CN111826515B

CN111826515B - 地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统及方法

Info

Publication number: CN111826515B
Application number: CN202010647276.4A
Authority: CN
Inventors: 唐斌运; 陈雨; 郭玉凤; 高强; 罗帅帅; 宋阳
Original assignee: Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Current assignee: Xian Aerospace Propulsion Testing Technique Institute
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2040-07-07
Also published as: CN111826515A

Abstract

本发明公开了一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统及方法。该系统包括增压单元、低温介质容器、低温介质供应管道、气液排放管道、液体排放管道、恒流气体供应装置以及恒流气体供应管道；结合脉动抑制装置自身工作在低温介质下的特性，通过恒流气体供应装置对脉动抑制装置加注恒流气体，使得脉动抑制装置中密封腔室内的液位不断的变化，从而产生气液交替的振荡状态；并且采用增压单元对低温介质容器施加不同大小压力并来回切换，使低温介质在加注至脉动抑制装置的过程中会产生一个由低温介质产生的压力波动；使得脉动抑制装置自身产生振动现象，实现了脉动抑制装置加工应力的消除，该方式去应力效果好，不会使设备产生变形。

Description

地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统及方法

技术领域

本发明涉及一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统及方法。

背景技术

为了满足新一代大推力火箭发动机推进剂供应需求，现提供了一种双层夹套结构的地面试验用低频脉动抑制装置，该装置的结构如图1所示，包括内筒01和外壳02，外壳02同轴套设于内管01外部，两者之间构成一个密封腔室03，内管01上设有多个注液孔04，作为低温介质从内管01进入密封腔室03的通道；由于该装置工作在强振动环境，区别于常规双层夹套结构采用的在其中一层安装波纹管的补偿方式，双层夹套结构的脉动抑制装置采用自身结构补偿，因此在焊接加工过程中，各层之间的加工误差及受热收缩会在两层中产生较大的冷态应力，这种应力会降低该设备在振动及低温环境下的可靠性，因此如何有效的消除应力成为技术难题

常规的应力消除方法包括加热去除应力法以及振动法去除应力；

1、加热去除应力法；加热到不锈钢材料的相变点(800℃)进行保温，该方法若是使用在上述双层夹套结构的脉动抑制装置时，会导致加热后变形大，由于该装置结构复杂，加热后无法进行二次加工，结构尺寸无法保证，因此加热去除应力法无法使用在该装置上；

2、振动法去除应力；由于上述双层夹套结构的脉动抑制装置的内外侧有一定的柔性，因此振动传递到内腔时会有部分衰减，应力去除能力会减弱，需要较长的时间及较大的振动量级才能完成，因此该方法也不能够适应使用要求。

发明内容

为了解决背景技术中，现有去应力方法无法适用于双层夹套结构的脉动抑制装置的问题，本发明提供了一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统及方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，包括增压单元、低温介质容器、低温介质供应管道、气液排放管道、液体排放管道、恒流气体供应装置以及恒流气体供应管道；

低温介质容器的入口连接所述增压单元以及放气单元，低温介质容器的出口通过低温介质供应管道与脉动抑制装置的内筒一端连通，脉动抑制装置的内筒另一端设置有液体排放管道；低温介质供应管道上设有第一截止阀；液体排放管道上设有第二截止阀；

恒流气体供应装置通过恒流气体供应管道与脉动抑制装置的密封腔室连通；

气液排放管道一端与脉动抑制装置的密封腔室连通，气液排放管道另一端与外部环境连通；气液排放管道上设有第三截止阀。

进一步地，上述增压单元包括手动增压管路，以及与手动增压管路并联的两条增压大小不同的自动增压管路，手动增压管路设有手动增压阀，自动增压管路沿着增压气体的方向依次设有电动阀以及气蚀管。

进一步地，上述恒流气体供应管道上沿着气体流向依次设有流量计、压力计以及温度计。

进一步地，上述低温介质供应管道上设有过滤器、温度计以及压力表。

进一步地，上述所述放气单元包括第一放气管路和第二放气管路，第一放气管路上设有手动放气阀，第二放气管路上设有气动放气阀。

进一步地，上述低温介质容器内的低温介质为液氧或液氮。

进一步地，上述恒流气体供应装置中的恒流气体为氮气或空气。

基于上述对地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统的结构进行的描述，现对该系统进行应力去除的方法进行介绍，该方法包括以下步骤：

