低溫檢測閥門的研討和檢測

低溫檢測閥門的研討和檢測

*，超流氦的粘度為零。要在30個(gè)大氣壓的情況下，將超流氦密封在很小的腔體里，其難度是可想而知的。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需要的溫度和壓力控制，zui初的設(shè)計(jì)采用了JPL特殊設(shè)計(jì)的閥門。
    *，超流氦的粘度為零。要在30個(gè)大氣壓的情況下，將超流氦密封在很小的腔體里，其難度是可想而知的。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需要的溫度和壓力控制，zui初的設(shè)計(jì)采用了JPL特殊設(shè)計(jì)的閥門。將實(shí)驗(yàn)腔和閥門遠(yuǎn)離，兩者用直徑為0.25mm的毛細(xì)管相連結(jié)。一般情況下，閥門的工作溫度為4.2K.并且，在低溫下，要求閥門應(yīng)在從30個(gè)大氣壓到飽和壓力的范圍內(nèi)的任意壓力下均能打開。

閥門在實(shí)驗(yàn)過程中是關(guān)閉的。打開閥門所需要的壓力事先可以通過彈簧調(diào)節(jié)。閥門共有3個(gè)毛細(xì)管與之相連，如所示。分別為進(jìn)氣口、出氣口和加壓管道。閥門的關(guān)鍵部位為密封件，其包括底座和針頭，閥門的設(shè)計(jì)是*按照為了便于更換底座和針頭而定的。這樣，可以通過大量的測試來選擇合適底座和針頭。由于閥門的密封*是靠底座和針頭的接觸和變形來完成的。一般來說，密封面的尺寸非常小。要密封住超流氦，就要求密封面的光潔度非常好。通過對底座和針頭的密封面進(jìn)行特殊拋光處理，使密封面達(dá)到了鏡面的效果。在100倍電子顯微鏡下觀察，密封面上應(yīng)無任何雜質(zhì)和加工的痕跡，如所示。從中僅可以看到金屬的表面結(jié)構(gòu)。

由于實(shí)驗(yàn)需要閥門在從30個(gè)大氣壓到飽和壓力的任意壓力下均能打開，并能*密封住超流氦，所以閥門的開關(guān)特性是zui關(guān)鍵的一環(huán)。因此在77K和300K的溫度下，對閥門的流量特性進(jìn)行了測試。

閥門的工作原理如下：一般情況下，在加壓口3加上一定的壓力，壓力迫使波紋管收縮，將閥門密封件之一的底座與針頭分離，實(shí)驗(yàn)用的高純度氦氣就由進(jìn)氣口1由氣源進(jìn)入，并通過出氣口2進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔中，如所示。

電子顯微鏡下的部分密封件表面，材料為高純無氧銅（OFHC）在空間實(shí)驗(yàn)中，由于可靠性的緣故，對兩套不同形式的密封件進(jìn)行了測試。它們的結(jié)構(gòu)分別示于和。密封件結(jié)構(gòu)示意圖在流量特性的測試中，采用4He作為工質(zhì)。為了測量出閥門在大范圍流量下的流動特性，采用氦質(zhì)譜檢漏儀作為流量測量設(shè)備。為了充分了解閥門的流量特性。在77K和300K的溫度下，進(jìn)行了以下兩種情況的測量：1.實(shí)驗(yàn)腔連接在出氣口，氦氣從進(jìn)氣口進(jìn)入，從出氣口進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔；2.實(shí)驗(yàn)腔連接在進(jìn)氣口，氦氣從出氣口進(jìn)入，從進(jìn)氣口進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔。