CN105424307A - 低温液压冲击试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温液压冲击试验方法，用于检验蓄压器在低温情况下承受大量级液压冲击的强度特性，其主要是基于一种低温液压冲击试验系统实现的，该系统主要由跌落冲击台、支架、波纹管压力腔、保温系统、压力监控单元等组成，压力腔被一波纹管分隔为外腔和内腔，该压力腔的外腔部分与玻璃钢轴连接，该外腔直接浸泡在充满液氮的保温系统中；内腔充满液氮，并与蓄压器连通。本发明利用冲击台配合波纹管实现了低温介质下的冲击，并通过简单的方法有效的解决了液氮在管道中的气化现象，模拟了真实的工况，能够有效地实现蓄压器的低温抗冲击试验，并可通过设定冲击台高度和抱闸时间等工作参数准确的设定压力冲击幅值，从而满足不同的测试需求。

Description

低温液压冲击试验方法

技术领域

本发明特别涉及一种低温液压冲击试验方法，其压力介质为液氮，可以应用于真实模拟火箭燃料输送管道中的压力冲击及考核管道上蓄压器的抗冲击性能。

背景技术

模拟火箭燃料输送管道中的压力冲击试验中，其模拟介质为液氮，用以真实地考核蓄压器的抗冲击性能，因液氮在正常试验环境下极容易气化，不能维持在液氮，故如何维持住液氮作为压力介质是个难题。

考虑到传统振动冲击台配合控制仪都是以加速度作为反馈，不直接控制压力信号，并且由于只做冲击试验，成本偏高。

此外，检测系统的电路一般不能直接耐受低温，会在低温环境下失效，并且，当传感器内存在大量的气体时，检测到的波峰会比实际小很多，脉宽也相对增大，不能真实的反应试验结果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种新型低温液压冲击试验方法，该方法具有测量准确，稳定性好，可控性强，真实模拟实际工况等优点。

本发明的另一目的在于提供一种简单的针对特殊低温的液压冲击试验系统，以特殊的思路减小对元器件、试验环境的苛刻要求。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供低温液压冲击试验系统，所述低温液压冲击试验系统包括分别作为动力源和传动元件的冲击台和波纹管压力腔，其中所述波纹管压力腔被波纹管分隔为内腔和外腔，所述波纹管外腔与玻璃钢轴连接，所述玻璃钢轴与所述冲击台的台面配合，所述外腔直接浸泡在充满不可压缩的流体介质的保温系统中；内腔充满不可压缩的流体介质，并与蓄压器连通，同时所述蓄压器中还填充有不可压缩的流体介质；所述保温系统用以冷却波纹管压力腔与压力监控系统；所述波纹管压力腔固定于支架上，支架与冲击台铁栈配合，玻璃钢轴将冲击台的冲击力有效的传递到波纹管压力腔内；

以一盲板取代所述蓄压器，并使所述盲板与所述内腔连通，并用力矩扳手紧固底部法兰的紧固件，且在所述盲板与所述内腔之间的液压输出管路上设置压力监控系统，用以监测该液压冲击试验系统内液压管路中的压力值；

向内腔施加一定压力，检测内腔气密性，保证无泄漏，并对内腔进行除湿处理；

向所述保温系统内通入不可压缩的流体介质，装满静置，吊出所述波纹管压力腔，进行底部法兰紧固件的松紧检查，保证力矩不变，把波纹管压力腔再次放到保温系统中浸泡；

打开第一截止阀和第二截止阀，调节第二流体介质罐的出口压力，由第二流体介质罐向内腔通入不可压缩的流体介质，同时检查内腔的压力，等到第二截止阀有不可压缩的流体介质喷出，关闭第二截止阀和第二流体介质罐；监测传感器压力，若压力上升超过规定值，则打开第一截止阀泄压，待压力下降到规定值以下并稳定后，继续打开第二流体介质罐，向内腔通不可压缩的流体介质，反复数次直至压力稳定在规定值，关闭第一截止阀和第二截止阀、以及第二流体介质罐；