步骤1：低温介质供应

步骤1.1：向低温介质容器中加注低温介质；

步骤1.2：低温介质加注完毕后采用增压单元向低温介质容器中加注增压气体，同时关闭放气单元；

步骤2：脉动抑制装置预冷

步骤2.1：将液体排放管道的第二截止阀及气液排放管道的第三截止阀打开；

步骤2.2：再打开低温介质供应管道的第一截止阀，低温介质容器向脉动抑制装置内灌注低温介质，开始进行脉动抑制装置的预冷；

步骤2.3：待液体排放管道出口及气液排放管道出口从单纯排气逐渐变为气液混合，最终变为排液状态，则认为预冷工作完成；

步骤3：脉动抑制装置产生自激震荡进行冷态下的应力消除

步骤3.1：开启恒流气体供应装置对脉动抑制装置加注恒流气体，此时，第一截止阀、第三截止阀开启、第二截止阀关闭，在恒流气体的压力作用下，密封腔室内的低温介质由气液排放管道向外排出，由于低温介质的排出，密封腔体内压力下降，从而密封腔室内的液位再次上升，如此往复从而产生气液交替的振荡状态；

步骤3.2：打开增压单元，并且控制增压单元施加两个不同大小的压力并来回切换，在此过程中低温介质在加注至脉动抑制装置时会产生一个由低温介质产生的压力波动；

步骤3.3：由于步骤1中的气液交替的振荡状态会对步骤2的压力波动进行激发，产生使脉动抑制装置自身产生振动现象，结合低温介质的低温作用及脉动抑制装置自身产生振动现象，可快速消除脉动抑制装置的加工应力。

本发明的有益效果是：

本发明结合脉动抑制装置自身工作在低温介质下的特性，通过恒流气体供应装置对脉动抑制装置加注恒流气体，使得脉动抑制装置中密封腔室内的液位不断的变化，从而产生气液交替的振荡状态；并且采用增压单元对低温介质容器施加不同大小压力并来回切换，使低温介质在加注至脉动抑制装置的过程中会产生一个由低温介质产生的压力波动；使得脉动抑制装置自身产生振动现象，振动位置直接接触应力去除部位，对加工应力进行了消除，并且该方式去应力效果好，不会使设备产生变形，并且针对类结似构的设备应力去除有很好的借鉴价值。

附图说明

图1为脉动抑制装置的结构简图；

图2为应力去除系统的结构图。

附图标记如下：

1-增压单元、2-低温介质容器、3-低温介质供应管道、4-气液排放管道、5-液体排放管道、6-恒流气体供应装置、7-恒流气体供应管道、8-放气单元、9-脉动抑制装置、10-过滤器、11-第一截止阀、12-温度计、13-压力表、14-第二截止阀、15-流量计、16-第三截止阀、17-第一放气管路、18-第二放气管路、19-手动放气阀、20-气动放气阀、21-手动增压管路、22-自动增压管路、23-手动增压阀、24-电动阀、25-气蚀管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统的具体实施结构，如图2所示，该系统包括增压单元1、低温介质容器2、低温介质供应管道3、气液排放管道4、液体排放管道5、恒流气体供应装置6、恒流气体供应管道7以及放气单元8；本实施例中低温介质容器2中储存的低温介质为液氧；

低温介质容器2的入口连接所述增压单元1以及放气单元8，低温介质容器2的出口通过低温介质供应管道3与脉动抑制装置9的内筒一端连通，脉动抑制装置9的内筒另一端设置有液体排放管道5；

低温介质供应管道3上沿着介质流向依次设有过滤器10、第一截止阀11、温度计12以及压力表13；

液体排放管道5上沿着液体流向依次设有过滤器10、温度计12、压力表13以及第二截止阀14；

恒流气体供应装置6通过恒流气体供应管道7与脉动抑制装置9的密封腔室连通；恒流气体可选用氮气或空气，本实施例中恒流气体供应装置中恒流气体为氮气；恒流气体供应管道7上沿着气体流向依次设有流量计15、压力表13以及温度计12；

