CN111473964A - 一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置及方法 - Google Patents

一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置及方法 Download PDF

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Abstract

为了解决大尺寸航空器组件无法利用现有方案进行快速减压试验的技术问题，本发明提供一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置及方法。本发明中快速减压箱上连接有快速减压箱抽气单元，在快速减压过程中可以利用快速减压箱抽气单元同时降压，以加快降压速率。因此快速减压箱不用受限于容积最大值的限制，可以做的很大，进而可以进行大尺寸航空器组件快速减压。

Description

一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种快速减压试验装置及方法，尤其涉及一种能够进行大尺寸航空器组件快速减压的试验装置及方法。
背景技术
快速减压是指密封舱高空突然失密，密封舱内外压力迅速平衡，舱内气压突然下降，产生气浪冲击。它的主要危害是：高空缺氧、低温和低压。据有关资料表明，近几年由于机舱失压原因，频繁造成多起民航客机的返航、紧急迫降甚至坠毁，造成不可估量的人员和财产损失。快速减压试验适用于确定装备周围环境压力的快速降压是否引起装备发生反应，伤害周围人员或损坏运输装备的平台。
目前的快速减压试验是采用基于理想气体状态方程原理而建立的两个腔室，其中一个腔室为快速减压箱，另外一个腔室为辅助减压箱，辅助减压箱上连接有抽气单元，辅助减压箱和快速减压箱之间用一条管路连接，管路上安装有真空阀门，快速减压试验时打开辅助减压箱和快速减压箱之间管道上的真空阀门，使辅助减压箱和快速减压箱同时降至快速减压的初始压力，然后关闭快速减压试验时打开辅助减压箱和快速减压箱之间管道上的真空阀门，用辅助减压箱上的抽气单元使辅助减压箱压力降低至一定压力，关闭抽气单元阀门，打开快速减压试验时打开辅助减压箱和快速减压箱之间管道上的真空阀门，使快速减压箱的空气可以流入辅助减压箱，最终辅助减压箱和快速减压箱压力达到平衡并且相等。
这种方式的快速减压装置只能完成尺寸较小的航空器组件的快速减压试验，原因是辅助减压箱容积一定的情况下，快速减压箱有个最大容积，具体如下：
根据理想气体状态方程P1V1+P2V2＝P(V1+V2)，通过推导可以得出快速减压箱的最大体积，这个最大体积是和辅助减压箱体积及两个箱体初始压力密切相关的，具体计算如下：
P1V1+P2V2＝P(V1+V2) (1)
Figure BDA0002461865810000021
Figure BDA0002461865810000022
在式(3)中，平衡压力P、辅助减压箱体积V1、快速减压箱平衡前压力P2为快速减压试验前已知常量，辅助减压箱平衡前压力P1和快速减压箱体积V2为未知量，从式(3)中可以看出，要使快速减压箱体积V2为最大值，由于
Figure BDA0002461865810000023
为常数，则第二项
Figure BDA0002461865810000024
为0时快速减压箱体积V2最大，则：
Figure BDA0002461865810000025
由上式可以看出，目前的快速减压装置，当辅助减压箱容积V1一定时，快速减压箱的容积受限于最大容积V2最大，无法做的更大，因此并不是所有航空器组件都可以进行快速减压试验，大尺寸的航空器组件是无法完成快速减压试验的。
发明内容
为了解决大尺寸航空器组件无法利用现有方案进行快速减压试验的技术问题，本发明提供一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置及方法。
本发明的技术方案是：
一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置，其特殊之处在于：