设置所述冲击台的工作参数，以冲击台台面冲击所述玻璃钢轴；

根据所述压力监控系统显示的压力冲击幅值，调整所述冲击台的工作参数；

当所述压力冲击幅值和所述冲击台的工作参数达到试验要求后，卸去内腔的压力及不可压缩的流体介质，将保温系统中的不可压缩的流体介质放空，将波纹管压力腔吊出来，安装蓄压器，使所述蓄压器与所述内腔连通，所有螺钉定力矩，重复上述试验过程；

启动所述冲击台，使冲击台台面以之前相同的工作参数冲击所述玻璃钢轴，使填充于所述内腔和蓄压器内的不可压缩的流体介质对蓄压器的气腔产生挤压，从而形成压力冲击，并且，在试验过程中，还以所述压力监控系统监测每次冲击时所述蓄压器内的压力变化，直至试验结束。

一种低温液压冲击试验系统，其包括分别作为动力源和传动元件的冲击台和波纹管压力腔，其中所述波纹管压力腔被波纹管分隔为内腔和外腔，所述波纹管外腔与玻璃钢轴连接，所述玻璃钢轴与所述冲击台的台面配合，所述外腔直接浸泡在充满不可压缩的流体介质的保温系统中；内腔充满不可压缩的流体介质，并与蓄压器连通，同时所述蓄压器中还填充有不可压缩的流体介质；所述保温系统用以冷却波纹管压力腔与压力监控系统；所述波纹管压力腔固定于支架上，支架与冲击台铁栈配合，玻璃钢轴将冲击台的冲击力有效的传递到波纹管压力腔内

进一步地，所述波纹管压力腔吊挂在支架上，支架垂直安装于所述冲击台铁栈上，且所述玻璃钢轴设于所述冲击台台面正下方。

进一步地，所述蓄压器安装在波纹管压力腔最下方，所述蓄压器通过管道与蓄压器接口相连。

进一步地，所述保温系统外部包裹一层或多层保温泡棉，内部为一个敞口金属容器，金属容器内充满不可压缩的流体介质，并且金属容器和外部第一流体介质罐连接，保证持续的流体介质。

进一步地，所述压力监控系统包括：

安装在用以连通所述内腔和蓄压器之间的液压输出管路上的压力传感器，所述压力传感器安装于支架外部，与现场环境直接接触，所述压力传感器上包覆有保温层；

以及，与所述压力传感器连接的压力监控单元，所述压力监控单元为用于采集压力数据的数据采集仪。

进一步地，所述液压输出管路完全浸泡在不可压缩的流体介质中，液压输出管路采用不锈钢硬管作为传输管道。

进一步地，所述波纹管压力腔还包括与外腔相连通用于排气的第一截止阀、以及与内腔相连通用于控制第二流体介质罐向内腔中冲入不可压缩的流体介质第二截止阀。

进一步地，所述方法中向内腔施加一定压力具体为：

采用直接通入一定压力的不可压缩的流体介质的形式，一侧阀门注入不可压缩的流体介质，相对侧阀门打开，直至有稳定的不可压缩的流体介质流出；

反复的冷却所述内腔，冲压后静置一段时间，再次打开阀门放出气体，并继续冲压，直至阀门里面气化现象很微弱。

进一步地，所述不可压缩的流体介质为液氮。

进一步地，所述冲击台采用跌落式冲击台，且所述冲击台的工作参数包括冲击台台面的高度或抱闸时间。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)采用简单而有效的保温系统，整个波纹管压力腔和测量管道都浸泡在保温系统内，保温系统持续通入不可压缩的流体介质，有效的解决了内腔的和管路的气化现象，并且降低了对试验环境的要求；

(2)采用特殊的测量结构，输出管道完全浸泡在不可压缩的流体介质中，并采用不锈钢硬管作为传输管道，即解决了管道中的气化现象，又避免了管道应膨胀吸收冲击能量，保证了测量的可信度；同时降低了对传感器电路耐低温的要求；

(3)采用特定刚度的波纹管作为压力腔，消除了冲击过程中的内腔泄露问题，并且有很好的压缩性能；

(4)该低温液压冲击试验方法利用跌落式冲击台实现液压冲击，操作简单方便，能够有效地实现蓄压器的抗冲击试验，并可通过简单调整冲击台高度和抱闸时间等工作参数而准确设定压力冲击幅值，从而满足不同的精确测试需求。

