CN116006359B - 液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置，液体燃料储箱包括通过联通管连接的主液室和储液室，联通管内设置气泡检测装置，气泡检测装置包括多个气泡检测单元，气泡检测单元包括通过连接件相连接的浮子和感应件，浮子直径大于设定值；气泡检测装置的设置能够充分对流经联通管的液体燃料进行检测，并通过控制系统的控制器对大于浮子直径的气泡进行持续时间的判定，从而做出相应的关闭阀门动作，该气泡检测装置结构简单，能够通过感应件直接检测浮子在气泡有无时受力情况的变化来判断是否存在大于浮子体积的气泡及数量，适用范围更加广泛，能够适应多种管道，能够有效较低液体燃料发动机的故障率。

Description

液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置

技术领域

本公开涉及液体内气泡检测技术领域，具体涉及液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置。

背景技术

在火箭液体发动机的液体燃料储箱中，存在主液室与储液室前后两个空间，中间通过阀门连接；当火箭做大幅度俯仰动作且处于点火状态时，内部液体发生无法避免的剧烈晃动，通过阀门流入储液室的流体可能夹带大量的气体，发生强烈的气液掺混，如果此时夹带气体的液体进入储箱下游的设备如压力泵、燃烧室等，会对设备产生严重的烧蚀、颤振，甚至爆炸，所以需要对流经阀门的液体进行气体检测，当通过大量气体时通过检测装置给出的信号及时关闭对应阀门，避免气体进一步涌入。

然而，目前往往采用超声波或者光学来检测液体内是否存在气泡，光学是通过获取气泡图像进行检测，虽然能够获取气泡尺寸，但具有一定延迟性，不够灵活；超声波方法适用于更小尺寸的管道，需要液体通过超声波气泡检测器内部管路，使用具有局限性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种液体燃料储箱阀门控制方法和控制系统、一种气泡检测装置。

第一方面，本申请提供了一种液体燃料储箱气泡检测装置，所述液体燃料储箱包括通过联通管连接的主液室与储液室，液体燃料从所述主液室流入所述储液室；所述联通管上设置有阀门，所述检测装置包括多个检测单元，每个检测单元均包括：

感应件，其固定安装在所述联通管的内壁；所述感应件包括沿第一方向排列的连接部和感应部；所述第一方向为所述联通管的径向方向；

浮子，其位于所述联通管内，且其通过连接件与所述感应件连接；所述连接件与所述连接部在第一位置连接，所述感应部位于所述第一位置远离所述浮子的一侧；所述浮子的直径大于设定值。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述联通管内设置有多个所述检测单元，不同所述检测单元的所述浮子在第一平面的投影不完全重叠；所述第一平面为垂直于所述联通管的平面。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述连接件为连续弯折状。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述感应部的感应端为压电传感器。

第二方面，本申请提供了一种液体燃料储箱阀门控制系统，包括若干所述的气泡检测装置和控制器，所述控制器设定有设置值和设置时间T，所述控制器配置用于：

接收所述感应部的感应值，判断所述感应值大于所述设置值时，输出气泡信息为第一数值，判断所述感应值小于所述设置值时，输出气泡信息为第二数值；

判断气泡信息持续时间大于所述设置时间T时，控制所述阀门关闭。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一数值为1，所述第二数值为0。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制器具体配置用于判断气泡信息持续时间大于所述设置时间T：

将所述气泡信息及检测时间对应存入暂存表，所述暂存表对应每个气泡检测单元设置，具有n对存储位置，每对所述存储位置用于存储检测时间及对应的气泡信息；n大于T*f；所述气泡信息为所述第一数值时表示检测有气泡，所述气泡信息为所述第二数值时表示没有气泡；

判断复合表中气泡信息为所述第一数值的数量连续大于等于m时，判定气泡信息持续时间大于所述设置时间T；m=T*f；所述复合表由所有所述暂存表复合形成，所述复合表内存储有检测时间及对应的复合检测信息；所述复合检测信息由所有暂存表中的气泡信息或运算得到。

第三方面，本申请提供了一种液体燃料储箱阀门控制方法，其应用于所述的一种液体燃料储箱阀门控制系统，所述液体燃料储箱包括通过联通管连接的主液室与储液室，所述联通管上设置有阀门，所述联通管内设有所述的气泡检测装置；所述控制方法包括以下步骤：

接收感应部的感应值，判断所述感应值大于所述设置值时，输出气泡信息为所述第一数值，判断所述感应值小于所述设置值时，输出气泡信息为所述第二数值；

判断气泡信息为1的持续时间大于所述设置时间T时，控制所述阀门关闭。

根据本申请实施例提供的技术方案，接收所述气泡检测装置检测的气泡信息中，接收频率为设定频率f；所述控制方法还包括以下步骤：

将所述气泡信息及检测时间对应存入暂存表，所述暂存表对应每个所述气泡检测单元设置，具有n对存储位置，每对所述存储位置用于存储检测时间及对应的气泡信息；n大于T*f；所述气泡信息为所述第一数值时表示检测有气泡，所述气泡信息为所述第二数值时表示没有气泡；

判断复合表中气泡信息为所述第一数值的数量连续大于等于m时，判定气泡信息持续时间大于设置时间T；m=T*f；所述复合表由所有所述暂存表复合形成，所述复合表内存储有检测时间及对应的复合检测信息；所述复合检测信息由所有暂存表中的气泡信息或运算得到。

