RU2307774C2 - Method of removal of non-drainable residue of heat-transfer agent from hydraulic lines - Google Patents

Abstract

FIELD: spacecraft temperature control systems.

SUBSTANCE: proposed method is based on evaporation of heat-transfer agent and evacuation of vapor from hydraulic lines. Prior to evaporation, the hydraulic lines are evacuated to pressure not below pressure of heat-transfer agent saturated vapor. Then, lines are filled with fully evaporating component of heat-transfer agent (isooctane, for example) which is mixed with non-drained residue of heat-transfer agent and mixture thus obtained is drained. Thus, non-evaporated additives (heat-transfer agent components) are dissolved in fully evaporating component before removal of non-drainable residue by evaporation.

EFFECT: improved quality of cleaning the hydraulic lines from non-evaporating components of heat-transfer agent.

Description

Предлагаемое изобретение относится преимущественно к космической технике и предназначено для удаления из гидромагистралей системы терморегулирования (СТР) несливаемых остатков теплоносителя, содержащего в своем составе неиспаряющиеся вакуумированием компоненты (присадки).The present invention relates primarily to space technology and is intended to remove from hydraulic lines of the thermal control system (CTP) of non-leaking coolant residues containing in its composition non-vaporizing components (additives).

Известны способы удаления остатков жидкости из внутренних полостей гидравлических систем по ОСТ 92-0019-78 "Методы и режимы сушки изделий перед испытаниями на герметичность", заключающиеся в сушке поверхностей одним из известных методов: конвективным, температурным, температурно-вакумным (общим вакуумированием), односторонним вакуумированием, общим вакуумированием с прерывным инфракрасным прогревом, комбинированным.Known methods for removing residual liquid from the internal cavities of hydraulic systems according to OST 92-0019-78 "Methods and modes of drying products before leak testing", which consists in drying surfaces using one of the known methods: convective, temperature, temperature-vacuum (general vacuum), unilateral evacuation, general evacuation with intermittent infrared heating combined.

Известен способ осушки внутренних магистралей системы терморегулирования по патенту №2170608 (МПК: В01D 53/26), включающий многократные последовательные операции вакуумирования и наддува магистралей сухим газом, причем перед первым циклом вакуумирования измеряют внутренний объем системы после слива теплоносителя и температуру слитого теплоносителя, каждую операцию вакуумирования осуществляют до давления ниже давления насыщенных паров слитого теплоносителя при измеренной температуре, каждую операцию наддува системы сухим газом осуществляют после достижения в системе давления насыщенных паров при измеренной температуре.A known method of drying the internal highways of the temperature control system according to patent No. 2170608 (IPC: B01D 53/26), including multiple sequential vacuum and pressurization of the mains with dry gas, and before the first evacuation cycle, the internal volume of the system after draining the coolant and the temperature of the drained coolant are measured, each operation evacuation is carried out to a pressure below the saturated vapor pressure of the drained coolant at the measured temperature, each operation of the system pressurization with dry gas is carried out yayut in the system after reaching the saturated vapor pressure at the measured temperature.

Известен способ удаления теплоносителя из систем терморегулирования космических аппаратов патент №1830857 (МПК: B64G 1/50), заключающийся в сливе теплоносителя и последующем его выпаривании в вакуум через отводящий пар трубопровод при непрерывном измерении давления среды в системе терморегулирования, выпаривание теплоносителя в вакуум прекращают по достижении скачкообразного выравнивания давлений в системе терморегулирования и отводящем пары трубопроводе на уровне, равном или меньшем статического давления паров в отводящем трубопроводе, который выбран в качестве прототипа.There is a known method of removing coolant from the thermal control systems of spacecraft патент 1830857 (IPC: B64G 1/50), which consists in draining the coolant and then evaporating it into vacuum through a steam outlet pipe while continuously measuring the pressure of the medium in the thermal control system, evaporating the coolant into vacuum is stopped by achieving spasmodic pressure equalization in the temperature control system and the outlet pipe pair at a level equal to or less than the static vapor pressure in the outlet pipe, which is selected as a prototype.

Известные способы обладают одними и теми же нижеперечисленными недостатками.Known methods have the same disadvantages listed below.

Как правило, в состав теплоносителей космических аппаратов входят различные виды присадок: антиокислительные, антирадиационные и др. Например, теплоноситель ЛЗТК-2 ТУ 38.101388-79, широко применяемый в отрасли, состоит из изооктана эталонного, йодбензола и ионола в следующих соотношениях при стандартных условиях на 1000 см³:Typically, the composition of the spacecraft’s coolants includes various types of additives: antioxidant, anti-radiation, etc. For example, the LZTK-2 coolant TU 38.101388-79, which is widely used in the industry, consists of reference isooctane, iodine benzene, and ionol in the following ratios under standard conditions on 1000 cm ³ :

- 1000 см³ изооктана (100% весовых частей) - 691 г;- 1000 cm ^{3 of} isooctane (100% by weight) - 691 g;

- 10,184 см³ йодбензола (2,7% весовых частей) - 18,657 г;- 10.184 cm ^{3 of} iodine benzene (2.7% by weight) - 18.657 g;

- 0,512 см³ ионола (0,2% весовых частей) - 1,382 г.- 0.512 cm ³ ionol (0.2% by weight) - 1.382 g.

