一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置，用于低溫火箭發動機或動力輸送系統地面試驗。由程序控制器、數據采集處理器、壓力傳感器組成推進劑貯箱壓力測量和指令生成系統，根據需要設定保險閥門回座壓力為Pmin，開啟壓力為Pmax，感知推進劑貯箱壓力值P，并根據這三個值的大小關系生成“開”或“關”數字指令；由低溫氣動閥門、孔板組成指令執行系統，執行開啟放氣或關閉動作。可保證增壓過程中壓力滿足Pmin≤P≤Pmax。若應用于高溫氣體增壓的推進劑貯箱，只需將低溫氣動閥門更換為可在高溫氣體環境工作的閥門即可。本發明使用設備技術成熟，提高系統可靠性、適應性和使用率，減少設備及維護成本，提高人機交互水平。
【專利說明】一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種智能控制排氣裝置，主要用于低溫火箭發動機或增壓輸送系統地 面試驗，可模擬箭上低溫貯箱保險閥門的排氣工作過程，屬于低溫火箭動力系統試驗技術。
【背景技術】
[0002] 我國CZ-XX系列運載火箭X子級發動機及新一代運載火箭主動力發動機均采用液 氫液氧作為推進劑，為減輕貯箱結構質量提高火箭有效載荷，推進劑貯箱設計時內壓承載 能力均采用較小的冗余系數，為確保低溫推進劑加注至飛行結束全過程中貯箱的安全，防 止貯箱超壓，貯箱均安裝低溫保險閥門，這種閥門均為特定型號設計，開啟壓力和回座壓力 因型號而異。與地面試驗使用的其它工業閥門相比較，由于低溫保險閥門使用要求的特殊 性，其活動部件及密封件可正常工作次數十分有限。
[0003] 在發動機或推進劑增壓輸送系統地面試驗時，為有效模擬飛行過程貯箱氣枕壓力 控制效果，需要對箭上這種保險活門工作時的排氣過程進行模擬。同時，為了提高地面中貯 箱的使用效率，增強其保險活門對于不同任務要求的適應性，有必要開發一種可方便調節 開啟壓力和回座壓力的箭上保險閥門模擬裝置。
【發明內容】
[0004] 本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種箭上保險閥門排氣過 程的模擬裝置，模擬不同型號的箭上保險閥門排氣過程，使地面試驗系統無需使用箭上保 險閥門，并且試驗系統貯箱可實現箭上不同壓力范圍控制的目的，提高裝置的通用性。
[0005] 本發明的技術方案是：一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置，由程序控制器、 數據采集處理器、電纜、壓力傳感器、低溫氣動閥門、連接管路、孔板、二位五通電磁閥、減壓 閥、氮氣瓶組成。其中，程序控制器、數據采集處理器、電纜、壓力傳感器組成貯箱壓力測量 和指令生成系統；由孔板限制排氣氣體流量；由低溫氣動閥門、連接管路、電磁閥、減壓閥 和氮氣瓶組成指令執行機構。
[0006] 系統工作時，在數據處理設備中，根據具體試驗任務要求，設定保險閥門回座壓力 為Pmin，開啟壓力為P_ :壓力傳感器通過連接管路與貯箱連接，數據處理設備與壓力傳感器 通過電纜連接，從而感知推進劑貯箱壓力值為P并轉換為電信號；比較P值與P min、Pmax的 大小，當貯箱壓力升高，P > Pmax時，生成"開"數字指令，當貯箱壓力降低，P < Pmin時，生 成"關"數字指令，其余情況下，不生成指令；數據處理器將"開"或"關"數字指令通過電纜 傳遞給程序控制器，程序控制器根據數字指令為電磁閥提供或斷開24V直流電源，從而開 啟或關閉氮氣操縱氣；氮氣源由氮氣瓶提供，經減壓閥減壓至4. 5?5. 5MPa作為低溫氣動 閥門操縱氣，進入二位五通電磁閥，當電磁閥門開啟后，氮氣通過管路進入低溫氣動閥門開 腔，使氣動閥打開，當電磁閥門關閉后，氮氣通過管路進入氣動閥門關腔，使氣動閥門關閉； 孔板孔徑的大小根據需模擬的保險閥門開啟時的流通直徑確定，氣動閥門打開的情況下， 貯箱內氣體經過連接管路、氣動閥門和孔板，排入大氣，貯箱壓力降低，氣動閥門關閉的情 況下，不排放氣體；經過上述過程，使貯箱壓力滿足Pmin < P < Pmax，達到模擬箭上保險閥門 工作過程的目的。
[0007] 本發明可用于模擬推進劑溫度為20?300K范圍內的貯箱保險閥門，若用于高溫 氣體增壓的貯箱保險閥門模擬，只需將低溫氣動閥門改裝為高溫氣體環境下可靠工作的氣 動閥門即可，對我國目前運載型號的液氫、液氧及煤油地面試驗系統貯箱均可使用。
[0008] 本發明與現有技術相比的有益效果是：
[0009] (1)本發明可通過數據處理器簡便設定Pmin和Pmax值，采用智能測控系統測量貯箱 壓力，并與設定的Pmin和Pmax值比較生成閥門"開"或"關"指令，提高了人機交互水平，從而 便于在同一套系統上實現多種型號保險閥門排氣過程控制的模擬，進而可以使同一貯箱系 統實現多工況的試驗，提高了試驗系統的適應性和系統利用率，節約了試驗成本并縮短系 統轉換時間。
