[发明专利]一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能控制排气装置，主要用于低温火箭发动机或增压输送系统地面试验，可模拟箭上低温贮箱保险阀门的排气工作过程，属于低温火箭动力系统试验技术。

背景技术

我国CZ-XX系列运载火箭X子级发动机及新一代运载火箭主动力发动机均采用液氢液氧作为推进剂，为减轻贮箱结构质量提高火箭有效载荷，推进剂贮箱设计时内压承载能力均采用较小的冗余系数，为确保低温推进剂加注至飞行结束全过程中贮箱的安全，防止贮箱超压，贮箱均安装低温保险阀门，这种阀门均为特定型号设计，开启压力和回座压力因型号而异。与地面试验使用的其它工业阀门相比较，由于低温保险阀门使用要求的特殊性，其活动部件及密封件可正常工作次数十分有限。

在发动机或推进剂增压输送系统地面试验时，为有效模拟飞行过程贮箱气枕压力控制效果，需要对箭上这种保险活门工作时的排气过程进行模拟。同时，为了提高地面中贮箱的使用效率，增强其保险活门对于不同任务要求的适应性，有必要开发一种可方便调节开启压力和回座压力的箭上保险阀门模拟装置。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置，模拟不同型号的箭上保险阀门排气过程，使地面试验系统无需使用箭上保险阀门，并且试验系统贮箱可实现箭上不同压力范围控制的目的，提高装置的通用性。

本发明的技术方案是：一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置，由程序控制器、数据采集处理器、电缆、压力传感器、低温气动阀门、连接管路、孔板、二位五通电磁阀、减压阀、氮气瓶组成。其中，程序控制器、数据采集处理器、电缆、压力传感器组成贮箱压力测量和指令生成系统；由孔板限制排气气体流量；由低温气动阀门、连接管路、电磁阀、减压阀和氮气瓶组成指令执行机构。

系统工作时，在数据处理设备中，根据具体试验任务要求，设定保险阀门回座压力为P_min，开启压力为P_max：压力传感器通过连接管路与贮箱连接，数据处理设备与压力传感器通过电缆连接，从而感知推进剂贮箱压力值为P并转换为电信号；比较P值与P_min、P_max的大小，当贮箱压力升高，P＞P_max时，生成“开”数字指令，当贮箱压力降低，P＜P_min时，生成“关”数字指令，其余情况下，不生成指令；数据处理器将“开”或“关”数字指令通过电缆传递给程序控制器，程序控制器根据数字指令为电磁阀提供或断开24V直流电源，从而开启或关闭氮气操纵气；氮气源由氮气瓶提供，经减压阀减压至4.5～5.5MPa作为低温气动阀门操纵气，进入二位五通电磁阀，当电磁阀门开启后，氮气通过管路进入低温气动阀门开腔，使气动阀打开，当电磁阀门关闭后，氮气通过管路进入气动阀门关腔，使气动阀门关闭；孔板孔径的大小根据需模拟的保险阀门开启时的流通直径确定，气动阀门打开的情况下，贮箱内气体经过连接管路、气动阀门和孔板，排入大气，贮箱压力降低，气动阀门关闭的情况下，不排放气体；经过上述过程，使贮箱压力满足P_min≤P≤P_max，达到模拟箭上保险阀门工作过程的目的。

本发明可用于模拟推进剂温度为20～300K范围内的贮箱保险阀门，若用于高温气体增压的贮箱保险阀门模拟，只需将低温气动阀门改装为高温气体环境下可靠工作的气动阀门即可，对我国目前运载型号的液氢、液氧及煤油地面试验系统贮箱均可使用。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明可通过数据处理器简便设定P_min和P_max值，采用智能测控系统测量贮箱压力，并与设定的P_min和P_max值比较生成阀门“开”或“关”指令，提高了人机交互水平，从而便于在同一套系统上实现多种型号保险阀门排气过程控制的模拟，进而可以使同一贮箱系统实现多工况的试验，提高了试验系统的适应性和系统利用率，节约了试验成本并缩短系统转换时间。

(2)本发明使用的低温气动阀门、孔板、电磁阀、减压阀等设备，在地面试验中均广泛运用，可靠性高，阀门及密封件可保证正常动作次数远大于箭上保险阀门，且生产成本远低于箭上保险阀门，从而提高了试验系统的可靠性并降低系统维护成本。

附图说明

图1为本发明的组成结构示意图；