包括通过减压管道相连的快速减压箱系统和辅助减压箱系统；
快速减压箱系统包括快速减压箱、设置在快速减压箱上的第一真空绝压压力变送器和第一全量程真空规，以及与快速减压箱的输出端相连的快速减压箱抽气单元；
辅助减压箱系统包括辅助减压箱、设置在辅助减压箱上的第二真空绝压压力变送器和第二全量程真空规，以及与辅助减压箱的输出端相连的辅助减压箱抽气单元；
快速减压箱上设置有至少一个法兰接口；相应的，辅助减压箱上也设置有相同数目的法兰接口；快速减压箱上的法兰接口与辅助减压箱上的法兰接口一一对应通过减压管道相连，各减压管道上均设置有真空阀门。
进一步地，快速减压箱上至少设置有大、中、小三类法兰接口，分别在不同的压差使用；相应的，辅助减压箱上也至少设置有大、中、小三类法兰接口；快速减压箱上的法兰接口与辅助减压箱上的法兰接口一一对应通过减压管道相连，各减压管道上分别设置有相应的真空阀门。
进一步地，快速减压箱抽气单元包括依次连接在快速减压箱其中一个输出端的第二真空阀门、第一分子泵、第一真空阀门和第一机械真空泵；第一机械真空泵的输入端还通过第三真空阀门直接与快速减压箱的另一个输出端相连。
进一步地，辅助减压箱抽气单元包括依次连接在辅助减压箱其中一个输出端的第七真空阀门、第二分子泵、第八真空阀门和第二机械真空泵；第二机械真空泵的输入端还通过第九真空阀门直接与辅助减压箱的另一个输出端相连。
本发明还提供了一种利用上述的大尺寸航空器组件快速减压试验装置进行大尺寸航空器组件快速减压试验的方法，包括以下步骤：
1)将试验品放置于快速减压箱内，关闭快速减压箱；
2)打开第四真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门，使快速减压箱和辅助减压箱连通；
3)启动第二机械真空泵，打开第九真空阀门，使快速减压箱和辅助减压箱的压力同时降至75.2kPa；
4)关闭第四真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门和第九真空阀门，使辅助减压箱和快速减压箱压力稳定；
5)打开第九真空阀门，用第二机械真空泵抽气使辅助减压箱内的压力降至10Pa以下；
6)打开第八真空阀门，启动第二分子泵，打开第七真空阀门，关闭第九真空阀门，用第二分子泵抽气，给辅助减压箱降压；
7)当辅助减压箱内压力降至1Pa时，关闭第七真空阀门，启动第一机械真空泵，打开第三真空阀门，关闭第二分子泵和第八真空阀门，打开第九真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门，使快速减压箱和辅助减压箱连通，并给快速减压箱抽气降压；
8)当快速减压箱和辅助减压箱内的压力降至10Pa以下时，关闭第九真空阀门和第三真空阀门，打开第八真空阀门和第一真空阀门，启动第一分子泵和第二分子泵，打开第七真空阀门和第二真空阀门，用第一分子泵和第二分子泵使快速减压箱和辅助减压箱内的压力降至1Pa；
9)开始对试验产品进行测试。
本发明的优点是：
1、本发明中快速减压箱上连接有由第二真空阀门、第一分子泵、第一真空阀门和第一机械真空泵及第三真空阀门组成的快速减压箱抽气单元，在快速减压过程中可以利用快速减压箱抽气单元同时降压，以加快降压速率。因此快速减压箱不用受限于容积最大值的限制，可以做的很大，进而可以进行大尺寸航空器组件快速减压。
2、本发明在辅助减压箱和快速减压箱之间设置至少大、中、小三类真空阀门(即至少设置第四真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门)，第四真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门可以单独打开，也可以第四真空阀门和第五真空阀门组合打开，第四真空阀门和第六真空阀门组合打开，第五真空阀门和第六真空阀门组合打开，也可以第四真空阀门、第五真空阀门和第六真空阀门同时打开，能够满足大尺寸航空器组件快速减压试验的不同降压速率需求，普适性更好。
