CN106289452A - 用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，包括外电极、内电极、轴套，外电极、内电极形成环形电容。本发明可以满足火箭低温绝缘介质在振动或晃动以及液面快速下降的工况下为控制系统提供燃料耗尽关机液位信号，具有加工性好、工作可靠、测量精度高、使用方便等特点。本发明适用介质为液氧和煤油，可以满足在超低温、振动或晃动的工况下，测量低温绝缘介质的重要液位点，为其控制系统提供关机信号。

Description

用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置

技术领域

本发明涉及电容液位测量，具体地，涉及用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置。

背景技术

火箭发射过程中火箭发动机关机信号是比较重要的技术指标，如果燃料耗尽的液位点测量不准确，火箭关机时间会推迟或提前。火箭关机时间推迟会导致进入火箭发动机的燃料剂和氧化剂的量不够充分或配比变化，从而容易引起火箭有可能不能到达预定轨道或发射失败。火箭燃料常用的是液氧和煤油(或液氢)，它们都属于绝缘性介质，相对介电常数非常小(0.1Mpa压力，煤油2.2、液氧1.485、液氢1.22)，且液氧、液氢工作温度到达-150℃以下。

火箭燃料耗尽关机的点式液位测量，用现有的电容式液位传感器测量精度不高。电容式液位传感器的测量原理是介质液位的变化导致传感器电容量变化，液位变化小则传感器电容量变化小，然而对于小电容量的检测是比较困难的。现有的电容式液位传感器的测量精度很难做到1％，特别是介电常数非常小的液氢、液氧和煤油就更难做到。同时，在低温、振动或晃动以及液面快速下降的工况下，现有的电容式液位传感器测量稳定性、可靠性不高。

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用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置。

根据本发明提供的一种用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，包括外电极、内电极、轴套。

外电极、内电极均安装在轴套上；

外电极包括外电极底座，外电极底座朝向内电极的面上延伸出外电极同心环状结构；

外电极包括内电极底座，内电极底座朝向外电极的面上延伸出内电极同心环状结构。

优选地，外电极、内电极形成环形电容。

优选地，内电极同心环状结构延伸入外电极同心环状结构中相邻环状体之间的间隙内。

优选地，轴套采用绝缘材料制成；轴套包括第一子轴套部、第二子轴套部；

外电极套设在第一子轴套部上；

内电极套设在第二子轴套部上；

第一子轴套部、第二子轴套部之间设置有绝缘的隔片进行隔离；

外电极与内电极之间设置有绝缘的挡圈进行隔离。

优选地，隔片在轴向上隔离外电极、内电极；挡圈在径向上隔离外电极、内电极。

优选地，还包括连接轴、端头、防晃筒；

轴套安装在连接轴上；

连接轴的两端分别连接有端头，并通过端头连接防晃筒

外电极、内电极、轴套均位于防晃筒内；

防晃筒贯穿设置有多个腰形孔。

优选地，防晃筒上设置有线夹、垫片、螺钉；

线夹上设有线槽，通过螺钉、垫片将线夹螺接到防晃筒上，以压紧分别连接外电极、内电极的导线。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明可以满足火箭低温绝缘介质在振动或晃动以及液面快速下降的工况下为控制系统提供燃料耗尽关机液位信号，具有加工性好、工作可靠、测量精度高、使用方便等特点。本发明适用介质为液氧和煤油，可以满足在超低温、振动或晃动的工况下，测量低温绝缘介质的重要液位点，为其控制系统提供关机信号。

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为用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置的结构示意图。

图2为图1中沿A-A线的结构示意图。

图3为外电极的结构示意图。

图4为内电极嵌入外电极的结构示意图。

图5为导线压紧架的结构示意图。

图中：

1-外电极

2-内电极

3-第一子轴套部

4-第二子轴套部

5-连接轴

6-挡圈

7-隔片

8-垫圈

9-螺母

10-第一端头

11-防晃筒

12-第二端头

13-线夹

14-垫片

15-螺钉

16-衬套

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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，包括外电极、内电极、轴套。外电极、内电极均安装在轴套上；外电极包括外电极底座，外电极底座朝向内电极的面上延伸出外电极同心环状结构；外电极包括内电极底座，内电极底座朝向外电极的面上延伸出内电极同心环状结构。外电极、内电极形成环形电容。内电极同心环状结构延伸入外电极同心环状结构中相邻环状体之间的间隙内。