Эксперименты показали, что полное удаление несливаемых остатков теплоносителя испарением его невозможно. После удаления паров дальнейшее вакуумирование гидромагистрали СТР (значительно ниже давления упругости насыщенных паров, например, менее 1 мм рт.ст.) положительных результатов не дает. В местах скопления теплоносителя, после его испарения вакуумированием, образуется плотная масса, закупоривающая неплотности.The experiments showed that the complete removal of non-leaking coolant residues by evaporation of it is impossible. After vapor removal, further evacuation of the STR line (significantly lower than the elastic vapor pressure of saturated vapors, for example, less than 1 mm Hg) does not give positive results. In places of accumulation of the coolant, after its evaporation by vacuum, a dense mass is formed, clogging leaks.

В результате этого: во-первых - снижается качество контроля герметичности гидромагистрали СТР из-за закупорки неплотностей; во-вторых - повышается концентрация присадок (повышается плотность, изменяется физико-химический состав) вновь заправляемого теплоносителя за счет растворения во вновь заправленном теплоносителе неиспарившихся присадок после удаления испарением несливаемых остатков.As a result of this: firstly, the quality of the tightness control of the STP hydraulic line is reduced due to clogging of leaks; secondly, the concentration of additives increases (the density increases, the physicochemical composition changes) of the newly refilled coolant due to the dissolution of unevaporated additives in the newly refilled coolant after removal of unsalted residues by evaporation.

Кроме этого создание критического перегрева несливаемых остатков теплоносителя в гидромагистрали СТР без прогрева космического аппарата практически невозможно. Прогревать же космический аппарат в целом технически сложно осуществимо, а в некоторых случаях и недопустимо из-за аппаратуры с ограниченным по величине и времени температурным воздействиям.In addition, the creation of a critical overheating of non-leaking coolant residues in the STR line is practically impossible without heating the spacecraft. Warming up the spacecraft as a whole is technically difficult and, in some cases, unacceptable due to equipment with limited temperature and time effects.

Цель предлагаемого изобретения - повышение качества слива за счет удаления неиспаряющихся присадок (компонентов теплоносителя) из несливаемых объемов гидромагистрали СТР.The purpose of the invention is to improve the quality of the drain by removing non-volatile additives (coolant components) from the non-leaking volumes of the STR line.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в замене несливаемых остатков не полностью испаряющегося теплоносителя (после его слива) на несливаемые остатки полностью испаряющегося компонента теплоносителя, причем замена осуществляется до начала удаления несливаемых остатков испарением.The essence of the proposed invention is the replacement of non-leaking residues of a non-completely evaporating heat carrier (after draining it) with non-leaking residues of a completely evaporating heat-transfer component, and replacement is carried out before the removal of non-leaking residues by evaporation.

Ниже приведен пример практического осуществления заявляемого способа.The following is an example of the practical implementation of the proposed method.

Удаление несливаемых остатков теплоносителей типа ЛЗТК-2 ТУ 38.101388-79, изготовляемых на основе изооктана эталонного ГОСТ 12433-83, предлагаемым способом выполняют в следующей последовательности: после сборки схемы слива и ее проверки на герметичность открывают заправочно-дренажные устройства гидромагистрали, сливают теплоноситель одним из известных способов (преимущественно вытеснением сжатым газом, например, азотом) до прекращения слива жидкой фазы теплоносителя из гидромагистралей. Затем вакуумируют гидромагистрали СТР до давления выше давления насыщенности паров теплоносителя, например, для ЛЗТК-2 при его температуре 21°С вакуумируют до давления не ниже 40 мм рт.ст. Вакуумирование гидромагистрали ниже давления насыщенных паров нецелесообразно, так как это ведет к увеличению времени: сначала за счет необходимости испарения теплоносителя, затем за счет времени растворения неиспарившихся присадок в заправленном в гидромагистрали испаряющемся компоненте теплоносителя.The removal of non-leaking residues of coolants of the LZTK-2 TU 38.101388-79 type, manufactured on the basis of the isooctane of the standard GOST 12433-83, by the proposed method is performed in the following sequence: after assembling the drain circuit and checking for leaks, the filling and drainage devices of the hydraulic line are opened, and the coolant is drained by one of known methods (mainly by displacement by compressed gas, for example, nitrogen) until the discharge of the liquid phase of the coolant from the hydraulic lines ceases. Then, the STR lines are evacuated to a pressure higher than the saturation pressure of the coolant vapor, for example, for LZTK-2 at its temperature of 21 ° C, vacuum to a pressure of at least 40 mm Hg Evacuating the hydraulic line below the saturated vapor pressure is impractical, since this leads to an increase in time: first, due to the need to evaporate the coolant, then due to the time of dissolution of the unevaporated additives in the evaporating component of the coolant charged in the hydraulic line.