3、本发明中辅助减压箱上连接有由第七真空阀门、第二分子泵、第八真空阀门、第二机械真空泵和第九真空阀门组成的辅助减压箱抽气单元，在快速减压试验时同时抽气，使辅助减压箱在快速减压过程中压力同时降低，进而加快空气从快速减压箱向辅助减压箱的流动速度，以提高快速降压速率，间接可以使快速减压箱做的更大，满足大尺寸航空器组件快速减压试验。
4、本发明在快速减压箱抽气单元中设置了第一分子泵，在辅助减压箱抽气单元设置了第二分子泵，可以使快速减压的压力下限降低至1Pa，突破了目前快速减压的10000Pa以上的压力下限。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一机械真空泵；2-第一真空阀门；3-第一分子泵；4-第二真空阀门、5-第三真空阀门、6-快速减压箱、7-第一真空绝压压力变送器、8-第一全量程真空规；9-第四真空阀门；10-第五真空阀门；11-第六真空阀门；12-辅助减压箱；13-第二真空绝压压力变送器；14-第二全量程真空规；15-第七真空阀门；16-第二分子泵；17-第八真空阀门；18-第二机械真空泵；19-第九真空阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例提供的大尺寸航空器组件快速减压试验装置，包括快速减压箱系统和辅助减压箱系统。
快速减压箱系统包括快速减压箱6、设置在快速减压箱6上的第一真空绝压压力变送器7和第一全量程真空规8，以及依次连接在快速减压箱6其中一个输出端的第二真空阀门4、第一分子泵3、第一真空阀门2和第一机械真空泵1；第一机械真空泵1的输入端还通过第三真空阀门5直接与快速减压箱6的另一个输出端相连。
辅助减压箱系统包括辅助减压箱12、设置在辅助减压箱12上的第二真空绝压压力变送器13和第二全量程真空规14，以及依次连接在辅助减压箱12其中一个输出端的第七真空阀门15、第二分子泵16、第八真空阀门17和第二机械真空泵18；第二机械真空泵18的输入端还通过第九真空阀门19直接与辅助减压箱12的另一个输出端相连。
快速减压箱6上设置有大、中、小3类法兰接口，分别在不同的压差使用；相应的，辅助减压箱12上也设置有大、中、小3类法兰接口；快速减压箱6上的3类法兰接口与辅助减压箱12上的3类法兰接口一一对应通过减压管道相连，各减压管道上分别设置有大、中、小3类真空阀门，即第四真空阀门9、第五真空阀门10和第六真空阀门11。在其他实施例中，快速减压箱6和辅助减压箱12之间也可以仅通过一类真空阀门相连，但此时只能满足特定降压速率的快速减压试验。
工作时，在辅助减压箱12和快速减压箱6之间形成压差，在根据试验所需降压速率需求相应的打开减压管道上的第四真空阀门9和/或第五真空阀门10和/或第六真空阀门11时，辅助减压箱12和快速减压箱6的压力达到平衡。
本发明实施例的工作过程：
1.将试验品放置于快速减压箱6内，关闭快速减压箱6；
2.打开第四真空阀门9、第五真空阀门10和第六真空阀门11，使快速减压箱6和辅助减压箱12连通；
3.启动第二机械真空泵18，打开第九真空阀门19，使快速减压箱6和辅助减压箱12的压力同时降至75.2kPa；
4.关闭第四真空阀门9、第五真空阀门10和第六真空阀门11和第九真空阀门19，使辅助减压箱12和快速减压箱6压力稳定；
5.打开第九真空阀门19，用第二机械真空泵18抽气使辅助减压箱12内的压力降至10Pa以下；
6.打开第八真空阀门17，启动第二分子泵16，打开第七真空阀门15，关闭第九真空阀门19，用第二分子泵16抽气，给辅助减压箱12降压；
7.当辅助减压箱12内压力降至1Pa时，关闭第七真空阀门15，启动第一机械真空泵1，打开第三真空阀门5，关闭第二分子泵16和第八真空阀门17，打开第九真空阀门19，打开第五真空阀门10和第六真空阀门11，使快速减压箱6和辅助减压箱12连通，并给快速减压箱6抽气降压；
8.当快速减压箱6和辅助减压箱12内的压力降至10Pa以下时，关闭第九真空阀门19和第三真空阀门5，打开第八真空阀门17和第一真空阀门2，启动第一分子泵3和第二分子泵16，打开第七真空阀门15和第二真空阀门4，用第一分子泵3和第二分子泵16使快速减压箱6和辅助减压箱12内的压力降至1Pa；
9.开始对试验产品进行测试。