轴套采用绝缘材料制成；轴套包括第一子轴套部、第二子轴套部；外电极套设在第一子轴套部上；内电极套设在第二子轴套部上；第一子轴套部、第二子轴套部之间设置有绝缘的隔片进行隔离；外电极与内电极之间设置有绝缘的挡圈进行隔离。隔片在轴向上隔离外电极、内电极；挡圈在径向上隔离外电极、内电极。

所述用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置还包括连接轴、端头、防晃筒；轴套安装在连接轴上；连接轴的两端分别连接有端头，并通过端头连接防晃筒外电极、内电极、轴套均位于防晃筒内；防晃筒贯穿设置有多个腰形孔。防晃筒上设置有线夹、垫片、螺钉；线夹上设有线槽，通过螺钉、垫片将线夹螺接到防晃筒上，以压紧分别连接外电极、内电极的导线。

本发明的工作原理是利用内电极2与外电极1分别构成的环形电容器，当液体介质通过导流管流入到内电极2与外电极1之间时，引起介电常数发生变化，从而产生一变化的电容量输入检测电路中,提供给控制系统。

优选地，内电极2与外电极1构成多个环形电容，内电极2与外电极1以及连接轴5之间采用第一子轴套部3、第二子轴套部4、挡圈6以及隔片7四者形成的衬套16进行隔离。拧紧螺母9，使得垫圈8达到预定变形量，压力传递到聚四氟乙烯衬套，使得聚四氟乙烯衬套、连接轴5及内电极2、外电极1各部件间产生较大的静摩擦力，防止转动。同时，内电极2、外电极1之间通过螺母9压紧，螺母9与衬套之间放置垫圈8，通过垫圈8补偿低温松动量。电容器通过聚四氟乙烯衬套与外界绝缘，形成独立构件，有利于排除电磁干扰。

外电极1材料为铝，采用同心环条式结构如附图2，即增大液体进出的面积，减小流阻，使液体迅速通过电极间隙，从而提高测量精度，又提高了整体结构的强度。内电极2与外电极1结构可以一致，内电极2嵌入外电极1通过同心环条形成环形电容，如图3所示。通过衬套隔开内电极2、外电极1及连接轴5，但又使各电极与连接轴5紧密连接在一起，保证在振动或晃动以及液位快速变化的情况下，各电极同步运动，可以保证同轴度，提高测试精度。连接轴5材料为不锈钢，连接轴5上开有螺纹和安装槽，通过垫圈8、螺母9及连接轴5上的螺纹和安装槽起到将所有零件固定为整体的作用。防晃筒11上均匀分布10个腰型孔，增大液体流进流出面积，从而保证了防晃筒11内外液面同步；端头材料为不锈钢，为增大液体流进流出面积，端面均匀分布6个φ11小孔。通过垫圈8、螺母9在连接轴5上压紧防晃筒11。线夹13上设有线槽，通过螺钉15、垫片14将接导线夹13螺接到电极上，压紧导线。避免采用锡焊在低温下容易冷脆使接头失效，并且会产生多余物，影响发动机工作。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，包括外电极、内电极、轴套；

外电极、内电极均安装在轴套上；

外电极包括外电极底座，外电极底座朝向内电极的面上延伸出外电极同心环状结构；

外电极包括内电极底座，内电极底座朝向外电极的面上延伸出内电极同心环状结构。

2.根据权利要求1所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，外电极、内电极形成环形电容。

3.根据权利要求1所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，内电极同心环状结构延伸入外电极同心环状结构中相邻环状体之间的间隙内。

4.根据权利要求1所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，轴套采用绝缘材料制成；轴套包括第一子轴套部、第二子轴套部；

外电极套设在第一子轴套部上；

内电极套设在第二子轴套部上；

第一子轴套部、第二子轴套部之间设置有绝缘的隔片进行隔离；

外电极与内电极之间设置有绝缘的挡圈进行隔离。

5.根据权利要求4所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，隔片在轴向上隔离外电极、内电极；挡圈在径向上隔离外电极、内电极。

6.根据权利要求1所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，还包括连接轴、端头、防晃筒；

轴套安装在连接轴上；

连接轴的两端分别连接有端头，并通过端头连接防晃筒；

外电极、内电极、轴套均位于防晃筒内；

防晃筒贯穿设置有多个腰形孔。

7.根据权利要求6所述的用于火箭燃料耗尽关机的点式电容液位测量装置，其特征在于，防晃筒上设置有线夹、垫片、螺钉；

线夹上设有线槽，通过螺钉、垫片将线夹螺接到防晃筒上，以压紧分别连接外电极、内电极的导线。