真空绝热保护的小型低温液体泵性能测试系统

摘要

本发明公开了一种真空绝热保护的小型低温液体泵性能测试系统，包括法兰盖板、真空罩、被测低温液体泵、真空泵、液氮储罐、敞口杜瓦瓶、进口管路和出口管路、压力传感器、温度传感器。被测低温液体泵悬挂安装于法兰盖板上，并位于真空腔内，进出口管路分别在法兰盖板上穿舱。压力传感器被设置为通过毛细管在法兰盖板上穿舱后与进出口管路连通；温度传感器被插入到位于真空腔体内的进出口管路中；在位于真空腔内部的出口管路上设有流量计。本发明的小型低温液体泵扬程性能测试系统具备低漏热、能够对小型低温液体泵进出口的压力、温度等参数进行测量，同时满足穿舱式低温泵、直列式低温泵等多种类型泵体的安装要求，拆装、更换方便的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及低温技术领域，尤其涉及一种真空绝热保护的小型低温液体泵性能测试系统。

背景技术

在低温流体输送过程或者热力学循环中，低温液体泵是一个核心动力设备，其功能是通过输入机械功驱动低温液体流动或者为低温液体增压。低温液体泵在航天、空分、能源、化工等行业涉及低温工程的众多领域应用广泛。低温液体泵在正式投入使用之前，必须对其水力性能进行测试，确保其在低温工况下达到设计性能指标，并具有足够的安全性和可靠性。由于低温液体具有温度低、潜热小、易汽化等特性，对低温液体泵的测试条件提出了高要求。尤其是对于航天在轨运行的微小型低温液体泵而言，足够小的自身产热和低漏热是此类低温液体泵产品的根本性要求，这也要求相应的性能测试系统具有高绝热、低漏热性能。此外，此类性能测试系统需要满足直列式低温泵、穿舱式低温泵等多种类型泵体的安装要求，应具备拆装、更换方便的特点。

经过现有技术的检索发现，现有技术中的小型低温液体泵的性能测试系统存在漏热较大、不易拆卸与更换被测试泵、或未实现对低温液体泵进出口的温度、压力的测量，不能得到被测泵的具体性能参数等问题。例如：

授权公告号CN103758744B的专利公开了一种低温泵试验台，包括存储区、循环区、测试区及尾气处理区，测试区设置被测试泵，存储区通过管路连通至循环区，循环区连通被测试泵，形成测试回路。该系统的工质可循环利用，但该系统未对管路与泵体进行隔热处理，内部低温液体极易汽化，对低温液体泵的性能影响较大。另外该系统未对低温泵进出口的压力、温度等参数进行测量，不能得到被测泵的具体性能参数。

授权公告号CN105020150B的专利公开了一种低温离心泵测试系统，包括增压气瓶、敞口杜瓦、增压腔体、换热管盘及节流小孔，增压气瓶连接至增压腔体，增压腔体的入口顺序连接换热盘管、节流小孔，被测试低温离心泵的出入口分别连接至节流小孔和增压腔体，形成测试回路。该系统通过提高入口压力能够显著消除低温离心泵入口的汽蚀影响，管道位于低温液体液面下，避免了低温流体的汽化，但该系统中泵体位于低温液体当中，漏热较大，且不方便拆卸与更换被测试泵，也未考虑对于温度、压力的测量。

授权公告号CN104110368A的专利公开了一种高压液氮泵设备测试装置，包括依次相连的液氮罐、液氮泵、单向阀与压力传感器组成的测试单元、阻尼装置单元和调节单元。该系统实现了液体压力加载对气体压力加载的转换，能够测量压力、流量等参数，但不能测量液氮泵的进出口温升，也未考虑对泵体的保温，漏热较大且无法测量。

因此本领域技术人员致力于开发一种低漏热的真空绝热保护的小型低温液体泵扬程性能测试系统，能够对小型低温液体泵进出口的压力、温度等参数进行测量，同时满足直列式低温泵、穿舱式低温泵等多种类型泵体的安装要求，具备拆装、更换方便的特点。

发明内容

有鉴于现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、容易操作、安全可靠的低漏热的低温液体泵测试系统，能够实现在低温工作环境下稳定工作，用于对低温液体泵的各项性能测试，同时适用于对多种不同类型的低温液体泵的测试。

为实现上述目的，本发明提供了一种真空绝热保护的小型低温液体泵扬程性能测试系统，包括法兰盖板、真空罩、被测低温液体泵、真空泵、液氮储罐、敞口杜瓦瓶、进口管路和出口管路、压力传感器、温度传感器，其中，

所述法兰盖板与所述真空罩密封连接并共同构成真空腔，所述法兰盖板上设有抽真空接口，所述抽真空接口与所述真空泵连接；

所述被测低温液体泵悬挂安装于所述法兰盖板上，并位于所述真空腔内，所述进口管路和所述出口管路分别在所述法兰盖板上穿舱，所述进口管路的一端连接所述液氮储罐，另一端通过柔性过渡管连接所述被测低温液体泵，所述液氮储罐用于为所述被测低温液体泵提供低温测试流体；所述出口管路的一端通过柔性过渡管连接所述被测低温液体泵，另一端连接所述敞口杜瓦瓶，所述敞口杜瓦瓶接收被测低温泵流出的低温液体；所述进口管路包括进口管，所述出口管路包括出口管，所述进口管路和出口管路均由低温输液管组成；所述液氮储罐和所述敞口杜瓦瓶均位于所述真空腔的外部；

