CN105444973A - 低温压力自动增压平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温压力自动增压平衡装置，包括：罐体(1)、配气台(2)、氮气瓶组(4)、加注管控制线路(13)、加注管、排气管路、气枕回流管路、电磁排气阀、电磁排气阀控制线路、压力传感器(14)；所述加注管通过加注管控制线路(13)与配气台(2)相连，所述配气台(2)的输入端与氮气瓶组(4)相连，所述罐体(1)通过加注管与待检测的产品(3)相连；所述罐体(1)上还连接有排气管路，且所述排气管路上设置有电磁排气阀；配气台(2)通过电磁排气阀控制线路调节电磁排气阀的开度。本发明能够根据需求设置不同的温度和压力环境，对火箭运行环境进行模拟，同时具备人工操作和远程操作功能，更好地保证操作人员的安全。

Description

低温压力自动增压平衡装置

技术领域

本发明涉及压力平衡控制领域，具体地，应用于运载火箭助推模块增压输送系统低温振动试验，尤其涉及一种低温压力自动增压平衡装置。

背景技术

运载火箭助推模块增压输送系统在使用过程中处于高内压、超低温及大量级的振动环境，因此各输送系统需进行高内压、超低温及大量级的振动考核后才能正式投入使用。其中，对输送管路的考核主要包括：管路系统的振动强度，管路密封件的密封可靠性，管路系统的连接、工艺、材料等对真实环境的适应性，并验证管路系统结构设计的合理性。

由试验委托方提供的真实环境数据显示，当输送系统的内压达到0.8Mpa、温度约为-193°、随机振动量级总均方根值约为32G时，试验需要一个装置能保持产品内压不变且保证产品内始终充满液氮。此外，在试验设计中还需要保证操作人员的安全，因此所述装置本身还需具备足够的安全性及远程操控功能。

本发明意在设计一种低温压力自动增压平衡装置，满足运载火箭助推模块增压输送系统处在高内压、超低温及大量级的振动环境中，使得模拟时检测的数据能够真实反映运载火箭实际运行时的状态。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低温压力自动增压平衡装置。

根据本发明提供的低温压力自动增压平衡装置，包括：罐体、配气台、氮气瓶组、加注管控制线路、加注管、排气管路、气枕回流管路、电磁排气阀、电磁排气阀控制线路、压力传感器；所述加注管通过加注管控制线路与配气台相连，所述配气台的输入端与氮气瓶组相连，所述罐体通过加注管与待检测的产品相连；所述产品通过气枕回流管路连接至罐体的顶端，所述罐体上还连接有排气管路，且所述排气管路上设置有电磁排气阀；配气台通过电磁排气阀控制线路调节电磁排气阀的开度；其中，

-所述罐体作为低温加注、充压容器，罐体试验前可通过将加注管与液氮车加注管连接进行液氮加注，试验中通过排液管与液氮车加注管连接进行液氮补充；

-所述氮气瓶组用于储备高压氮气并向配气台供应高压氮气；

-所述加注管用于将液氮注入罐体或将罐体内的液氮输入到待检测的产品中；

-所述气枕回流管路用于将产品处蒸发的氮气回收至罐体内；

-所述排气管路释放控制罐体的气体；

-所述电磁排气阀用于控制排气管释放控制罐体的气体的气流大小；

-所述压力传感器用于监测产品处的压力。

优选地，所述罐体上还设置有液位计、安全阀与压力表，所述液位计设置在与罐体顶端以及罐体底端连通的管路上，用于显示罐体的液位；所述安全阀与压力表设置在罐体的顶端。

优选地，所述排气管路上还设置有机械排压阀，所述机械排压阀位于电磁排气阀的上游，所述电磁排气阀包括电磁排气阀Ⅰ、电磁排气阀Ⅱ，所述电磁排气阀Ⅰ、电磁排气阀Ⅱ的管径不同。

优选地，电磁排气阀Ⅰ通过电磁排气阀Ⅰ控制线路与配气台的第一控制端相连，所述电磁排气阀Ⅱ通过电磁排气阀Ⅱ控制线路与配气台的第二控制端相连；配气台能够通过所述电磁排气阀Ⅰ控制线路、电磁排气阀Ⅱ控制线路远程控制电磁排气阀Ⅰ、电磁排气阀Ⅱ的开度。

优选地，所述配气台内部设置有加注管控制开关，所述加注管控制开关可随时对加注管进行打开与关闭操作。

优选地，所述产品上还设置有排液管，且所述排液管上设置有电磁排液阀，所述电磁排液阀通过电磁排液阀控制线路与配气台的第三控制端相连，即所述配气台能够通过电磁排液阀控制线路控制电磁排液阀的开度。

