CN103644868B - 一种金属膜盒的有效面积测量系统 - Google Patents

Abstract

一种金属膜盒的有效面积测量系统，包括：气源、自动配气台、压强传感器、固定座、顶杆和力传感器、数据采集装置、以及工控机，其中，气源、自动配气台、压强传感器以及固定座通过连接管路顺次连通，连通压强传感器与固定座的连接管路为第一管路；金属膜盒密封安装在固定座上，且其内腔通过固定座连通至第一管路；顶杆设置在金属膜盒的顶面上，一端与金属膜盒的顶面形成面接触，另一端连接至力传感器；数据采集装置连接至压强传感器和所述力传感器；所述工控机分别与数据采集装置和自动配气台连接。根据本发明的系统能够准确地测量金属膜盒的有效作用面积，并真实反映由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性。

Description

一种金属膜盒的有效面积测量系统

技术领域

本发明涉及运载火箭增压输送系统技术领域，具体地，涉及一种金属膜盒的有效面积测量系统。

背景技术

为了提供运载火箭增压输送系统中蓄压器及保险阀金属膜盒的关键尺寸参数，需要对金属膜盒端盖的有效面积进行测量。以往通常采用游标卡尺测量膜盒端盖半径的方式，通过面积公式计算得出端盖面积值。由于膜盒结构的复杂性，这种测量方式无法准确测量金属膜盒端盖的有效作用面积，而且无法反映由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性。

为此，如何准确地测量金属膜盒的有效作用面积成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种金属膜盒的有效面积测量系统，以准确地测量金属膜盒的有效作用面积，并实时反映由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案包括：

一种金属膜盒的有效面积测量系统，包括：气源、自动配气台、压强传感器、固定座、顶杆和力传感器、数据采集装置、以及工控机，其中，所述气源、自动配气台、压强传感器以及固定座通过连接管路顺次连通，其中，连通所述压强传感器与所述固定座的连接管路为第一管路；金属膜盒密封安装在所述固定座上，并且所述金属膜盒的内腔通过所述固定座连通至所述第一管路；所述顶杆设置在所述金属膜盒的顶面上，一端与所述金属膜盒的顶面形成面接触，另一端连接至所述力传感器；所述数据采集装置连接至所述压强传感器和所述力传感器，以分别采集来自所述压强传感器的压强反馈值和来自所述力传感器的压力反馈值；所述工控机分别与所述数据采集装置和所述自动配气台连接，以控制所述自动配气台的配气动作；并接收来自所述数据采集装置的压强反馈值和压力反馈值，根据所述压强反馈值和压力反馈值计算所述金属膜盒的有效面积，根据计算得到的有效面积生成数据曲线，并保存所述数据曲线。

优选地，所述固定座包括固定底座和环形压盘，其中，所述固定底座包括圆柱部和位于所述圆柱部一端的凸缘部，所述凸缘部自所述圆柱部的外圆周沿所述固定底座的径向向外突出、并与所述圆柱部一体形成，所述金属膜盒安装在所述圆柱部的另一端上；所述圆柱部的面向所述金属膜盒的顶面上形成有沿所述固定底座的径向自内向外布置且彼此间隔的第一凹入部和环形凹槽，其中，所述第一凹入部与所述金属膜盒的内腔连通，所述环形凹槽中设置有O形密封圈，用来密封所述金属膜盒的底面与所述圆柱部的顶面；所述凸缘部的远离所述圆柱部的底面形成有第二凹入部，所述第二凹入部内沿所述固定底座的轴向向外突出一连接部，所述连接部内部贯穿形成有连通所述第一凹入部与所述第一管路的连接腔；并且所述环形压盘套设于所述金属膜盒并压设在所述金属膜盒的突出部上，并通过螺钉固定连接至所述圆柱部的顶面，使得所述金属膜盒被固定地夹持在所述环形压盘与所述固定底座之间。

