一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置，用于低温火箭发动机或动力输送系统地面试验。由程序控制器、数据采集处理器、压力传感器组成推进剂贮箱压力测量和指令生成系统，根据需要设定保险阀门回座压力为Pmin，开启压力为Pmax，感知推进剂贮箱压力值P，并根据这三个值的大小关系生成“开”或“关”数字指令；由低温气动阀门、孔板组成指令执行系统，执行开启放气或关闭动作。可保证增压过程中压力满足Pmin≤P≤Pmax。若应用于高温气体增压的推进剂贮箱，只需将低温气动阀门更换为可在高温气体环境工作的阀门即可。本发明使用设备技术成熟，提高系统可靠性、适应性和使用率，减少设备及维护成本，提高人机交互水平。
【专利说明】一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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Pmin，开启压力为P_ :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、Pmax的 大小，当贮箱压力升高，P > Pmax时，生成"开"数字指令，当贮箱压力降低，P < Pmin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Pmin < P < Pmax，达到模拟箭上保险阀门 工作过程的目的。
[0007] 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。
[0008] 本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0009] (1)本发明可通过数据处理器简便设定Pmin和Pmax值，采用智能测控系统测量贮箱 压力，并与设定的Pmin和Pmax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。
[0010] (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。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的组成结构示意图；
[0012] 图中：1.推进剂贮箱、2.程序控制器、3.数据采集处理器、4.电缆、5.压力传感 器、6.低温气动阀门、7.连接管路、8.孔板、9.二位五通电磁阀、10.减压阀、11.氮气瓶。
【具体实施方式】
[0013] 如图1所示，本发明主要由程序控制器2、数据采集处理器3、电缆4、压力传感器 5、低温气动阀门6、连接管路7、孔板8、二位五通电磁阀9、减压阀10、氮气瓶11组成。其 中，程序控制器2、数据采集处理器3、电缆4、压力传感器5组成推进剂贮箱1压力测量和指 令生成系统；由孔板8限制排气气体流量；由低温气动阀门6、连接管路7、电磁阀9、减压阀 10和氮气瓶11组成指令执行机构。
[0014] 本发明工作时，首先在数据采集处理器3中设定保险阀门回座压力为Pmin，开启压 力为P max ;压力传感器5感知推进剂贮箱1压力值为P并转换为电信号；数据采集处理器3 比较P值与Pmin、P max的大小，当推进剂贮箱压力升高，P > Pmax时，生成"开"数字指令，当贮 箱压力降低，P < Pmin时，生成"关"数字指令，其余情况下，不生成指令；"开"或"关"数字 指令通过电缆4传递给程序控制器2,程序控制器2根据数字指令为电磁阀9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11提供，经减压阀10减压至 4. 5?5. 5MPa作为低温气动阀门6的操纵气，进入二位五通电磁阀9,当电磁阀门9开启后， 氮气通过连接管路7进入低温气动阀门6开腔，使气动阀6打开，当电磁阀门9关闭后，氮气 通过管路7进入气动阀门6关腔，使气动阀门6关闭；气动阀门6打开的情况下，推进剂贮 箱1内气体经过连接管路7、气动阀门6和孔板8,排入大气，推进剂贮箱1压力降低，气动阀 门6关闭的情况下，不排放气体；经过上述过程，使推进剂贮箱1压力满足P min < P < Pmax， 达到模拟箭上保险阀门工作过程的目的。孔板8孔径的大小根据模拟的保险阀门开启时的 流通直径及不同试验工况确定。
【权利要求】
1. 一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置，其特征在于：由程序控制器（2)、数据采集 处理器（3)、电缆（4)、压力传感器（5)、低温气动阀门（6)、连接管路（7)、孔板（8)、二位五 通电磁阀（9)、减压阀（10)、氮气瓶（11)组成。其中，程序控制器（2)、数据采集处理器（3)、 电缆（4)、压力传感器（5)组成推进剂贮箱⑴压力测量和指令生成系统；由孔板⑶限制 排气气体流量；由低温气动阀门（6)、连接管路（7)、电磁阀（9)、减压阀（10)和氮气瓶（11) 组成指令执行机构。
2. 根据权利要求1所述的一种箭上保险阀门排气过程的模拟装置，其特征在于：装置 工作时，首先在数据采集处理器（3)中设定保险阀门回座压力为P min，开启压力为Pmax;压力 传感器（5)感知推进剂贮箱（1)压力值为P并转换为电信号；数据采集处理器（3)比较P 值与P min、P_的大小，当推进剂贮箱压力升高，P > P_时，生成"开"数字指令，当贮箱压力 降低，P < Pmin时，生成"关"数字指令，其余情况下，不生成指令；"开"或"关"数字指令通 过电缆⑷传递给程序控制器（2)，程序控制器（2)根据数字指令为电磁阀（9)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（11)提供，经减压阀（10)减 压至4.5?5. 5MPa作为低温气动阀门（6)的操纵气，进入二位五通电磁阀（9)，当电磁阀 门（9)开启后，氮气通过连接管路（7)进入低温气动阀门（6)开腔，使气动阀（6)打开，当 电磁阀门（9)关闭后，氮气通过管路（7)进入气动阀门（6)关腔，使气动阀门（6)关闭；气 动阀门（6)打开的情况下，推进剂贮箱（1)内气体经过连接管路（7)、气动阀门（6)和孔板 (8)，排入大气，推进剂贮箱（1)压力降低，气动阀门（6)关闭的情况下，不排放气体；经过上 述过程，使推进剂贮箱（1)压力满足P min < P < Pmax。
【文档编号】G01M15/02GK104122092SQ201310146937
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】赵耀中, 尹奇志, 瞿骞, 刘玉涛, 刘海生, 尚宇, 王森, 王永超, 董少斐, 王鹍, 葛绍岭, 王璐 申请人:北京航天试验技术研究所