液氮加注口； 13为液氮排泄口。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明专利作进一步详细的描述。但本发明不限于下述描述内容。
[0021]本发明所涉及的蓄压器的一例的结构如图1所示，采用哑铃式金属膜盒结构，包括:液腔、壳体、膜盒等；其中，壳体和膜盒的接触面为密封面。设计技术要求为:在蓄压器膜盒气腔5预充P=L IMPa常温氦气，并在液腔充0.7MPa常温氦气，保持该压力，将蓄压器置于液氮环境中，检查膜盒和壳体之间的气密性，要求漏气量不超过I X 10_6Pa*m3/S，试验过程中冷气开关不允许直接接触液氮。
[0022]本发明的技术方案的示意图如图2所示，其设计为:将蓄压器8放入一个专用密闭试验箱，创造出真空或高纯氮的环境，保证膜盒和壳体接触面不结霜。首先在蓄压器8内部充注液氮11，待蓄压器8预冷到一定温度后，将内部的液氮11排放干净，向液腔充注一定压力的氦气后，通过试验箱内的氦质谱仪5的手持式吸腔对壳体和膜盒之间的气密性进行检漏。该方案能够精确测试蓄压器8在超低温装态的单点漏泄的位置，而且，由于液氮在蓄压器8的内部，温度的传导须经过一段连通管，温度不至于很低，符合蓄压器8实际的工作状态。
[0023]根据如上所述的试验方案研制试验系统，设计生产各种配套设备，提供的蓄压器8的超低温检漏试验装置的结构如图3所示。整个试验装置主要由低温杜瓦瓶9、氦气瓶10、氮气瓶4、真空手套箱1、真空泵3、压力表、温度传感器、金属软管、截止阀6等组成。在工装上盖7开有三个孔，分别为液氮加注口 12、液氮排泄口 13、氦气充入口，三个孔分别通过箱体的内外接管嘴连入外部的低温杜瓦瓶9、安全排放区以及氦气瓶10。真空手套箱I是实现整个试验系统的操作，是决定本项试验能否成功的关键之一。
[0024]在本发明的一个具体实施例中，真空检漏箱的该操作箱主要由主箱体和过渡室两部分组成。在箱体右侧开有500mmX600mm的门，用于产品的进出。其带有四个手套操作接口，分别分布在箱体的前面和后面，能够满足两个人