所述压力传感器被设置为经由毛细引压管在所述法兰盖板上穿舱后与所述被测低温液体泵的所述进口管路和所述出口管路连通；所述温度传感器采用卡套安装的方式插入到位于真空腔体内的所述被测低温液体泵的所述进口管路和所述出口管路中；在位于所述真空腔内部的所述出口管路上设有流量计，在所述敞口杜瓦瓶下方设有质量计。

进一步地，所述法兰盖板的中心位置处开有孔，并设有O型圈槽道及预紧螺纹沉孔，在所述O型圈槽道处设有橡胶O型圈，所述法兰盖板通过所述橡胶O型圈、卡箍与所述真空罩形成密封体系。

进一步地，所述被测低温液体泵为被测穿舱式低温液体泵或被测直列式低温液体泵。

进一步地，所述法兰盖板通过所述橡胶O型圈与所述穿舱式低温液体泵上的连接法兰或与悬挂有所述直列式低温液体泵的盲板密封连接。

进一步地，所述法兰盖板上还设有3个KF法兰接口，其中，分别用作所述抽真空接口，所述压力传感器的所述毛细引压管穿舱，所述温度传感器的信号线及电机电源线穿舱通道。

进一步地，所述进口管路和所述出口管路均由内管和套管组成杜瓦管结构，所述套管的底端与所述法兰盖板连接，所述内管与所述套管之间的间隔空间与所述真空腔相通。

进一步地，所述盲板通过内螺纹沉孔与固定板连接，共同构成所述被测直列式低温液体泵的悬挂支架，所述被测直列式低温液体泵悬挂在所述固定板上。

进一步地，所述固定板为镂空玻璃钢。

进一步地，所述压力传感器为差压计，位于常温大气环境中。

进一步地，包括2根柔性过渡连接管，其中所述柔性过渡连接管的一根的一端与真空腔内的所述进口管通过卡套连接，另一端与被测低温液体泵的进口通过VCR接口连接；所述柔性过渡连接管的另一根的一端与真空腔内的所述出口管通过卡套连接，另一端与被测低温液体泵的出口通过VCR接口连接。

进一步地，所述柔性过渡连接管为薄壁波纹管。采用波纹管相比于硬管具有可调节性和安装便捷的优点。

进一步地，在位于所述真空腔内部的所述进口管路及所述出口管路上均包裹有多层绝热材料(MLI)，以在真空的基础上进一步减小漏热。

进一步地，在位于所述真空腔外部的所述进口管路及所述出口管路上包覆橡塑棉。

本发明具有如下有益的技术效果：

1.本发明采用真空泵实现真空腔内的高真空条件，为被测低温液体泵提供良好的绝热环境；法兰盖板被设置为不直接接触输送低温液体的管路，减少了管路对法兰盖板的漏热；通过对真空腔内外的管路分别包裹绝热材料，从而进一步减小漏热；

2.本发明通过在测试系统中设置压力和温度传感装置，能够对小型低温液体泵进出口的压力、温度等参数进行测量，实现对低温液体泵的各项性能测试；同时通过将温度传感器插入到位于真空腔体内的被测低温液体泵进出口管路中，以及将低温流量计布置于真空腔内的排液管路上，使得测量的数据更准确；

3.本发明使用柔性过渡连接管连接被测低温液体泵的进口和出口，使得测试系统具有可调节性并且安装便捷；

4.本发明同时满足了直列式低温泵、穿舱式低温泵等多种类型泵体的安装要求，拆装、更换方便；

5.本发明的小型低温液体泵性能测试系统结构简单、容易操作、安全可靠。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的一个优选实施例的低温液体泵测试系统的结构示意图；

图2为本发明的一个优选实施例的低温液体泵测试系统的法兰盖板处的剖视结构示意图；

图3为本发明的一个优选实施例的低温液体泵测试系统的法兰盖板上进口管路或出口管路剖视结构示意图；

图4为本发明的另一个优选实施例的低温液体泵测试系统的局部结构示意图；

附图标记：1：电机，2：连接法兰，3：法兰盖板，4：真空罩，5：进口管，6：出口管，7：毛细引压管，8：KF法兰接口，9：把手，10：卡箍，11：套筒，12：进口管路，13：被测穿舱式低温液体泵，14：VCR接口，15：接插件，16：出口管路，17：流量计，18：温度传感器，19：压力传感器，20：阀门，21：液氮储罐，22：敞口杜瓦瓶，23：为质量计，24：真空泵，25：固定板，26：被测直列式低温液体泵，27：柔性过渡连接管，28：盲板，29：套管，30：内管，31：O型圈槽道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示的一种小型低温液体泵性能测试系统，包括电机1、法兰盖板3、真空罩4、被测穿舱式低温液体泵13、真空泵24、液氮储罐21、敞口杜瓦瓶22、进口管路12、出口管路16、柔性过渡连接管27等。