[0010] (2)本發明使用的低溫氣動閥門、孔板、電磁閥、減壓閥等設備，在地面試驗中均廣 泛運用，可靠性高，閥門及密封件可保證正常動作次數遠大于箭上保險閥門，且生產成本遠 低于箭上保險閥門，從而提高了試驗系統的可靠性并降低系統維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明的組成結構示意圖；
[0012] 圖中：1.推進劑貯箱、2.程序控制器、3.數據采集處理器、4.電纜、5.壓力傳感 器、6.低溫氣動閥門、7.連接管路、8.孔板、9.二位五通電磁閥、10.減壓閥、11.氮氣瓶。
【具體實施方式】
[0013] 如圖1所示，本發明主要由程序控制器2、數據采集處理器3、電纜4、壓力傳感器 5、低溫氣動閥門6、連接管路7、孔板8、二位五通電磁閥9、減壓閥10、氮氣瓶11組成。其 中，程序控制器2、數據采集處理器3、電纜4、壓力傳感器5組成推進劑貯箱1壓力測量和指 令生成系統；由孔板8限制排氣氣體流量；由低溫氣動閥門6、連接管路7、電磁閥9、減壓閥 10和氮氣瓶11組成指令執行機構。
[0014] 本發明工作時，首先在數據采集處理器3中設定保險閥門回座壓力為Pmin，開啟壓 力為P max ;壓力傳感器5感知推進劑貯箱1壓力值為P并轉換為電信號；數據采集處理器3 比較P值與Pmin、P max的大小，當推進劑貯箱壓力升高，P > Pmax時，生成"開"數字指令，當貯 箱壓力降低，P < Pmin時，生成"關"數字指令，其余情況下，不生成指令；"開"或"關"數字 指令通過電纜4傳遞給程序控制器2,程序控制器2根據數字指令為電磁閥9提供或斷開 24V直流電源，從而開啟或關閉氮氣操縱氣；氮氣源由氮氣瓶11提供，經減壓閥10減壓至 4. 5?5. 5MPa作為低溫氣動閥門6的操縱氣，進入二位五通電磁閥9,當電磁閥門9開啟后， 氮氣通過連接管路7進入低溫氣動閥門6開腔，使氣動閥6打開，當電磁閥門9關閉后，氮氣 通過管路7進入氣動閥門6關腔，使氣動閥門6關閉；氣動閥門6打開的情況下，推進劑貯 箱1內氣體經過連接管路7、氣動閥門6和孔板8,排入大氣，推進劑貯箱1壓力降低，氣動閥 門6關閉的情況下，不排放氣體；經過上述過程，使推進劑貯箱1壓力滿足P min < P < Pmax， 達到模擬箭上保險閥門工作過程的目的。孔板8孔徑的大小根據模擬的保險閥門開啟時的 流通直徑及不同試驗工況確定。
【權利要求】
1. 一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置，其特征在于：由程序控制器（2)、數據采集 處理器（3)、電纜（4)、壓力傳感器（5)、低溫氣動閥門（6)、連接管路（7)、孔板（8)、二位五 通電磁閥（9)、減壓閥（10)、氮氣瓶（11)組成。其中，程序控制器（2)、數據采集處理器（3)、 電纜（4)、壓力傳感器（5)組成推進劑貯箱⑴壓力測量和指令生成系統；由孔板⑶限制 排氣氣體流量；由低溫氣動閥門（6)、連接管路（7)、電磁閥（9)、減壓閥（10)和氮氣瓶（11) 組成指令執行機構。
2. 根據權利要求1所述的一種箭上保險閥門排氣過程的模擬裝置，其特征在于：裝置 工作時，首先在數據采集處理器（3)中設定保險閥門回座壓力為P min，開啟壓力為Pmax;壓力 傳感器（5)感知推進劑貯箱（1)壓力值為P并轉換為電信號；數據采集處理器（3)比較P 值與P min、P_的大小，當推進劑貯箱壓力升高，P > P_時，生成"開"數字指令，當貯箱壓力 降低，P < Pmin時，生成"關"數字指令，其余情況下，不生成指令；"開"或"關"數字指令通 過電纜⑷傳遞給程序控制器（2)，程序控制器（2)根據數字指令為電磁閥（9)提供或斷開 24V直流電源，從而開啟或關閉氮氣操縱氣；氮氣源由氮氣瓶（11)提供，經減壓閥（10)減 壓至4.5?5. 5MPa作為低溫氣動閥門（6)的操縱氣，進入二位五通電磁閥（9)，當電磁閥 門（9)開啟后，氮氣通過連接管路（7)進入低溫氣動閥門（6)開腔，使氣動閥（6)打開，當 電磁閥門（9)關閉后，氮氣通過管路（7)進入氣動閥門（6)關腔，使氣動閥門（6)關閉；氣 動閥門（6)打開的情況下，推進劑貯箱（1)內氣體經過連接管路（7)、氣動閥門（6)和孔板 (8)，排入大氣，推進劑貯箱（1)壓力降低，氣動閥門（6)關閉的情況下，不排放氣體；經過上 述過程，使推進劑貯箱（1)壓力滿足P min < P < Pmax。
【文檔編號】G01M15/02GK104122092SQ201310146937
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月25日 優先權日:2013年4月25日
【發明者】趙耀中, 尹奇志, 瞿騫, 劉玉濤, 劉海生, 尚宇, 王森, 王永超, 董少斐, 王鹍, 葛紹嶺, 王璐 申請人:北京航天試驗技術研究所