一种液氧抽空过冷装置、液氧过冷系统及使用方法
本发明涉及火箭低温推进技术领域，具体涉及一种液氧抽空过冷装置、液氧过冷系统及使用方法。一种液氧抽空过冷装置，包括：第一液氧贮箱，容纳有液氧，所述第一液氧贮箱适于与火箭贮箱连通；第二液氧贮箱，所述第二液氧贮箱中容纳有液氧；汽化器，所述汽化器通过第一增压管路与第一液氧贮箱连通，所述汽化器通过调节管路与第二液氧贮箱连通，第一增压管路与第一液氧贮箱连通的端口位于液氧液面的上方，调节管路与第二液氧贮箱连通的端口位于液氧液面的下方。本发明解决加注贮箱长期停放存在漏入环境空气的风险，加注贮箱容易吸入环境空气而贮存形成固体颗粒物，给火箭带来风险的问题，从而提供一种液氧抽空过冷装置、液氧过冷系统及使用方法。
发明专利
CN202311642322.1
2023-12-04
CN117345469A
2024-01-05
F02K9/60(2006.01)
北京航天试验技术研究所
孔凡超;张家仙;朱子勇;贾洁;崔学习;李一凡;范聪聪;柴栋栋;陈宇泽
100074 北京市丰台区云岗田城中里1号
北京三聚阳光知识产权代理有限公司
王晨
北京;11
1.一种液氧抽空过冷装置，其特征在于，包括： 第一液氧贮箱（8），所述第一液氧贮箱（8）中容纳有液氧，所述第一液氧贮箱（8）适于与火箭贮箱连通； 第二液氧贮箱（14），所述第二液氧贮箱（14）中容纳有液氧； 汽化器（18），所述汽化器（18）通过第一增压管路（5）与第一液氧贮箱（8）连通，所述汽化器（18）通过调节管路（30）与第二液氧贮箱（14）连通，所述第一增压管路（5）与第一液氧贮箱（8）连通的端口位于液氧液面的上方，所述调节管路（30）与第二液氧贮箱（14）连通的端口位于液氧液面的下方。 2.根据权利要求1所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，所述第二液氧贮箱（14）与第一液氧贮箱（8）通过补液管路连通，所述第二液氧贮箱（14）内的压力大于第一液氧贮箱（8）内的压力，所述第二液氧贮箱（14）内容纳有液氧，所述补液管路上设有液氧补加阀（20），所述补液管路与第一液氧贮箱（8）连通的端口位于液氧液面的下方，所述补液管路与第二液氧贮箱（14）连通的端口位于液氧液面的下方，所述补液管路上设有单向阀（29）。 3.根据权利要求1所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，还包括抽空管路（3）和真空泵（2），所述抽空管路（3）的一端与第一液氧贮箱（8）连通，所述抽空管路（3）的另一端与真空泵（2）连通，所述抽空管路（3）上设有抽空阀门（4），所述抽空管路（3）与第一液氧贮箱（8）连通的端口位于液氧液面的上方。 4.根据权利要求1-3任一项所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，所述汽化器（18）通过第二增压管路（13）与第二液氧贮箱（14）连通，所述第一增压管路（5）上设有第一增压阀门（6），所述第二增压管路（13）上设有第二增压阀门（15），所述第二增压管路（13）与第二液氧贮箱（14）连通的端口位于液氧液面的上方，所述调节管路（30）上设有液氧调节阀（19）。 5.根据权利要求4所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，所述第二液氧贮箱（14）的侧壁还设有放空管路（24），所述放空管路（24）上设有放空阀门（25），所述放空管路（24）与第二液氧贮箱（14）连通的端口位于液氧液面的上方。 6.根据权利要求5所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，还包括与第一液氧贮箱（8）连通的第一液氧加注管路（22）、与第二液氧贮箱（14）连通的第二液氧加注管路（27），所述第一液氧加注管路（22）上设有第一液氧加注阀（21），所述第二液氧加注管路（27）上设有第二液氧加注阀（26），所述第一液氧加注管路（22）与第一液氧贮箱（8）连通的端口位于液氧液面的下方，所述第二液氧加注管路（27）与第二液氧贮箱（14）连通的端口位于液氧液面的下方。 7.根据权利要求6所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，所述第一液氧贮箱（8）的侧壁上设有第一温度传感器（10）和第一压力传感器（7），所述第一液氧贮箱（8）内设有第一液位计（9）；所述第二液氧贮箱（14）的侧壁上设有第二温度传感器（11）和第二压力传感器（12），所述第二液氧贮箱（14）内设有第二液位计（16）。 8.一种过氧过冷系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的液氧抽空过冷装置，还包括若干个第一液氧贮箱（8），所述第二液氧贮箱（14）通过补液管路与若干个第一液氧贮箱（8）连通。 9.一种液氧抽空过冷装置的使用方法，用于使用权利要求1所述的液氧抽空过冷装置，其特征在于，汽化器（18）通过调节管路（30）将第二液氧贮箱（14）内的液氧转化为低温气体加入第一液氧贮箱（8）内，以使第一液氧贮箱（8）内的气压大于等于外部环境气压。 10.根据权利要求9所述的液氧抽空过冷装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤： 1）打开第一液氧加注阀（21），通过第一液氧加注管路（22）向第一液氧贮箱（8）内加注液氧至90%液位，加注完成后关闭第一液氧加注阀（21）； 2）打开第二液氧加注阀（26），通过第二液氧加注管路（27）向第二液氧贮箱（14）内加注液氧至90%液位，加注完成后关闭第二液氧加注阀（26）； 3）启动真空泵（2），打开抽空阀门（4），对第一液氧贮箱（8）进行抽空，当第一温度传感器（10）显示的温度小于等于目标过冷温度T0时，关闭抽空阀门（4），停止真空泵（2）； 4）间歇性的打开放空阀门（25），保持第二压力传感器（12）读数在大气压力和1.05倍大气压力之间，使第二温度传感器（11）读数接近液氧在大气压下的沸点温度； 5）关闭放空阀门（25），打开液氧调节阀（19）和第二增压阀门（15），当第二压力传感器（12）显示的压力值为2倍大气压力时，缓慢开启液氧补加阀（20）； 6）当第一液位计（9）显示液位达到90%时，关闭液氧补加阀（20），关闭液氧调节阀（19）和第二增压阀门（15），此时第一温度传感器（10）读数大于T0； 7）循环步骤3）-6），直至第一温度传感器（10）读数小于T0，且第一液位计（9）显示液位接近90%； 8）打开液氧调节阀（19）和第一增压阀门（6），第一压力传感器（7）进行监测，直至第一压力传感器（7）读数略高于大气压力，关闭液氧调节阀（19）和第一增压阀门（6）； 9）待放置一段时间后，若第一压力传感器（7）再次小于大气压，重复步骤8）；若第一压力传感器（7）读数大于1.3倍大气压，重复步骤3）-7）；若第一温度传感器（10）不符合要求，重复步骤3）-7）； 10）进行火箭加注时，将火箭贮箱或转运槽车和第一液氧加注接口（23）连通，打开第一增压阀门（6）、液氧调节阀（19）和第一液氧加注阀（21），将第一液氧贮箱（8）内的过冷液氧挤出，实现火箭的液氧过冷加注和液氧过冷加注转运。