气液排放管道4一端与脉动抑制装置9的密封腔室连通，气液排放管道4另一端与外部环境连通；气液排放管道4上设有沿着气液流向依次设有温度计12、压力表13以及第三截止阀16。

本实施例中，放气单元8包括第一放气管路17和第二放气管路18，第一放气管路17上设有手动放气阀19，第二放气管路18上设有气动放气阀20。

本实施例中，增压单元1包括手动增压管路21、以及与手动增压管路21并联的两条增压大小不同的自动增压管路22，手动增压管路21设有手动增压阀23，自动增压管路22沿着增压气体的方向依次设有电动阀24以及气蚀管25。

通过该系统对地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除的具体过程如下：

步骤1：低温介质供应

步骤1.1：向低温介质容器2中加注低温液氧；

步骤1.2：低温介质加注完毕后采用增压单元1向低温介质容器2中加注增压气体，同时关闭放气单元8(即关闭第一放气管路17上的手动放气阀19以及第二放气管路18上的气动放气阀20)；

步骤2：脉动抑制装置预冷

步骤2.1：将液体排放管道5的第二截止阀14及气液排放管道4的第三截止阀16打开；

步骤2.2：再打开低温介质供应管道3的第一截止阀11，低温介质容器2将液氧向脉动抑制装置9内灌注，开始进行脉动抑制装置9的预冷；

步骤2.3：待液体排放管道5出口(即第二截止阀出口)及气液排放管道4出口(即第三截止阀出口)从单纯排气逐渐变为气液混合，最终变为排液状态，则认为预冷工作完成；

步骤3：脉动抑制装置9产生自激震荡进行冷态下的应力消除

步骤3.1：开启恒流气体供应装置6对脉动抑制装置9加注恒流气体，此时，第一截止阀11、第三截止阀开启16、第二截止阀14关闭，在恒流气体的压力作用下，密封腔室内的低温介质由气液排放管道4向外排出，由于低温介质的排出，密封腔体内压力下降，从而密封腔室内的液位再次上升，如此往复从而产生气液交替的振荡状态；

步骤3.2：打开增压单元1，并且控制增压单元1向液压容器内施加两个不同大小的压力并来回切换，在低温介质在加注至脉动抑制装置9的过程中会产生一个由低温介质产生的压力波动；(根据本实施例的增压单元结构来讲，实现控制增压单元向低温介质容器内施加两个不同大小的压力并来回切换的具体过程是：关闭手动增压阀23，控制两条自动增压管路中的电动增压阀A开启时，电动增压阀B关闭，并且使两路向低温介质容器内施加不同的压力，之后，A关闭，B开启，并如此往复)；

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于：包括增压单元、低温介质容器、低温介质供应管道、气液排放管道、液体排放管道、恒流气体供应装置以及恒流气体供应管道；

2.根据权利要求1所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于：所述增压单元包括手动增压管路，以及与手动增压管路并联的两条增压大小不同的自动增压管路，手动增压管路设有手动增压阀，自动增压管路沿着增压气体的方向依次设有电动阀以及气蚀管。

3.根据权利要求2所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于：所述恒流气体供应管道上沿着气体流向依次设有流量计、压力计以及温度计。

4.根据权利要求3所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于：所述低温介质供应管道上设有过滤器、温度计以及压力表。

5.根据权利要求4所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于：所述所述放气单元包括第一放气管路和第二放气管路，第一放气管路上设有手动放气阀，第二放气管路上设有气动放气阀。

6.根据权利要求1所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于，所述低温介质容器内的低温介质为液氧或者液氮。

7.根据权利要求1所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除系统，其特征在于，所述恒流气体供应装置中的恒流气体为氮气或空气。

8.一种地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的加工应力去除系统，具体实现包括以下步骤：

步骤1：低温介质供应；

步骤1.1：向低温介质容器中加注低温介质；

步骤2：脉动抑制装置预冷；

步骤3：脉动抑制装置产生自激震荡进行冷态下的应力消除；

9.根据权利要求8所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除方法，其特征在于，所述低温介质容器内的低温介质为液氧或者液氮。

10.根据权利要求8所述的地面试验用低频脉动抑制装置的加工应力去除方法，其特征在于，所述恒流气体供应装置中的恒流气体为氮气或空气。