CN104989701B - 一种超高压挤压式伺服系统的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，包括，等效模拟管路，并联在超高压挤压式伺服系统中的电爆阀两端，一端连接充气嘴接口，另一端连接减压阀在线测试口，用于等效模拟电爆阀，进行高压氦气源的高压挤压性能试验。本发明在高压氦气源已装配电爆阀的状态下，通过在电爆阀两端并联的测试装置进行高压氦气挤压试验，电爆阀的承压、气密封性能均能得到考核，地面试验的测试覆盖性完整。

Description

一种超高压挤压式伺服系统的试验装置

技术领域

本发明涉及火箭伺服系统的试验领域，特别是一种超高压挤压式伺服系统的试验装置。

背景技术

超高压挤压式伺服系统是火箭伺服系统不可缺少的关键单机，它的工作功率是除火箭发动机以外功率最大的。它的工作特性好坏对伺服系统乃至全火箭姿态控制起决定性作用。火箭飞行时伺服系统高压氦气源上的电爆阀由电爆管起爆，推动电爆阀内的切刀切断隔板形成氦气通路，高压氦气源贮存的高压氦气(60MPa)由此通路到达减压阀，通过减压阀减压后(24MPa)施加至伺服挤压式液压源的气腔侧，推动活塞挤压油腔侧，产生高压液压工作能源。电爆阀为一次性使用元件，价格昂贵，不能在试验中消耗，因此高压氦气源的高压氦气挤压性能在地面试验中必须用一种试验装置替代电爆阀工作进行测试。

传统的试验装置是由异径转接头、高压软管、高压气控开关阀等组装成的试验管路。该试验管路连接高压氦气源时必须先将电爆阀拆下，电爆阀拆后留出的两端接口分别连接试验管路，完成高压氦气挤压试验，试验后将试验管路装置拆卸后再装配电爆阀。此种方法造成电爆阀部分的承压、气密封性能不能在高压挤压试验中考核。其次，试验管路装置的管路长达6米，各种异径、多角度转换的接头多，高压软管弯曲曲面较多，对高压气路产生了较大的流阻，不能等效电爆阀的直通气路，使高压氦气挤压性能检测只具参考性，不能提供准确的性能参数。第三，试验管路装置呈散态布设在地面，无法作为固化工装进行定位装配。第四，高压氦气源中的高压气体泄压通过增压台的充压管路针阀调节逆向卸放，影响增压台针阀寿命。

发明内容

本发明主要要解决的技术问题为：提供一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，克服现有技术的试验方法未能考验电爆阀部分的承压、气密封性能，地面试验的测试覆盖性不完整的问题。

本发明的技术方案为：

一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，包括，等效模拟管路，并联在超高压挤压式伺服系统中的电爆阀两端，一端连接充气嘴接口，另一端连接减压阀在线测试口，用于等效模拟电爆阀，进行高压氦气源的高压挤压性能试验。

进一步地，等效模拟管路中包括，充气嘴三通接口，具有三条分支，第一分支连接充气嘴接口，第二分支连接高压氦气进气，第三分支连接充气端高压硬管的接口；充气端高压硬管，一端连接充气嘴三通接口，另一端连接高压气控开关阀；高压气控开关阀，一端连接充气端高压硬管，另一端连接出气端高压硬管组件，用于等效模拟电爆阀；出气端高压硬管组件，一端连接高压气控开关阀，另一端连接减压阀在线测试口。

进一步地，安装座，作为高压气控开关阀的安装固定座，安装在高压氦气源的安装板上。

进一步地，等效模拟管路中包括，气路电磁阀，作为连接高压气控开关阀的压缩空气气路的接通与断开控制。

进一步地，等效模拟管路中，充气嘴三通接口包括充气嘴转接头、异径三通；充气嘴转接头一端带双道密封槽，装上密封圈后通过外螺纹可以旋入充气嘴接口，充气嘴转接头的另一端为接管嘴；异径三通的第一端焊接球头和外套螺母，与充气嘴转接头的接管嘴连接，第二端加工接管嘴与充气端高压硬管组件连接，第三端加工接管嘴与高压氦气进气的进气软管连接。

