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CN109612700B - 深冷高压环境下的零部件性能测试系统 - Google Patents

深冷高压环境下的零部件性能测试系统 Download PDF

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CN109612700B CN201811513272.6A CN201811513272A CN109612700B CN 109612700 B CN109612700 B CN 109612700B CN 201811513272 A CN201811513272 A CN 201811513272A CN 109612700 B CN109612700 B CN 109612700B
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Abstract

本发明的一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统，包括用于放置待测零部件的真空防护舱，真空防护舱连接高压气体供给系统和低温流体供给系统；高压气体供给系统包括依次连接的低压气瓶、低压截止阀、增压泵、高压截止阀、调压阀、高压截止阀，高压截止阀通过高压气体供给管路连接；低温流体供给系统包括依次连接的液体杜瓦、低温调压阀、低温高压截止阀，低温高压截止阀通过低温流体供给管路连接真空防护舱。本发明能够形成低温和高压的复合环境，对极端工况下的结构、材料性能判断不容易产生偏差。

Description

深冷高压环境下的零部件性能测试系统
技术领域
本发明涉及低温测试技术领域，具体是一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统。
背景技术
氢能可广泛应用于燃料电池车辆、发电、储能等方面。为了提高储氢密度，学者提出将高压气态储氢和低温液态储氢技术相结合，将传统车载液氢容器中工作压力较低的内层容器换成高压储氢中所用的复合材料气瓶，开发出低温高压复合储氢。但低温和高压共同作用形成的极端环境对容器、管路和控制阀门等零部件都提出了极高的性能要求，因而需要设计专用的低温、高压环境下性能测试分析平台，对深冷高压系列产品从样品试制、小试到后期产业化过程品质监控奠定基础。
而目前已有的低温测试系统只能提供常压或低压环境下的低温测量工况，例如超导材料力学性能测试用低温实验箱(中国专利，公开号CN102353582A)、多环境场下超导材料力学性能测试设备(中国专利，公开号CN106018062 A)等，无法形成低温和高压的复合环境，因此对极端工况下的结构、材料性能判断容易产生偏差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统，包括用于放置待测零部件的真空防护舱，真空防护舱连接高压气体供给系统和低温流体供给系统；高压气体供给系统包括依次连接的低压气瓶、低压截止阀、增压泵、第一高压截止阀、调压阀、第二高压截止阀，第一、第二高压截止阀通过高压气体供给管路连接；低温流体供给系统包括依次连接的液体杜瓦、低温调压阀、低温高压截止阀，低温高压截止阀通过低温流体供给管路连接真空防护舱。
其中，高压气体供给系统还连接用于泄放废弃气体的泄放系统。
其中，泄放系统包括依次连接的第三高压截止阀、第一温度传感器、空冷蒸发器，第三高压截止阀通过泄放管路连接真空防护舱。
其中，真空防护舱包括可拆卸连接的筒体和设置于筒体上的顶部盖板。
其中，筒体上设置吊耳。
其中，顶部盖板上设置有第二温度传感器和压力传感器接口。
其中，顶部盖板上设置有抽真空阀和第四高压截止阀。
其中，抽真空阀与顶部盖板之间设置第五高压截止阀。
其中，第一高压截止阀与调压阀之间还设置有高压缓冲气瓶。
其中，第一高压截止阀与调压阀之间还设置有压力表。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
本发明能够形成低温和高压的复合环境，对极端工况下的结构、材料性能判断不容易产生偏差。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统，包括用于放置待测零部件1的真空防护舱2，真空防护舱2连接高压气体供给系统和低温流体供给系统；高压气体供给系统包括依次连接的低压气瓶17、低压截止阀18、增压泵19、第一高压截止阀20、调压阀23、高压截止阀24，高压截止阀通过高压气体供给管路3连接；低温流体供给系统包括依次连接的液体杜瓦25、低温调压阀26、低温第二高压截止阀27，低温第二高压截止阀27通过低温流体供给管路4连接真空防护舱2。真空防护舱2还连接用于泄放废弃气体的泄放系统，泄放系统包括依次连接的第三高压截止阀29、第一温度传感器30、空冷蒸发器31，第三高压截止阀29通过泄放管路7连接真空防护舱2。真空防护舱2包括可拆卸连接的筒体13和设置于筒体13上的顶部盖板5。筒体13上设置吊耳15。顶部盖板5上设置有第二温度传感器9和压力传感器8，顶部盖板5上还设置有抽真空阀11和第四高压截止阀12。抽真空阀11与顶部盖板5之间设置第五高压截止阀10，第一高压截止阀20与调压阀23之间还设置有高压缓冲气瓶21。第一高压截止阀20与调压阀23之间还设置有压力表22。
依次开启低温流体供给系统和高压气体供给系统可在待测零部件1内部产生深冷高压环境，测试后待测零部件1内部的流体通过泄放管路7排出，泄放管路7与高压供给系统在真空防护舱2外相连。顶部盖板5与筒体13间采用可拆卸连接方式，更换待测件1时需要打开顶部盖板5，通过移动筒体13上的吊耳15将待测零部件暴露出来进行更换。高压气体供给管路3连接至待测零部件1上方，低温流体供给管路4连接至待测零部件1下方，防止低温流体倒流。