优选地，所述罐体的外层还设置有真空层，所述真空层起到保温作用。

优选地，所述排气管路上还设置有手动排气阀，所述手动排气阀位于电磁排气阀的下游位置。

优选地，所述加注管包括：耐低温金属硬管、耐低温真空金属软管，且所述耐低温真空金属软管的两端分别连接有耐低温金属硬管；所述耐低温真空金属软管上设置有气动保护阀，所述气动保护阀通过加注管控制线路与配气台相连；所述加注管用于连接罐体的一端为耐低温金属硬管，且该段耐低温金属硬管进入罐体内部的部分呈倒钩状；所述加注管用于连接产品的一端也为耐低温金属硬管。

优选地，所述罐体与加注管的一端通过密封法兰连接，所述产品通过产品密封工装与加注管的另一端相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中的低温压力自动增压平衡装置能够为运载火箭助推模块增压输送系统构建一个与火箭运行时的高内压、超低温及大量级的振动环境，用来对管路系统的振动强度，管路密封件的密封可靠性，管路系统的连接、工艺、材料等对真实环境的适应性，并验证管路系统结构设计的合理性进行验证，检测数据准确度高，装置可靠性强。

2、本发明中的低温压力自动增压平衡装置能够根据实际需求设置不同的压力环境，对不同的火箭运行环境进行模拟。

3、本发明中的低温压力自动增压平衡装置同时具备人工操作和远程操作功能，更好地保证操作人员的安全。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的低温压力自动增压平衡装置的结构示意图；

图2为本发明提供的低温压力自动增压平衡装置的罐体结构示意图；

图3为本发明提供的低温压力自动增压平衡装置的罐体上下端的密封结构示意图；

图4为本发明提供的低温压力自动增压平衡装置的加注管结构示意图。

图中：

1-罐体；

2-配气台；

3-产品；

4-氮气瓶组；

5-真空层；

6-安全阀与压力表；

7-手动排气阀；

8-电磁排气阀Ⅱ；

9-电磁排气阀Ⅰ；

10-机械排压阀；

11-气枕回流管；

12-液位计；

13-加注管控制线路；

14-压力传感器；

15-加注管控制开关；

16-增压和气密检查管；

17-电磁排气阀Ⅰ控制线路；

18-电磁排气阀Ⅱ控制线路；

19-电磁排液阀控制线路；

20-电磁排液阀；

21-气动保护阀；

22-排液管；

23-耐低温金属硬管；

24-密封法兰；

25-耐低温真空金属软管；

26-产品密封工装。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明的目的是为了提供一种低温压力自动增压平衡装置，用于运载火箭助推模块增压输送系统低温振动试验，需确保产品温度稳定、内压达标。从而模拟真实使用环境，使振动试验中采集到的数据真实有效。

该发明结构包括罐体1、加注管、电磁排气阀及相应其他耐低温真空金属软管25。

罐体1需由获二级生产资格认证以上的低温罐体生产单位制造，确保安全系数不低于试验压力的2倍。所述罐体1除去管路出口外均需进行真空处理，避免给试验带来不必要的液氮损耗。

加注管在罐体1内如图1所示，需成弯钩状，避免气体从加注管控制线路13内上浮，在产品内需有足够长度硬管来减少液氮气化引起的气枕流入。

电磁排气阀用于试验中的压力手动控制，在机械排压阀10不正常工作时使用，采用远程操作确保了操作者的安全。

罐体1的材料为耐低温不锈钢0Cr18Ni9，容积大小为1000L，罐体1与管路的接口为法兰式接口，便于不同试验不同管路粗细的连接安装，罐体1配上真空堵盖密封后日蒸发量不大于3％，法兰密封后日蒸发量不大于10％，密封法兰连接输运管、排气管后漏率不大于1×10^-6Pa·m³/s。

加注管依次由耐低温金属硬管23、耐低温真空金属软管25、耐低温金属硬管23组成，在罐体1与产品3内的为耐低温金属硬管23，将两者相连的为耐低温真空金属软管25，三者通过罐体法兰与产品密封工装26上的NPT螺纹口相连，耐低温真空金属软管25的安全系数需不低于试验压力的2倍，此外，在连接时需在接口处涂上低温密封胶，确保密封可靠。

电磁排气阀拥有2种大小规格，即电磁排气阀Ⅰ9、电磁排气阀Ⅱ8，两者的管径分别约为排气管的30％与70％。

所述罐体内胆与罐体表面的制作为耐低温不锈钢0Cr18Ni9，罐体1的制造与真空层抽真空需由获二级生产资格认证以上的低温罐体生产单位制造，确保安全系数不低于试验压力的2倍。容积大小为1000L～2000L，其与管路的接口为法兰式接口，便于不同试验不同管路粗细的连接安装，其使用真空堵盖密封后日蒸发量不大于3％，法兰密封后日蒸发量不大于10％，密封法兰连接输运管、排气管后漏率不大于1×10^-6Pa·m³/s。罐体上下法兰开口尺寸为直径200mm～500mm。