附图说明

图1为本发明一具体实施例中低温液压冲击试验系统的结构示意图。

图2为本发明一具体实施例中低温液压冲击试验系统的实物结构示意图。

图3为图2的局部示意图。

附图标记说明：1-冲击台，2-玻璃钢轴，3-支架，4-压力监控单元，5-压力传感器，6-蓄压器，7-冲击台铁栈，8-第二流体介质罐，9-第二截止阀，10-第一截止阀，11-蓄压器接口，12-外腔，13-波纹管，14-保温系统，15-内腔，16-第一流体介质罐，17-密封圈，18-紧固件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1并结合图2、图3所示，本实施例涉及的一种低温液压冲击试验系统可用于测试管道上的蓄压器的抗流体介质冲击性能。支架3垂直固设于冲击台铁栈7上，并位于冲击台1的台面下方，外腔12与内腔15由波纹管13隔开，外腔12连接玻璃钢轴2与冲击台1的台面相作用，玻璃钢轴兼顾了良好的隔热性能和刚度，外腔12位于波纹管13靠近冲击台台面的一侧，且是敞口式的，完全与保温系统14中的不可压缩的流体介质相通，由第一流体介质罐16提供低压不可压缩的流体介质，内腔15位于波纹管13的另一侧，其与蓄压器6相连通，蓄压器6与外部的蓄压器接口11相连通，且内腔15由第二流体介质罐8提供一定高压不可压缩的流体介质，蓄压器6中装入一定压力的氦气(或其他可压缩的气体)，压力传感器5通过金属管道接在内腔15和保温系统14上，用以检测冲击压力，并与压力监控单元4连接。

其中，蓄压器6与内腔15通过密封圈17和紧固件18连接，需要反复检测其扭矩，第二截止阀9控制第二流体介质罐8与内腔15的通断，第一截止阀10控制加压过程中的排气。

优选地，本实施例中波纹管压力腔吊挂在支架3上，支架3垂直安装于冲击台铁栈7上，且玻璃钢轴2设于冲击台1台面正下方。蓄压器6安装在波纹管压力腔最下方，蓄压器6通过管道与蓄压器接口11相连。波纹管压力腔采用特定刚度的波纹管作为压力腔，消除了冲击过程中的内腔泄露问题，并且有很好的压缩性能。

保温系统14用于保证内腔15、外腔12与管路的低温环境，整个波纹管压力腔和测量管道都浸泡在保温系统14内。其中，保温系统14外部包裹一层或多层保温泡棉，内部为一个敞口金属容器，金属容器内充满不可压缩的流体介质，并且金属容器和外部第一流体介质罐16连接，保证持续的流体介质。

压力监控系统包括：

安装在用以连通内腔15和蓄压器6之间的液压输出管路上的压力传感器5，压力传感器5安装于支架3外部，与现场环境直接接触，压力传感器5上包覆有保温层，降低了对压力传感器电路耐低温的要求，大幅度节约成本；

以及，与压力传感器5连接的压力监控单元4，本实施例中压力监控单元4为用于采集压力数据的数据采集仪。

进一步地，液压输出管路完全浸泡在不可压缩的流体介质中，液压输出管路采用不锈钢硬管作为传输管道，即解决了管道中的气化现象，又避免了管道应膨胀吸收冲击能量，保证了测量的可信度。

波纹管压力腔包括与外腔12相连通用于排气的第一截止阀10、以及与内腔15相连通用于控制第二流体介质罐8向内腔中冲入不可压缩的流体介质第二截止阀9。

利用该低温液压冲击试验系统进行试验的方法包括以下步骤：

A.提供一冲击台1作为动力源，提供波纹管压力腔(包含内腔15、外腔12)作为传动元件，将支架3固定安装在冲击台铁栈7；将外腔12与玻璃钢轴2连接，玻璃钢轴2与冲击台台面1配合；

B.以一盲板取代蓄压器6，蓄压器6与外部的蓄压器接口11相连通，并用力矩扳手紧固波纹管压力腔底部法兰的密封圈17和紧固件18；

C.向内腔15施加一定压力，检测内腔气密性，保证无泄漏，并对内腔15进行除湿处理，；

D.由第一流体介质罐16向保温系统14内通入不可压缩的流体介质，装满静置，吊出波纹管压力腔(包含内腔15、外腔12)，进行底部法兰紧固件18的松紧检查，保证力矩不变，把波纹管压力腔再次放到保温系统14中浸泡；