После этого заправляют гидромагистрали одним из известных способов (с дренажом или без дренажа) испаряющимся компонентом теплоносителя. Для ЛЗТК-2 это изооктан эталонный.After that, the hydraulic lines are filled with one of the known methods (with or without drainage) by the evaporating component of the coolant. For LZTK-2, this is a reference isooctane.

Изооктан эталонный испаряется без остатка, а осадки, выпавшие в результате испарения теплоносителя, растворяются в изооктане эталонном в течение промежутка времени, зависящим от нескольких основных факторов: площади контакта осадка с изооктаном, температуры и интенсивности обновления изооктана в области контакта с осадком (перемешивание).The reference isooctane evaporates without residue, and the precipitates resulting from the evaporation of the coolant dissolve in the reference isooctane over a period of time, depending on several main factors: the contact area of the precipitate with isooctane, the temperature and the rate of renewal of the isooctane in the area of contact with the precipitate (mixing).

Затем перемешивают изооктан с несливаемыми остатками жидкой фазы теплоносителя, используя гидронасосы СТР или гидронасосы заправочного устройства. Время перемешивания выбирается исходя из конкретной конструкции гидромагистрали СТР. После перемешивания, то есть уменьшения концентрации неиспаряющихся присадок в единице объема изооктана, сливают изооктан по методике, аналогичной сливу теплоносителя. Применяется также перемешивание кантованием, перемешивание на качающихся стендах, вибростендах и т.п.Then the isooctane is mixed with non-leaking residues of the liquid phase of the coolant using the PTP hydraulic pumps or the filling device's hydraulic pumps. The mixing time is selected based on the specific design of the STR line. After mixing, that is, a decrease in the concentration of non-volatile additives in a unit volume of isooctane, isooctane is drained by a method similar to draining the coolant. Mixing by canting is also used, mixing on swaying stands, vibration stands, etc.

Возможно многократное повторение цикла: вакуумирование - заправка изооктаном эталонным - перемешивание - слив изооктана. Количество циклов задается исходя из особенностей конструкции гидромагистрали СТР космического аппарата, а также требований к ней по наличию в гидромагистрали неиспаряющихся остатков теплоносителя.Multiple repeating of the cycle is possible: evacuation - refueling with isooctane reference - mixing - draining isooctane. The number of cycles is set based on the design features of the spacecraft STR line, as well as the requirements for it in the presence of non-evaporating coolant residues in the hydraulic line.

После этого вакуумируют гидромагистрали СТР до давления ниже давления насыщенных паров вторично заправленного в гидромагистраль полностью испаряющегося компонента теплоносителя (в нашем примере - изооктана эталонного), то есть выполняют вакуумную сушку гидромагистралей без их прогрева.After that, the STR lines are evacuated to a pressure lower than the saturated vapor pressure of the completely evaporating component of the coolant (in our example, the reference isooctane), which is secondarily charged into the hydraulic line, that is, the hydraulic lines are vacuum dried without heating them.

При использовании предлагаемого способа, по сравнению с известным, обеспечивается практически полное удаление несливаемых, как испаряющихся, так и неиспаряющихся остатков теплоносителя.When using the proposed method, in comparison with the known, provides almost complete removal of non-leaking, both evaporating and non-evaporating coolant residues.

Из известных автору источников патентных и информационных материалов не известна совокупность признаков заявляемому способу, поэтому заявитель склонен считать техническое решение, отвечающее признакам новизны.From the sources of patent and information materials known to the author, the totality of the features of the claimed method is not known, therefore, the applicant is inclined to consider a technical solution that meets the signs of novelty.

Настоящее техническое решение опробовано на предприятии и предполагается его использование при работах с ближайшим космическим аппаратом.This technical solution has been tested at the enterprise and its use is expected when working with the nearest spacecraft.

Claims (1)

Способ удаления из гидромагистралей несливаемых остатков теплоносителя, основанный на испарении теплоносителя и отводе пара, отличающийся тем, что перед испарением остатка теплоносителя и отводом пара гидромагистрали вакуумируют до давления выше давления насыщенных паров теплоносителя, заправляют гидромагистрали полностью испаряющимся компонентом теплоносителя, перемешивают его с неслитым остатком теплоносителя и сливают полученную смесь.A method of removing unsalvable coolant residues from hydraulic lines, based on the evaporation of the coolant and steam removal, characterized in that before evaporating the coolant residue and steam removal, the hydraulic lines are evacuated to a pressure above the saturated vapor pressure of the coolant, the hydraulic lines are filled with the completely evaporating coolant component of the coolant, mix and pour the resulting mixture.