Claims (5)

1.一种大尺寸航空器组件快速减压试验装置，其特征在于：
包括通过减压管道相连的快速减压箱系统和辅助减压箱系统；
快速减压箱系统包括快速减压箱(6)、设置在快速减压箱(6)上的第一真空绝压压力变送器(7)和第一全量程真空规(8)，以及与快速减压箱(6)的输出端相连的快速减压箱抽气单元；
辅助减压箱系统包括辅助减压箱(12)、设置在辅助减压箱(12)上的第二真空绝压压力变送器(13)和第二全量程真空规(14)，以及与辅助减压箱(12)的输出端相连的辅助减压箱抽气单元；
快速减压箱(6)上设置有至少一个法兰接口；相应的，辅助减压箱(12)上也设置有相同数目的法兰接口；快速减压箱(6)上的法兰接口与辅助减压箱(12)上的法兰接口一一对应通过减压管道相连，各减压管道上均设置有真空阀门。
2.根据权利要求1所述的大尺寸航空器组件快速减压试验装置，其特征在于：快速减压箱(6)上至少设置有大、中、小三类法兰接口，分别在不同的压差使用；相应的，辅助减压箱(12)上也至少设置有大、中、小三类法兰接口；快速减压箱(6)上的法兰接口与辅助减压箱(12)上的法兰接口一一对应通过减压管道相连，各减压管道上分别设置有相应的真空阀门。
3.根据权利要求1或2所述的大尺寸航空器组件快速减压试验装置，其特征在于：快速减压箱抽气单元包括依次连接在快速减压箱(6)其中一个输出端的第二真空阀门(4)、第一分子泵(3)、第一真空阀门(2)和第一机械真空泵(1)；第一机械真空泵(1)的输入端还通过第三真空阀门(5)直接与快速减压箱(6)的另一个输出端相连。
4.根据权利要求3所述的大尺寸航空器组件快速减压试验装置，其特征在于：辅助减压箱抽气单元包括依次连接在辅助减压箱(12)其中一个输出端的第七真空阀门(15)、第二分子泵(16)、第八真空阀门(17)和第二机械真空泵(18)；第二机械真空泵(18)的输入端还通过第九真空阀门(19)直接与辅助减压箱(12)的另一个输出端相连。
5.利用权利要求4所述的大尺寸航空器组件快速减压试验装置进行大尺寸航空器组件快速减压试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将试验品放置于快速减压箱(6)内，关闭快速减压箱(6)；
2)打开第四真空阀门(9)、第五真空阀门(10)和第六真空阀门(11)，使快速减压箱(6)和辅助减压箱(12)连通；
3)启动第二机械真空泵(18)，打开第九真空阀门(19)，使快速减压箱(6)和辅助减压箱(12)的压力同时降至75.2kPa；
4)关闭第四真空阀门(9)、第五真空阀门(10)和第六真空阀门(11)和第九真空阀门(19)，使辅助减压箱(12)和快速减压箱(6)压力稳定；
5)打开第九真空阀门(19)，用第二机械真空泵(18)抽气使辅助减压箱(12)内的压力降至10Pa以下；
6)打开第八真空阀门(17)，启动第二分子泵(16)，打开第七真空阀门(15)，关闭第九真空阀门(19)，用第二分子泵(16)抽气，给辅助减压箱(12)降压；
7)当辅助减压箱(12)内压力降至1Pa时，关闭第七真空阀门(15)，启动第一机械真空泵(1)，打开第三真空阀门(5)，关闭第二分子泵(16)和第八真空阀门(17)，打开第九真空阀门(19)、第五真空阀门(10)和第六真空阀门(11)，使快速减压箱(6)和辅助减压箱(12)连通，并给快速减压箱(6)抽气降压；
8)当快速减压箱(6)和辅助减压箱(12)内的压力降至10Pa以下时，关闭第九真空阀门(19)和第三真空阀门(5)，打开第八真空阀门(17)和第一真空阀门(2)，启动第一分子泵(3)和第二分子泵(16)，打开第七真空阀门(15)和第二真空阀门(4)，用第一分子泵(3)和第二分子泵(16)使快速减压箱(6)和辅助减压箱(12)内的压力降至1Pa；
9)开始对试验产品进行测试。
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