CN103670802B - 一种小气枕增压系统 - Google Patents

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本发明公开了一种小气枕增压系统，该系统采用了冗余设计，增压电磁阀在设定的时序条件下受贮箱压力反馈控制，在发动机启动初期，增压控制器控制主、辅增压电磁阀并监测贮箱内压力，当压力过低时，增压控制器控制主或辅增压电磁阀打开对贮箱应急增压，防止在小气枕条件下由于贮箱气枕压力衰减过快导致的发动机工作异常，保证发动机顺利启动，避免了单点故障，可以有效的提高增压系统的可靠性。

Description

一种小气枕增压系统
技术领域
本发明涉及一种小气枕增压系统，尤其涉及一种用于小气枕贮箱的具有应急启动功能的增压系统，属于推进剂管理技术领域。
背景技术
随着空间运输特别是商业航天需求的发展，可以安全、快速、机动的进出空间的小型运载器是未来航天领域的重要发展方向之一。这种运载器一般结构比较紧凑，推进剂贮箱及贮箱的初始气枕容积较小，随着发动机启动，推进剂流量迅速增加，这会导致贮箱内气枕压力迅速衰减，当贮箱气枕压力低于所需下限时，可能会影响发动机工作甚至导致提前关机。因此，需要在其常规增压系统上增加应急启动功能，当贮箱气枕压力在启动初期过低时对贮箱进行应急增压，保证发动机正常工作，提高可靠性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种小气枕增压系统，该系统具有良好的冗余性，避免了单点故障，可以有效提高增压系统的工作可靠性。
本发明的技术方案是：一种小气枕增压系统，由应急增压气瓶、过滤器、主增压电磁阀、辅增压电磁阀、主增压孔板、辅增压孔板、增压控制器、保险阀和压力传感器组成，主增压电磁阀与主增压孔板串联形成主增压控制通路，辅增压电磁阀与辅增压孔板串联形成辅增压控制通路，主增压控制通路与辅增压控制通路并联，其中主增压孔板和辅增压孔板接推进剂贮箱顶部，主增压电磁阀和辅增压电磁阀通过过滤器接应急增压气瓶，压力传感器安装在推进剂贮箱顶部用于测量推进剂贮箱的压力，增压控制器根据压力传感器的测量结果控制主增压电磁阀或辅增压电磁阀的开关。压力传感器采用三路并联备份设计。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：本发明的增压系统采用了冗余设计，增压电磁阀在设定的时序条件下受贮箱压力反馈控制，在发动机启动初期，增压控制器控制主、辅增压电磁阀并监测贮箱内压力，当压力过低时，增压控制器控制主或辅增压电磁阀打开对贮箱应急增压，防止在小气枕条件下由于贮箱气枕压力衰减过快导致的发动机工作异常，保证发动机顺利启动，避免了单点故障，可以有效的提高增压系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的系统组成原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明：
如图1所述，本发明由应急增压气瓶1、过滤器2、主增压电磁阀3、辅增压电磁阀4、主增压孔板5、辅增压孔板6、增压控制器7、保险阀8和压力传感器9组成，主增压电磁阀3与主增压孔板5串联形成主增压控制通路，辅增压电磁阀4与辅增压孔板6串联形成辅增压控制通路，主增压控制通路与辅增压控制通路并联，其中主增压孔板5和辅增压孔板6接推进剂贮箱顶部，主增压电磁阀3和辅增压电磁阀4通过过滤器2接应急增压气瓶1，压力传感器9安装在推进剂贮箱顶部用于测量推进剂贮箱的压力，增压控制器7根据压力传感器9的测量结果控制主增压电磁阀3或辅增压电磁阀4的开关。增压气瓶用于贮存应急增压用气体，一般采用高压轻质的气瓶，保压气体一般采用分子量较小且与介质相容性好的气体。
在发动机启动初期，增压控制器控制主、辅增压电磁阀并监测贮箱内压力，在渡过发动机启动段后，推进剂流量、增压气体流量、贮箱气枕压力均趋于稳定，此时主、辅增压电磁阀在增压控制器的控制下停止工作，由常规增压系统单独为贮箱增压；当压力过低时，主或辅增压电磁阀打开对贮箱应急增压，防止压力低于发动机所需压力下限，保证发动机顺利启动。
为了避免单点故障，防止由于增压电磁阀不开启造成的贮箱压力过低，采用主辅增压电磁阀并联的方案，辅增压电磁阀的设定下限略低于主电磁阀的设定下限，当主增压电磁阀不打开时，辅增压电磁阀打开增压，在达到设定上限后关闭；应急增压孔板分别串联于主/辅增压电磁阀后，实现流量调节作用；为了避免防止应急增压电磁阀开启后不关闭造成的贮箱破坏，在贮箱上设置有保险阀，其设计打开压力低于贮箱的最高使用压力，当贮箱压力超过打开压力时，保险阀打开排出箱内气体，直至箱内压力降至关闭压力时保险阀关闭。贮箱压力传感器为三路并联，并将输出结果进行“三取二”稳值处理，确保及时其中一个压力传感器出现故障，仍然可以正常控制电磁阀；应急启动功能通常用于在启动初期工作稳定程度较差的增压系统，常温气体加温增压系统、冷氦增压系统、自生增压系统等。
实施例：推进剂贮箱容积约为4000L，初始气枕容积约为3.5%，其常规增压系统为自生增压系统，在额定工况下自生增压气体可以满足发动机的压力需求，但实际工况中自生增压气体流量及温度可能偏低，这会导致贮箱内压力过低，影响发动机工作，因此需要增加应急启动系统；应急增压气瓶1采用小型金属气瓶，其单个容积为20L、工作压力为23MPa，应急增压气体采用高纯常温氦气；过滤器2安装于增压气瓶及增压电磁阀之间，对氦气进行过滤，防止多余物进入电磁阀造成卡滞或进入贮箱造成污染；主增压电磁阀3与辅增压电磁阀4并联，由增压控制器7控制其启闭，主增压电磁阀3的压力控制带略窄于辅增压电磁阀4，当主增压电磁阀3出现未开启的故障时，辅增压电磁阀4打开并为推进剂贮箱保压，为保证电磁阀动作灵敏可靠，该例中采用直动式电磁阀；主增压孔板5、辅增压孔板6分别串联于相应电磁阀后，实现流量调节作用；增压控制器7在发动机启动至启动后8s内接受箱压反馈控制主增压电磁阀3及辅增压电磁阀4的启闭；保险阀8安装于推进剂贮箱上底，在贮箱内压力过高时，保险阀打开排出多余气体；贮箱压力传感器9安装于推进剂贮箱上底，为三路并联，将贮箱内气枕压力测量结果反馈至增压控制器11，进行“三取二”稳值计算后对应急增压电磁阀实施控制。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (3)