优选地，所述圆柱部的顶面上还形成有第三凹入部，所述环形凹槽和所述第三凹入部沿所述固定底座的径向自内向外顺序布置，并且所述金属膜盒的突出部安装在所述第三凹入部中。

优选地，顶杆包括圆柱形的杆部和接触部，其中，所述接触部位于所述杆部的一端，用于与所述金属膜盒的顶面形成面接触，并且所述接触部的直径比所述杆部的大；所述杆部的另一端连接至所述力传感器。

优选地，所述工控机通过预先设定的供气压力值来控制所述自动配气台的配气动作；并且在所述工控机接收到来自所述数据采集装置的压强反馈值和压力反馈值时，根据公式P=F/S来计算所述金属膜盒的有效面积，其中，P表示所述数据采集装置采集到的压强反馈值，F表示所述数据采集装置采集到的压力反馈值，S为所述金属膜盒的有效面积。

优选地，该金属膜盒的有效面积测量系统还包括设置在所述自动配气台与所述压强传感器之间的过滤器。

优选地，该金属膜盒的有效面积测量系统还包括设置在所述过滤器与所述压强传感器之间的截止阀。

根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统具备有益的技术效果，包括：

1.在根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统中，通过气体缓变压强和膜盒顶面的作用力值，利用压强定义公式实时计算金属膜盒的有效作用面积数据，能够准确地测量金属膜盒的有效作用面积，并真实反映由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性；

2.在根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统中，集成有自动配气台和数据采集装置，实现了试验系统控制自动化和数据采集自动化，提高了试验效率，保障了试验安全。

附图说明

图1为根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统的原理示意图；

图2为根据本发明的一个实施例的金属膜盒的有效面积测量系统的局部结构安装图；

图3为根据本发明一个实施例的顶杆的示意图；以及

图4为根据本发明的一个实施例的金属膜盒的有效面积测量系统中的固定底座的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统做进一步详细的说明。

如图1所述，在根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统中，通过测量金属膜盒容腔内的气体压强和顶面上的压力值，并利用压强定义公式P=F/S来实时地计算出金属膜盒8的有效作用面积数据S，并对数据曲线进行保存记录。从而能够准确地测量金属膜盒的有效作用面积，并真实地反映出由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性。

具体地，结合图1和图2，根据本发明一个实施例的金属膜盒的有效面积测量系统包括气源1、自动配气台2、过滤器3、截止阀4、压强传感器5、固定底座6、环形压盘7、顶杆9、力传感器10、数据采集装置11、以及工控机12。其中，

气源1、自动配气台2、过滤器3、截止阀4以及压强传感器5通过连接管路（如，金属管路）顺次连通。其中，气源1用来给系统供气，其中的气体可采用任何适用的压缩气体，对于本领域的技术人员来说，可以根据实际需要从现有技术中选择适用的气源，在此不做详细描述。用户通过工控机12来设定自动配气台2的供气压力值，以调节输出给金属膜盒8的压强，并使压强稳定变化，该自动配气台也采用现有的自动配气台，例如，计算机控制的多输出自动化配气台。过滤器3用来过滤气体，使之更纯净，因此，根据实际情况，过滤器3可以省略。在本优选实施例中，截止阀4主要是为了在测量结束时帮助管路进行泄压，根据实际情况，可以省略。传感器5用来测量连通至金属膜盒8内腔的连接管路中的气体的压强。

固定底座6和环形压盘7构成用来固定待测量的金属膜盒8的固定座。顶杆9设置在金属膜盒8的顶面上，顶杆的一端与金属膜盒8的顶面形成面接触，另一端连接至力传感器10，以便实时地测量施加在该顶面上的压力。如图3所示，在根据本发明的一个优选实施例中，顶杆9包括圆柱形的杆部91和接触部92，其中，接触部92位于杆部91的一端、并与之一体形成，用于与金属膜盒8的顶面形成面接触，并且接触部92的直径比杆部91的大；杆部91的另一端连接至力传感器10。在这里需要说明的是，在本实施例中，顶杆是直接放置在金属膜盒8的顶面上的，为使力传感器10能有效地测量到金属膜盒8的顶面上的力，该接触部的直径设计的比杆部的大，以便顶杆能够稳定地与金属膜盒的顶面形成面接触。但是，本领域技术人员能够理解的是，顶杆只要能保证一方面与金属膜盒的顶面形成面接触，另一方面能够连接至力传感器即可，其具体结构和形状不局限于此处描述的结构和形状。