E.打开第二截止阀9和第一截止阀10，调节第二流体介质罐8的出口压力，由第二流体介质罐8向内腔15通入不可压缩的流体介质，同时检查内腔的压力，等到第一截止阀10有流体介质喷出，关闭第二截止阀9和第二流体介质罐8；监测传感器压力5，若压力上升超过规定值，则打开第一截止阀10泄压，待压力下降到规定值以下并稳定后，继续打开第二流体介质罐8，向内腔15通不可压缩的流体介质，反复数次直至压力稳定在规定值，关闭第二截止阀9和第一截止阀10、第二流体介质罐8；

F.设置冲击台1的工作参数，工作参数包括冲击台台面的高度和抱闸时间，并启动冲击台，以冲击台台面1冲击玻璃钢轴2，根据压力监控单元4显示的压力冲击幅值，调整冲击台1的工作参数；

G.通过第一截止阀10卸去内腔15的压力及不可压缩的流体介质，将保温系统14中的不可压缩的流体介质放空，将波纹管压力腔吊出来，安装蓄压器6，使蓄压器6与内腔15连通，所有紧固件18定力矩，重复上述试验过程；

H.启动冲击台1，使冲击台台面1以之前相同的工作参数冲击玻璃钢轴2，使填充于内腔15和蓄压器6内的不可压缩的流体介质对蓄压器6的气腔产生挤压，从而形成压力冲击，并且在试验过程中，还以压力监控单元4监测每次冲击时蓄压器6内的压力变化，直至试验结束。

其中，步骤C具体为：

采用直接通入一定压力的不可压缩的流体介质的形式，一侧阀门注入不可压缩的流体介质，相对侧阀门打开，直至有稳定的不可压缩的流体介质流出；

反复的冷却内腔，冲压后静置一段时间，再次打开阀门放出气体，并继续冲压，直至阀门里面气化现象很微弱。

本实施方式中冲击台采用跌落式冲击台，且冲击台的工作参数包括冲击台台面的高度或抱闸时间。当然在其他实施例中也可以采用其他类型的冲击台，冲击台的工作参数也可以包括冲击台台面的高度和抱闸时间以外的参数。

优选地，本实施例中不可压缩的流体介质优选地为液氮，第一流体介质罐16和第二流体介质罐8均为液氮罐，不可压缩的流体介质在其他实施例中也可以为液氮以外的流体介质。另外，针对液氮的流体介质，低温为-196℃左右。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

(1)采用简单而有效的保温系统，整个波纹管压力腔和测量管道都浸泡在保温系统内，保温系统持续通入不可压缩的流体介质，有效的解决了内腔的和管路的气化现象，并且降低了对试验环境的要求；

(2)采用特殊的测量结构，输出管道完全浸泡在不可压缩的流体介质中，并采用不锈钢硬管作为传输管道，即解决了管道中的气化现象，又避免了管道应膨胀吸收冲击能量，保证了测量的可信度；同时降低了对传感器电路耐低温的要求；

(3)采用特定刚度的波纹管作为压力腔，消除了冲击过程中的内腔泄露问题，并且有很好的压缩性能；

(4)该低温液压冲击试验方法利用跌落式冲击台实现液压冲击，操作简单方便，能够有效地实现蓄压器的抗冲击试验，并可通过简单调整冲击台高度和抱闸时间等工作参数而准确设定压力冲击幅值，从而满足不同的精确测试需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供低温液压冲击试验系统，所述低温液压冲击试验系统包括分别作为动力源和传动元件的冲击台和波纹管压力腔，其中所述波纹管压力腔被波纹管分隔为内腔和外腔，所述波纹管外腔与玻璃钢轴连接，所述玻璃钢轴与所述冲击台的台面配合，所述外腔直接浸泡在充满不可压缩的流体介质的保温系统中；内腔充满不可压缩的流体介质，并与蓄压器连通，同时所述蓄压器中还填充有不可压缩的流体介质；所述保温系统用以冷却波纹管压力腔与压力监控系统；所述波纹管压力腔固定于支架上，支架与冲击台铁栈配合，玻璃钢轴将冲击台的冲击力有效的传递到波纹管压力腔内；