具体地，如图1所示，罐体1(低温加注充压容器)需固定于刚性良好的龙门架上。试验所需搭建的龙门架不得与罐体1(低温加注充压容器)龙门架共用或相连。罐体1(低温加注充压容器)的最低部必须比产品上端面高0.5m以上。配气台2的工位必须远离试验工位10m以上且周围设有保护装置。排气硬管不得悬挂于空中，必须有支撑。在完成搭建安装后，必须在产品上端面工装顶部贴上铂电阻，用于监测加注管在加注过程中是否正常工作。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，包括：罐体(1)、配气台(2)、氮气瓶组(4)、加注管控制线路(13)、加注管、排气管路、气枕回流管路、电磁排气阀、电磁排气阀控制线路、压力传感器(14)；所述加注管通过加注管控制线路(13)与配气台(2)相连，所述配气台(2)的输入端与氮气瓶组(4)相连，所述罐体(1)通过加注管与待检测的产品(3)相连；所述产品(3)通过气枕回流管路连接至罐体(1)的顶端，所述罐体(1)上还连接有排气管路，且所述排气管路上设置有电磁排气阀；配气台(2)通过电磁排气阀控制线路调节电磁排气阀的开度；其中，

-所述罐体(1)作为低温加注、充压容器，罐体(1)试验前可通过将加注管与液氮车加注管连接进行液氮加注，试验中通过排液管(22)与液氮车加注管连接进行液氮补充；

-所述氮气瓶组(4)用于储备高压氮气并向配气台(2)供应高压氮气；

-所述加注管用于将液氮注入罐体(1)或将罐体(1)内的液氮输入到待检测的产品(3)中；

-所述气枕回流管路用于将产品(3)处蒸发的氮气回收至罐体(1)内；

-所述排气管路释放控制罐体(1)的气体；

-所述电磁排气阀用于控制排气管释放控制罐体(1)的气体的气流大小；

-所述压力传感器(14)用于监测产品(3)处的压力。

2.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述罐体(1)上还设置有液位计(12)、安全阀与压力表(6)，所述液位计(12)设置在与罐体(1)顶端以及罐体底端连通的管路上，用于显示罐体(1)的液位；所述安全阀与压力表(6)设置在罐体(1)的顶端。

3.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述排气管路上还设置有机械排压阀，所述机械排压阀位于电磁排气阀的上游，所述电磁排气阀包括电磁排气阀Ⅰ(9)、电磁排气阀Ⅱ(8)，所述电磁排气阀Ⅰ(9)、电磁排气阀Ⅱ(8)的管径不同。

4.根据权利要求3所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，电磁排气阀Ⅰ(9)通过电磁排气阀Ⅰ控制线路(17)与配气台(2)的第一控制端相连，所述电磁排气阀Ⅱ(8)通过电磁排气阀Ⅱ控制线路(18)与配气台(2)的第二控制端相连；配气台(2)能够通过所述电磁排气阀Ⅰ控制线路(17)、电磁排气阀Ⅱ控制线路(18)远程控制电磁排气阀Ⅰ(9)、电磁排气阀Ⅱ(8)的开度。

5.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述配气台(2)内部设置有加注管控制开关(15)，所述加注管控制开关(15)可随时对加注管进行打开与关闭操作。

6.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述产品(3)上还设置有排液管(22)，且所述排液管(22)上设置有电磁排液阀(20)，所述电磁排液阀(20)通过电磁排液阀控制线路(19)与配气台(2)的第三控制端相连，即所述配气台(2)能够通过电磁排液阀控制线路(19)控制电磁排液阀(20)的开度。

7.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述罐体(1)的外层还设置有真空层(5)。

8.根据权利要求3所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述排气管路上还设置有手动排气阀(7)，所述手动排气阀(7)位于电磁排气阀的下游位置。

9.根据权利要求1所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述加注管包括：耐低温金属硬管(23)、耐低温真空金属软管(25)，且所述耐低温真空金属软管(25)的两端分别连接有耐低温金属硬管(23)；所述耐低温真空金属软管(25)上设置有气动保护阀(21)，所述气动保护阀(21)通过加注管控制线路(13)与配气台相连；所述加注管用于连接罐体(1)的一端为耐低温金属硬管(23)，且该段耐低温金属硬管(23)进入罐体内部的部分呈倒钩状；所述加注管用于连接产品(3)的一端也为耐低温金属硬管(23)。

10.根据权利要求9所述的低温压力自动增压平衡装置，其特征在于，所述罐体(1)与加注管的一端通过密封法兰(24)连接，所述产品通过产品密封工装(26)与加注管的另一端相连。