数据采集装置11与压强传感器5和力传感器10相连，以便采集来自该压强传感器5的压强反馈值和来自力传感器10的压力反馈值。工控机12又与数据采集装置11和自动配气台2相连，一方面通过预先设定供气压力值的方式来控制自动配气台2的配气动作，从而使自动配气台2输出压强稳定变化的气体；另一方面接收来自数据采集装置11的压强反馈值和压力反馈值，根据压强反馈值和压力反馈值计算金属膜盒8的有效面积，并根据计算得到的有效面积生成数据曲线，同时保存所述数据曲线。

在如图2至图4所示的本发明的一个具体实施例中，固定底座6包括圆柱部61和位于圆柱部61一端的凸缘部62，凸缘部62自圆柱部61的外圆周沿固定底座的径向向外突出、并与圆柱部61一体形成（当然二者也可以单独设置，之后再连接在一起）。金属膜盒8安装在圆柱部61的另一端上。在圆柱部61的面向金属膜盒8的顶面上形成有沿固定底座6的径向自内向外布置且彼此间隔的第一凹入部63和环形凹槽64。其中，第一凹入部63与金属膜盒8的内腔连通，环形凹槽64中设置有O形密封圈13，用来密封金属膜盒8的底面与圆柱部61的顶面。凸缘部62的远离圆柱部61的底面形成有第二凹入部65，该第二凹入部65内沿固定底座6的轴向向外突出一连接部66，连接部66的内部贯穿形成有连通第一凹入部63与第一管路15的连接腔67。环形压盘7套设于金属膜盒8（即套装在金属膜盒的直径较小的圆柱部分上）并压设在金属膜盒8的突出部81上，并通过螺钉14固定连接至圆柱部61的顶面，从而使得金属膜盒8被固定地夹持在所述环形压盘7与所述固定底座6之间，而且，金属膜盒8的内腔通过第一凹入部63和连接腔67连通至第一管路15（该第一管路15为连通压强传感器5与固定底座6的连接管路）。

通过上面的布置，首先用环形压盘7将金属膜盒8固定于固定底座6上，并用顶杆9将金属膜盒顶面与力传感器10相连。然后用户通过工控机设定自动配气台2的供气压力值，气源1通过自动配气台2、过滤器3、截止阀4、压强传感器5、以及固定底座内部形成的腔（包括连接腔67和第一凹入部63）为金属膜盒的内腔缓慢增压。同时工控机12接收数据采集装置11上传的压强传感器反馈值P和力传感器反馈值F，利用压强定义公式（P=F/S）实时计算出金属膜盒的有效作用面积数据S，并对数据曲线进行保存记录，从而能够准确测量金属膜盒端盖的有效作用面积，并真实反映由工作压力连续变化导致的面积参数不稳定性。

在此，需要说明的是，根据本发明的金属膜盒的有效面积测量系统中的气源、自动配气台、过滤器、截止阀、压强传感器、力传感器是本领域技术人员根据本说明书中的描述能够从现有技术中容易地获得的，因此，在本发明不对这些部件各自的结构做具体的限定。同理，对于本说明书中未详细描述的其它内容，如，各个部件与连接管路之间的连接结构及连接方式、固定底座的支撑方式等，也是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，包括：气源(1)、自动配气台(2)、压强传感器(5)、固定座、顶杆(9)和力传感器(10)、数据采集装置(11)、以及工控机(12)，其中，