实施例1
-200℃+20MPa的深冷高压零部件性能测试：低温流体供给系统中采用液氮作为制冷源，即液体杜瓦25中存放液氮，高压气体供给系统采用高压氦气或氮气，即低压气瓶17中存放15MPa的氦气或氮气，通过配置相应气体的增压泵19使其压力升至20MPa或其他指定压力，并存放在高压缓冲气瓶21中，利用末端截止阀进行管路控制。测试开始时，首先通入低温流体、关闭高压气体供给管路3、开启泄放管路7对真空防护舱2内部管路和待测件进行预冷，当温度传感器30检测到温度已经达到预冷完成温度时，关闭泄放管路7和低温流体供给系统，此时待测件内部应当仍留有部分低温液体用以冷却后续高压气体，开启高压气体供给管路3产生低温高压复合工况，进而通过真空防护舱2压力传感器进行数据采集。
实施例2
-253℃+20MPa的深冷高压零部件性能测试：低温流体供给系统中采用液氢作为制冷源，即液体杜瓦25中存放液氢，高压气体供给系统采用高压氦气或氢气，即低压气瓶17中存放15MPa的氦气或氢气，通过配置相应气体的增压泵使其压力升至20MPa或其他指定压力，并存放在高压缓冲气瓶21中，利用末端截止阀进行管路控制，由于氢气具有易燃易爆特性，需要在电磁阀定位器、电路连接件等位置增加氮气正压防爆装置。测试开始时，首先通入低温流体、关闭高压气体供给管路3、开启泄放管路7对真空防护舱2内部管路和待测件进行预冷，当温度传感器30检测到温度已经达到预冷完成温度时，关闭泄放管路7和低温流体供给系统，此时待测件内部应当仍留有部分低温液体用以冷却后续高压气体，开启高压气体供给管路3产生低温高压复合工况，进而通过真空防护舱2压力传感器进行数据采集。
实施例3
其他低温和高压组合下的深冷高压零部件性能测试：将低温流体供给系统中的流体作为热媒液氦、液氢、液氮或其他常用制冷剂，将液体杜瓦25替换为制冷机，通过热媒将制冷机的冷量传至待测件。高压气体供给系统采用高压氦气，通过配置相应气体的增压泵使其压力升至20MPa或其他指定压力，并存放在高压缓冲气瓶21中，利用末端截止阀进行管路控制。
实施例4
零部件在深冷环境下的压力疲劳性能测试：首先通入低温流体对真空防护舱2内部管路和待测件进行预冷，当温度传感器30检测到温度已经达到预冷完成温度时，关闭泄放管路7和低温流体供给系统，此时待测件内部应当仍留有部分低温液体用以冷却后续高压气体，开启高压气体供给管路3产生低温高压复合工况，根据压力疲劳性测试需要设定截止阀24、压力调节阀23和泄放管路中截止阀29开启的时间和输出压力曲线。当高压缓冲气瓶21压力不足时，关闭截止阀24、开启增压泵19和低压截止阀18、高压截止阀20对高压缓冲气瓶21进行增压；当泄放管路中温度计30检测到温度低于一定阀值，判断当前待测件内的低温流体已被高压气体全部加热带走时，管路高压产生和泄放管路，重新开启低温管路注入低温流体进行降温，恢复低温后再开启高压和泄放管路继续进行压力循环。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：包括用于放置待测零部件(1)的真空防护舱(2)，真空防护舱(2)连接高压气体供给系统和低温流体供给系统，均通过真空防护舱内的管路接入待测零部件内部；高压气体供给系统包括依次连接的低压气瓶(17)、低压截止阀(18)、增压泵(19)、第一高压截止阀(20)、调压阀(23)、第二高压截止阀(24)，高压截止阀通过高压气体供给管路(3)连接；低温流体供给系统包括依次连接的液体杜瓦(25)、低温调压阀(26)、低温高压截止阀(27)，低温高压截止阀(27)通过低温流体供给管路(4)连接真空防护舱(2)。
2.根据权利要求1所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：高压气体供给系统还连接用于泄放废弃气体的泄放系统。
3.根据权利要求2所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：泄放系统包括依次连接的第三高压截止阀(29)、第一温度传感器(30)、空冷蒸发器(31)，第三高压截止阀(29)通过泄放管路(7)连接真空防护舱(2)。
4.根据权利要求1所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：真空防护舱(2)包括可拆卸连接的筒体(13)和设置于筒体(13)上的顶部盖板(5)。
5.根据权利要求4所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：筒体(13)上设置吊耳(15)。
6.根据权利要求4所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：顶部盖板(5)上设置有用于连接第二温度传感器(9)和压力传感器(8)的接口。
7.根据权利要求4所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：顶部盖板(5)上设置有抽真空阀(11)和第四高压截止阀(12)。
8.根据权利要求7所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：抽真空阀(11)与顶部盖板(5)之间设置第五高压截止阀(10)。
9.根据权利要求1所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：第一高压截止阀(20)与调压阀(23)之间还设置有高压缓冲气瓶(21)。
10.根据权利要求1所述的深冷高压环境下的零部件性能测试系统，其特征在于：第一高压截止阀(20)与调压阀(23)之间还设置有压力表(22)。
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