1.一种小气枕增压系统，其特征在于：由应急增压气瓶(1)、过滤器(2)、主增压电磁阀(3)、辅增压电磁阀(4)、主增压孔板(5)、辅增压孔板(6)、增压控制器(7)、保险阀(8)和压力传感器(9)组成，主增压电磁阀(3)与主增压孔板(5)串联形成主增压控制通路，辅增压电磁阀(4)与辅增压孔板(6)串联形成辅增压控制通路，主增压控制通路与辅增压控制通路并联，其中主增压孔板(5)和辅增压孔板(6)接推进剂贮箱顶部，主增压电磁阀(3)和辅增压电磁阀(4)通过过滤器(2)接应急增压气瓶(1)，压力传感器(9)安装在推进剂贮箱顶部用于测量推进剂贮箱的压力，增压控制器(7)根据压力传感器(9)的测量结果控制主增压电磁阀(3)或辅增压电磁阀(4)的开关，保险阀(8)设置在推进剂贮箱上；
在发动机启动初期，增压控制器(7)控制主增压电磁阀(3)、辅增压电磁阀(4)并监测贮箱内压力，在渡过发动机启动段后，推进剂流量、增压气体流量、贮箱气枕压力均趋于稳定，此时主增压电磁阀(3)、辅增压电磁阀(4)在增压控制器(7)的控制下停止工作，由常规增压系统单独为贮箱增压；当压力过低时，主增压电磁阀(3)或辅增压电磁阀(4)打开对贮箱应急增压；
辅增压电磁阀(4)的设定下限略低于主增压电磁阀(3)的设定下限，当主增压电磁阀(3)不打开时，辅增压电磁阀(4)打开增压，在达到设定上限后关闭，主增压电磁阀(3)的压力控制带略窄于辅增压电磁阀(4)。
2.根据权利要求1所述的一种小气枕增压系统，其特征在于：所述主增压电磁阀(3)或辅增压电磁阀(4)为直动式电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种小气枕增压系统，其特征在于：所述压力传感器(9)采用三路并联备份设计。
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