所述气源(1)、自动配气台(2)、压强传感器(5)以及固定座通过连接管路顺次连通，其中，连通所述压强传感器(5)与所述固定座的连接管路为第一管路(15)；

金属膜盒(8)密封安装在所述固定座上，并且所述金属膜盒(8)的内腔通过所述固定座连通至所述第一管路(15)；

所述顶杆(9)设置在所述金属膜盒(8)的顶面上，一端与所述金属膜盒(8)的顶面形成面接触，另一端连接至所述力传感器(10)；

所述数据采集装置(11)连接至所述压强传感器(5)和所述力传感器(10)，以分别采集来自所述压强传感器(5)的压强反馈值和来自所述力传感器(10)的压力反馈值；

所述工控机(12)分别与所述数据采集装置(11)和所述自动配气台(2)连接，以控制所述自动配气台(2)的配气动作；并接收来自所述数据采集装置(11)的压强反馈值和压力反馈值，根据所述压强反馈值和压力反馈值计算所述金属膜盒(8)的有效面积，根据计算得到的有效面积生成数据曲线，并保存所述数据曲线；

所述固定座包括固定底座(6)和环形压盘(7)，其中，

所述固定底座(6)包括圆柱部(61)和位于所述圆柱部(61)一端的凸缘部(62)，所述凸缘部(62)自所述圆柱部(61)的外圆周沿所述固定底座(6)的径向向外突出、并与所述圆柱部(61)一体形成，所述金属膜盒(8)安装在所述圆柱部(61)的另一端上；所述圆柱部(61)的面向所述金属膜盒(8)的顶面上形成有沿所述固定底座(6)的径向自内向外布置且彼此间隔的第一凹入部(63)和环形凹槽(64)，其中，所述第一凹入部(63)与所述金属膜盒(8)的内腔连通，所述环形凹槽(64)中设置有O形密封圈(13)，用来密封所述金属膜盒(8)的底面与所述圆柱部(61)的顶面；所述凸缘部(62)的远离所述圆柱部(61)的底面形成有第二凹入部(65)，所述第二凹入部(65)内沿所述固定底座(6)的轴向向外突出一连接部(66)，所述连接部(66)内部贯穿形成有连通所述第一凹入部(63)与所述第一管路(15)的连接腔(67)；并且

所述环形压盘(7)套设于所述金属膜盒(8)并压设在所述金属膜盒(8)的突出部(81)上，并通过螺钉(14)固定连接至所述圆柱部(61)的顶面，使得所述金属膜盒(8)被固定地夹持在所述环形压盘(7)与所述固定底座(6)之间。

2.根据权利要求1所述的金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，所述圆柱部(61)的顶面上还形成有第三凹入部(68)，所述环形凹槽(64)和所述第三凹入部(68)沿所述固定底座(6)的径向自内向外顺序布置，并且所述金属膜盒(8)的突出部(81)安装在所述第三凹入部(68)中。

3.根据权利要求1所述的金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，所述顶杆(9)包括圆柱形的杆部(91)和接触部(92)，其中，所述接触部(92)位于所述杆部(91)的一端，用于与所述金属膜盒(8)的顶面形成面接触，并且所述接触部(92)的直径比所述杆部(91)的大；所述杆部(91)的另一端连接至所述力传感器(10)。

4.根据权利要求1所述的金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，所述工控机(12)通过预先设定的供气压力值来控制所述自动配气台(2)的配气动作；并且在所述工控机(12)接收到来自所述数据采集装置(11)的压强反馈值和压力反馈值时，根据公式P＝F/S来计算所述金属膜盒(8)的有效面积，其中，P表示所述数据采集装置(11)采集到的压强反馈值，F表示所述数据采集装置(11)采集到的压力反馈值，S为所述金属膜盒(8)的有效面积。

5.根据权利要求1的金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述自动配气台(2)与所述压强传感器(5)之间的过滤器(3)。

6.根据权利要求5的金属膜盒的有效面积测量系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述过滤器(3)与所述压强传感器(5)之间的截止阀(4)。