以法兰盖板3为核心载体，被测穿舱式低温液体泵13悬挂安装于法兰盖板3上，法兰盖板3上设有进口管路12和出口管路16，进口管路12和出口管路16在法兰盖板3上穿舱，进口管路12包括进口管5，出口管路16包括出口管6，进口管路12和出口管路16均由低温输液管组成。法兰盖板3上还设有3个KF法兰接口8和2个把手9，其中一个KF接口用做抽真空接口，一个KF接口用于压力传感器19的毛细引压管7穿舱，另一个KF接口用于温度传感器信号线及电机电源线穿舱。

法兰盖板3通过橡胶O型圈和卡箍10与真空罩4共同构成真空腔，所述法兰盖板上设有抽真空接口，所述抽真空接口与所述真空泵24连接，真空泵24实现真空腔内的高真空条件，为被测穿舱式低温液体泵13提供良好的绝热环境。液氮储罐21为被测穿舱式低温液体泵13提供低温测试流体，敞口杜瓦瓶22用于接收被测低温泵流出的低温液体。进口管路12用于连接液氮储罐21和被测穿舱式低温液体泵13，出口管路16用于连接被测穿舱式低温液体泵13和敞口杜瓦瓶22。压力传感器19为差压计，位于常温大气环境中，经毛细引压管7穿舱后与被测低温液体泵13的进口管路12、出口管路16连通；温度传感器18采用卡套安装方式插入到位于真空腔体内的被测穿舱式低温液体泵13的进出口管路中；温度流量计17布置于真空腔内的排液管路上；质量计23布置于敞口杜瓦瓶22下方；两根柔性过渡连接管27一端分别与真空腔内的进口管5及出口管6用卡套连接，另一端分别与被测低温液体泵的进口、出口用VCR接口14连接。

如图2所示，法兰盖板3中心位置设有开孔，并设有O型圈槽道31及预紧螺纹沉孔，被测穿舱式低温液体泵13包括连接法兰2和套筒11，法兰盖板3与连接法兰2通过橡胶O型圈密封连接，连接法兰2与套筒11连接，法兰盖板3通过橡胶O型圈与卡箍10与真空罩4构成密封体系。

如图3所示，低温液体进口管5和出口管6均由内管30和套管29组成杜瓦管结构，所述内管30不与法兰盖板3直接连接，而是在套管29的顶端面过渡焊接，所述套管29的底端与法兰盖板3连接，内管30与套管29之间的间隔空间与真空腔相通。

在按照上述布置安装穿舱式低温液体泵并连接好各个管路和连线之后，在位于真空腔内部的进口管路12和出口管路16上包裹多层绝热材料(MLI)，以在真空的基础上进一步减小漏热；在位于真空腔外部的进口管路12和出口管路16上包覆橡塑棉，之后完成法兰盖板与真空罩密封连接。

在穿舱式低温液体泵开始工作之前，先打开真空泵24抽取真空腔体内的空气，达到一定的真空度确保低温液体泵的绝热情况，再打开阀门20，通过液氮储罐21从进口管5通入一定压力的低温气体，排出泵内和管路当中的空气，之后再通入低温液体进行预冷。预冷进行了一段时间之后，管路中充满液氮，这时再打开电机1，运转被测穿舱式低温液体泵13。在经过一段时间待管路换热稳定之后，从温度传感器18、压力传感器19、流量计17及质量计23上采集实时数据，了解穿舱式低温液体泵的运行情况和漏热情况，并通过进出口的压差计算被测低温液体泵的扬程，通过进出口温差计算漏热，通过流量计17和质量变化得到被测泵的流量。

实施例2

本发明不仅适用于电机置于腔外的长轴低温液体泵，如实施例1所述的穿舱式低温液体泵，也适用于直列式低温液体泵。如图4所示，将实施例1中的被测穿舱式低温液体泵从法兰盖板3上拆卸下来，将盲板28安装在法兰盖板3上，通过橡胶O型圈密封连接将法兰盖板3中心的穿舱孔封住。在法兰盖板3底端上安装固定板25，将被测直列式低温液体泵26安装在固定板25上，利用VCR接口14将柔性波纹管27连接至被测直列式低温液体泵26的进出口上。被测直列式低温液体泵26的电源线与各传感器引压管或电信号引线在法兰盖板3通过KF法兰接口上穿舱。之后在位于真空腔内部的管路上包裹多层绝热材料(MLI)，在位于真空腔外部的管路上包覆橡塑棉，最后将法兰盖板3安装到真空罩4上完成密封。固定板25采用的是四氟材质，板上打有多个孔，可减小被测直列式低温液体泵26到上方常温区域的漏热。低温液体泵工作之前的排空和预冷准备以及工作时的操作与实施例1一致。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施方式。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。