进一步地，充气端高压硬管组件一端为外套螺母并焊接球头，可与充气嘴三通接口直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与高压气控开关阀进气端连接。

进一步地，安装座定位在高压氦气源的安装板上并将安装座底部与高压氦气源的安装板上零件发生干涉的部分予以去除。

进一步地，出气端高压硬管组件一端外套螺母并焊接球头，可与减压阀在线测试口直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与高压气控开关阀出气端连接。

进一步地，还包括，卸压及回收管路，与减压阀的出口连接。

进一步地，卸压及回收管路中包括三通、高压软管、用于卸压的电磁阀；三通第一端与减压阀出口的高压软管连接，第二端与挤压式液压源的气腔入口连接，第三端连接电磁阀并通过高压软管与测试大厅的氦气回收管路连接。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1.在高压氦气源已装配电爆阀的状态下，通过在电爆阀两端并联的测试装置进行高压氦气挤压试验，电爆阀的承压、气密封性能均能得到考核，地面试验的测试覆盖性完整。

2.最短管长、最少曲面及接口管路的低流阻气路可以等效模拟电爆阀的工作气路状态。

3.等效模拟装置可以装配固定在高压氦气源上，实现定位装配。

4.试验后的高压气体得以安全的泄压及回收。

附图说明

图1示出了本发明的高压电爆阀等效模拟装置外形图；

图2示出了本发明的高压电爆阀等效模拟装置工作原理图；

图3示出了本发明的高压电爆阀等效模拟装置在高压氦气源上的俯视图；

图4示出了本发明的高压电爆阀等效模拟装置在高压氦气源上的左视图。

具体实施方式

本发明的技术方案是：一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，模拟箭上挤压式伺服系统工作气源状态的电爆阀工作状态。在高压氦气源已装配电爆阀的状态下，利用高压氦气源上充气嘴接口、减压阀在线测试口作为等效模拟装置的两端接口，使等效模拟装置并联装在电爆阀的高压气路上；用不锈钢硬管组件替代高压软管，同时在不锈钢硬管一端加工锥螺纹，直接与高压气控开关阀本体连接，硬管另一端焊接异径球头加外套螺母，直接与充气嘴接口、在线测试口的接管嘴连接，最短管长和最少空间曲面的设计大大减少了管路长度及流阻；将高压气控阀固定在金属块体上，与不锈钢硬管组件形成一个整体工装，利用高压氦气源的安装板狭小空间进行三维仿真，设计安装座，安装座可以装配固定在高压氦气源上，实现等效模拟装置的定位装配；在减压阀的出口气路上分支出一路，连接到低压回收系统中，通过电磁阀控制完成氦气挤压试验后的高压气体泄压排放并回收。

如图1、图2所示，本发明的一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，包括充气嘴三通接口2，充气端高压硬管3、高压气控开关阀4、异形金属安装座5、出气端高压硬管组件6、高压气控开关阀驱动气路电磁阀14。

充气嘴三通接口2的三条分支分别连接充气嘴进气口、60MPa高压氦气进气(这部分进气用于在实验时给试验装置的管内充压)、充气端高压硬管接口；其用途为将电爆阀的进气端并联分支出一路给等效模拟装置的输入口。充气嘴三通接口由充气嘴转接头、异径三通组合而成，充气嘴转接头一端带双道密封槽，装上密封圈后通过外螺纹可以旋入充气嘴接口；充气嘴转接头另一端为37°接管嘴。异径三通第一端焊接37°球头+M22外套螺母，与充气嘴转接头的接管嘴连接，第二端加工37°接管嘴与充气端高压硬管组件3连接，第三端加工37°接管嘴(此为通用标准管路连接件)与高压氦气的进气软管连接。

