真空系统应用——空间模拟腔体

来源:普发真空中国

  华沙的等离子物理学和激光微熔研究所(IFPiLM)进行基础等离子物理学研究。在欧盟第七研究框架计划的赞助下,该研究所在开发和检验电力空间推进系统。

  这些电力空间推进系统——由于它们的有效成分,即离子推进器或等离子推进器——采用的是类似于传统火箭系统的射流力原理。

  传统的火箭系统必须运载大量燃料来产生充分的推进力,而电力推进系统使用电力场将小粒子加速至高速度,并从推进器以极高速度发射出。这种高排出速度大大地减少了所需的燃料的量。离子推进器的这种特性使得它们非常适合于校正卫星的位置。

  虽然相对于传统推进系统,离子推进器只产生相对较低的推力,但是它们能够一次产生数月不间断的推进力。从而可以为推进的宇宙飞船不断地加速。

真空系统应用——空间模拟腔体

图1:真空腔室

  相比传统的火箭推进系统的另一个特殊特点是,离子推进器只在太空或在真空中工作。

  因此,在开发过程中测试离子推进器的性能时,需要创造与太空类似的条件。这就要求能够产生与太空同样压力条件的测试系统。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这种系统必须能够确保推进器在最大推力下工作时,都能持续模拟太空中的环境。

  这造就了对真空系统的大体积要求:

  试验舱必须大到足够容纳推进器。

  干式前级泵系统抽速必须大于450 m³/h,以便能够在十分钟内形成1×10-2 hPa的前级真空压力。

  需要抽速约2900 l / s(对于氮气)和高压缩的涡轮分子泵作为高真空泵系统。必须要能够在不到三小时内获得≤ 1×10-6 hPa的最终压力。

  需要基于PLC的控制器来控制系统的手动和自动测试。

  真空解决方案

  普发真空开发的真空解决方案为了满足这种应用的具体需求而定制,并且满足IFPiLM制定的规范:

  为此专门设计了体积为2 m³ 的水平圆柱形真空室。该真空室具有经过玻璃珠喷砂处理的内部,能够减小来自表面的脱气率,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为从而获得快速的抽真空能力。具有快速开关机构的不锈钢门使客户能够轻松进出真空室。真空室装配有各种法兰,为客户提供了连接附加组件的广泛选择。客户还要求整个真空室有±25 mm的高度调节。

  一台磁悬浮涡轮分子泵 HiPace 3400 MC 被选为高真空泵,以确保可以获得所需的真空、抽速和清洁度。由于可靠性高,无润滑ACG600 罗茨泵被用作前级泵。

真空系统应用——空间模拟腔体

图2:控制面板

真空系统应用——空间模拟腔体

图3:IFPiLM检测霍尔推进器

  安装了基于PLC的控制器,用于操作整体系统。所有试验步骤可以通过数据可视化进行监控,控制器可以保存测试过程中记录的所有数据。

  方案优势:

  定制的真空解决方案

  基于智能控制器,具有一系列模拟模式

  干泵系统,保证最大清洁度

  高抽速确保在最短时间内达到指定的真空环境

  通过使用高能效的泵降低运营成本

  普发真空工程师在现场对整体系统的专业调试

真空系统应用——空间模拟腔体

图4:前级真空泵组

真空系统应用——空间模拟腔体

图5: HiPace MC 涡轮分子泵