以一盲板取代所述蓄压器，并使所述盲板与所述内腔连通，并用力矩扳手紧固底部法兰的紧固件，且在所述盲板与所述内腔之间的液压输出管路上设置压力监控系统，用以监测该液压冲击试验系统内液压管路中的压力值；

向内腔施加一定压力，检测内腔气密性，保证无泄漏，并对内腔进行除湿处理；

向所述保温系统内通入不可压缩的流体介质，装满静置，吊出所述波纹管压力腔，进行底部法兰紧固件的松紧检查，保证力矩不变，把波纹管压力腔再次放到保温系统中浸泡；

打开第一截止阀和第二截止阀，调节第二流体介质罐的出口压力，由第二流体介质罐向内腔通入不可压缩的流体介质，同时检查内腔的压力，等到第二截止阀有不可压缩的流体介质喷出，关闭第二截止阀和第二流体介质罐；监测传感器压力，若压力上升超过规定值，则打开第一截止阀泄压，待压力下降到规定值以下并稳定后，继续打开第二流体介质罐，向内腔通不可压缩的流体介质，反复数次直至压力稳定在规定值，关闭第一截止阀和第二截止阀、以及第二流体介质罐；

设置所述冲击台的工作参数，以冲击台台面冲击所述玻璃钢轴；

根据所述压力监控系统显示的压力冲击幅值，调整所述冲击台的工作参数；

当所述压力冲击幅值和所述冲击台的工作参数达到试验要求后，卸去内腔的压力及不可压缩的流体介质，将保温系统中的不可压缩的流体介质放空，将波纹管压力腔吊出来，安装蓄压器，使所述蓄压器与所述内腔连通，所有螺钉定力矩，重复上述试验过程；

启动所述冲击台，使冲击台台面以之前相同的工作参数冲击所述玻璃钢轴，使填充于所述内腔和蓄压器内的不可压缩的流体介质对蓄压器的气腔产生挤压，从而形成压力冲击，并且，在试验过程中，还以所述压力监控系统监测每次冲击时所述蓄压器内的压力变化，直至试验结束。

2.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述波纹管压力腔吊挂在支架上，支架垂直安装于所述冲击台铁栈上，且所述玻璃钢轴设于所述冲击台台面正下方。

3.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述蓄压器安装在波纹管压力腔最下方，所述蓄压器通过管道与蓄压器接口相连。

4.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述保温系统外部包裹一层或多层保温泡棉，内部为一个敞口金属容器，金属容器内充满不可压缩的流体介质，并且金属容器和外部第一流体介质罐连接，保证持续的流体介质。

5.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述压力监控系统包括：

安装在用以连通所述内腔和蓄压器之间的液压输出管路上的压力传感器，所述压力传感器安装于支架外部，与现场环境直接接触，所述压力传感器上包覆有保温层；

以及，与所述压力传感器连接的压力监控单元，所述压力监控单元为用于采集压力数据的数据采集仪。

6.根据权利要求5所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述液压输出管路完全浸泡在不可压缩的流体介质中，液压输出管路采用不锈钢硬管作为传输管道。

7.根据权利要求5所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述波纹管压力腔还包括与外腔相连通用于排气的第一截止阀、以及与内腔相连通用于控制第二流体介质罐向内腔中冲入不可压缩的流体介质第二截止阀。

8.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述方法中向内腔施加一定压力具体为：

采用直接通入一定压力的不可压缩的流体介质的形式，一侧阀门注入不可压缩的流体介质，相对侧阀门打开，直至有稳定的不可压缩的流体介质流出；

反复的冷却所述内腔，冲压后静置一段时间，再次打开阀门放出气体，并继续冲压，直至阀门里面气化现象很微弱。

9.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述不可压缩的流体介质为液氮。

10.根据权利要求1所述的低温液压冲击试验方法，其特征在于，所述冲击台采用跌落式冲击台，且所述冲击台的工作参数包括冲击台台面的高度或抱闸时间。