充气端高压硬管组件3一端为外套螺母并焊接球头，可以与充气嘴三通接口2直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与高压气控开关阀4进气端连接。NPT直通一端为3/8〃(英寸)锥螺纹与美标的高压气控开关阀进气口连接，另一端为9/16〃内螺纹孔；调节螺母为环状带左旋3/8〃内螺纹，可以拧在高压硬管的锥螺纹上，在锥螺纹上的位置可以微量调整；锁紧螺母一端为9/16〃外螺纹，可以旋入NPT直通9/16〃一端。调节螺母与锁紧螺母配合可以微量调节高压硬管伸入NPT直通(NPT是美国标准的60°锥管螺纹件)的长度，可以适应不同个体的高压氦气源。

高压气控开关阀4作为60MPa高压氦气的通路开关阀，其工作的驱动由压缩空气的接通与断开控制，在地面试验中等效模拟电爆阀的接通与断开工作。

安装座5作为高压气控开关阀的安装固定座，同时安装座5也安装在高压氦气源的安装板上，整个试验装置依托该安装座连接为一个整体。由于高压氦气源产品的可利用空间十分有限，为了防止发生干涉，本装置在高压氦气源的安装位置首先采用三维模拟仿真技术，将高压气控开关阀及安装固定座初步定位高压氦气源的安装板上，再将固定座底部与伺服氦气源安装板上零件发生干涉的部分予以去除，固定好高压气控开关阀及固定座后，通过现场取样，完成高压气控开关阀两端的不锈钢硬管连接定位及焊接。

出气端高压硬管组件6一端外套螺母并焊接球头，可以与减压阀在线测试口直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与高压气控开关阀出气端连接。NPT直通一端为3/8〃锥螺纹与美标的高压气控开关阀出气口连接，另一端为9/16〃内螺纹孔；调节螺母为环状带左旋3/8〃内螺纹，可以拧在高压硬管的锥螺纹上，在锥螺纹上的位置可以微量调整；锁紧螺母一端为9/16〃外螺纹，可以旋入NPT直通9/16〃一端。调节螺母与锁紧螺母配合可以微量调节高压硬管伸入NPT直通的长度，可以适应不同个体的高压氦气源。

高压气控开关阀驱动气路电磁阀14作为压缩空气气路的接通与断开控制，电磁阀的开关信号由测控系统程序控制。

卸压及回收管路15作为氦气挤压试验后的高压卸压及氦气回收，由三通、高压软管、电磁阀组成。三通一端与减压阀出口的高压软管连接，另一端与挤压式液压源的气腔入口连接，剩下的一端连接卸压电磁阀并通过高压软管与测试大厅的氦气回收管路连接，当氦气挤压试验完成后，接通卸压电磁阀，可以将挤压式液压源的气腔及其管路压力卸压至氦气回收管路中。再接通高压气控开关阀，可以将高压氦气源及其管路压力卸压至氦气回收管路中。整个试验管路的高压氦气均完成卸压，可以安全实施其他工作。

超高压挤压式伺服系统的试验装置解决了在高压氦气源已装配电爆阀的状态下，可以进行高压氦气挤压试验，使电爆阀的承压、气密封性均得到考核，高压氦气源在地面试验中的测试覆盖性完整。低流阻气路的管路设计可以等效模拟电爆阀的工作气路状态。等效模拟装置可以装配固定在伺服氦气源上，实现固化工装进行定位装配。在使用超高压挤压式伺服系统的试验装置条件下，可以准确地检测高压氦气源的工作性能。检测工作完成后可以安全卸压，进行超高压挤压式伺服系统的试验装置拆卸工作。

使用本发明装置的试验方法为：1、先将本装置固定在伺服氦气源上，进气端与充气嘴连接，出气端与减压阀在线测试口连接。2、压缩空气加至高压气控开关阀的电磁阀进气端，启动氦气挤压试验程序，电磁阀按照指令接通气路驱动高压气控开关阀开启。3、60MPa高压氦气从高压气瓶中通过本装置中的高压气控开关，经由本发明的装置进入减压阀进气端，进行伺服系统的试验。在80s试验程序中，电爆阀两端始终承受高压，气密性也得到考核。4、试验程序结束时电磁阀按照指令关闭气路，高压气控开关阀关闭来自高压气瓶的60MPa高压氦气。5、运行卸压程序，分别将减压阀出口端和高压气瓶端的高压气体卸压回收至低压管路。超高压氦气挤压试验完成。

附图标记说明：1.高压气瓶、2.充气嘴三通接口、3.充气端高压硬管组件、4.高压气控开关阀、5.异形金属安装座、6.出气端高压硬管组件、7.高压氦气源、8.充气嘴、9.电爆阀、10.减压阀在线测试口、11.减压阀、12.挤压式液压源气腔侧、13.挤压式液压源油腔侧、14.高压气控开关阀的驱动压缩空气电磁阀、15.卸压及回收管路。

Claims (10)

1.一种超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，包括，

等效模拟管路，并联在超高压挤压式伺服系统中的电爆阀两端，一端连接充气嘴接口，另一端连接减压阀在线测试口，用于等效模拟电爆阀，进行高压氦气源的高压挤压性能试验。

2.根据权利要求1所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述等效模拟管路中包括，

充气嘴三通接口(2)，具有三条分支，第一分支连接所述充气嘴接口，第二分支连接高压氦气进气，第三分支连接充气端高压硬管(3)的接口；

充气端高压硬管(3)，一端连接充气嘴三通接口(2)，另一端连接高压气控开关阀(4)；

高压气控开关阀(4)，一端连接充气端高压硬管(3)，另一端连接出气端高压硬管组件(6)，用于等效模拟电爆阀；

出气端高压硬管组件(6)，一端连接高压气控开关阀(4)，另一端连接所述减压阀在线测试口。

3.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，包括，安装座(5)，作为高压气控开关阀的安装固定座，安装在高压氦气源的安装板上。

4.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述等效模拟管路中包括，气路电磁阀(14)，作为连接高压气控开关阀(4)的压缩空气气路的接通与断开控制。

5.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述等效模拟管路中，充气嘴三通接口包括充气嘴转接头、异径三通；所述充气嘴转接头一端带双道密封槽，装上密封圈后通过外螺纹可以旋入所述充气嘴接口，充气嘴转接头的另一端为接管嘴；异径三通的第一端焊接球头和外套螺母，与充气嘴转接头的接管嘴连接，第二端加工接管嘴与充气端高压硬管连接，第三端加工接管嘴与高压氦气进气的进气软管连接。

6.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，充气端高压硬管(3)一端为外套螺母并焊接球头，与充气嘴三通接口(2)直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与高压气控开关阀(4)进气端连接。

7.根据权利要求3所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述安装座(5)定位在高压氦气源的安装板上并将所述安装座(5)底部与高压氦气源的安装板上零件发生干涉的部分予以去除。

8.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述出气端高压硬管组件(6)一端外套螺母并焊接球头，与所述减压阀在线测试口直接连接，另一端加工为锥螺纹，配套NPT直通、锁紧螺母、调节螺母，与所述高压气控开关阀(4)出气端连接。

9.根据权利要求2所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，还包括，卸压及回收管路(15)，与减压阀的出口连接。

10.根据权利要求9所述的超高压挤压式伺服系统的试验装置，其特征在于，所述卸压及回收管路中包括三通、高压软管、用于卸压的电磁阀；所述三通第一端与减压阀出口的高压软管连接，第二端与挤压式液压源的气腔入口连接，第三端连接所述电磁阀并通过高压软管与测试大厅的氦气回收管路连接。