综上所述，本技术方案具体公开了液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置，气泡检测装置包括多个气泡检测单元，每个气泡检测单元均具有设置在联通管内壁的感应件，感应件包括沿第一方向排列的连接部和感应部，连接部通过连接件连接有浮子，且浮子尺寸大于设定值；

本技术方案所提出的液体燃料储箱阀门控制方法通过感应件（压电传感器）直接检测浮子在气泡有无时的受力情况的变化来判断是否有大于浮子体积的气泡及持续时间，进而以此对液体燃料储箱阀门进行控制，整个检测过程简单灵敏，可以通过调整浮子的位置来适应不同的管道尺寸，适用范围广；

通过整合每个检测单元的存储数据对存在大于设定值直径的气泡进行持续时间判断，从而快速做出关闭阀门，切断液体燃料流路的动作，能够避免液体燃料储箱下游的设备被大量气泡影响，多个气泡检测单元的设置能够充分对联通管内的液体燃料进行检测，有效降低了液体燃料发动机的故障率。

附图说明

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

图1为液体燃料储箱结构示意图。

图2为气泡检测装置竖直状态剖视结构示意图。

图3为气泡检测装置水平状态剖视结构示意图。

图中标号：1、联通管；2、连接部；3、感应部；4、浮子；5、连接件；6、主液室；7、储液室；8、阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

请参考图1所示的液体燃料储箱结构示意图，液体燃料储箱包括主液室6，其内部填充有液体燃料，且主液室6通过联通管1连接有储液室7，联通管1两端分别和主液室6与储液室7相连通，且液体燃料流向为自主液室6流向储液室7，阀门8设置在联通管1上。

如图2所示，检测装置均设置在联通管1内部，检测装置包括多个检测单元，本实施例中，检测单元的数量为至少六个，六个检测单元在第一平面的投影不完全重叠，第一平面为垂直于联通管1轴线的平面，由此可以使得多个检测装置能够对流经第一平面的所有液体进行充分检测，避免检测位置不全面导致出现检测结果偏差；

检测单元包括感应件，其固定设置在联通管1内壁上，感应件包括沿第一方向排列连接的连接部2和感应部3；感应部3具有感应端；其中，第一方向为垂直于联通管1轴线的方向；感应端的类型，例如为：压电传感器。

检测单元还包括浮子4，浮子4位于联通管1内，且浮子4通过连接件5和感应件相连接，连接件5一端和浮子4相连接，另一端和连接部2在第一位置相连接，且感应件的感应部3位于第一位置远离浮子4的一侧，感应部3和联通管1内壁固定连接；

设定待检测气泡的直径为设定值，浮子4的直径大于设定值，浮子4处于液体燃料内，且浮子4的密度和液体燃料的密度相同；

如图2所示，在此状态下，重力方向和液体燃料流动方向分别为图中箭头指示方向，浮子4受到重力和液体燃料流动的推力，由于浮子4的密度和液体燃料的密度相同，在没有气泡的情况下，浮子4所受重力和浮力相等，此时，浮子4只受到液体燃料流动的影响，浮子4产生逆时针旋转趋势，带动连接件5倾斜，从而使得连接部2对感应部3产生压力，感应端输出感应值一，本实施例中，感应值一为0.2；

在存在气泡的情况下，当气泡经过浮子4时，浮子4所受浮力小于重力，此时，浮子4受到液体燃料流动的推力和重力的双重作用，其旋转幅度较大，同时使连接件5具有较大倾斜幅度，连接部2对感应部3产生较大压力，感应端输出感应值二，本实施例中，感应值二为0.4；

若存在大于浮子4直径的气泡时，气泡流经浮子4时会包裹住浮子4，此时浮子4不再受到浮力，且同时受到液体燃料流动的推力和重力作用，使得连接件5具有更大倾斜幅度，连接部2对感应部3产生更大压力，感应端输出感应值三，本实施例中，感应值三为0.7。

如图3所示，在此状态下，重力方向和液体燃料流动方向分别为图中箭头指示方向，由于浮子4的密度和液体燃料的密度相同，在没有气泡的情况下，浮子4所受重力和浮力相等，在液体燃料流动的推力下，浮子4具有逆时针旋转趋势，从而带动连接件5倾斜，连接部2对感应部3产生压力，感应端输出感应值四，本实施例中，感应值四为0.1；

在存在气泡的情况下，当气泡经过浮子4时，浮子4所受浮力小于重力，此时，浮子4由于受到液体燃料流动的推力和重力的双重作用，其旋转幅度较大，使连接件5具有较大倾斜幅度，连接部2对感应部3产生较大压力，感应端输出感应值五，本实施例中，感应值五为0.3；

若存在大于浮子4直径的气泡时，气泡流经浮子4时会包裹住浮子4，此时浮子4不再受到浮力，且同时受到液体燃料流动的推力和重力作用，连接件5具有更大倾斜幅度，连接部2对感应部3产生更大压力，感应端输出感应值六，本实施例中，感应值六为0.6。

实施例二

一种液体燃料储箱阀门控制系统，包括至少六个气泡检测装置和控制器，控制器设定有设置值和设置时间T，控制器用于接收感应部3的感应值，控制器接收感应值并与设置值作比较，若感应值大于设置值，则说明存在大于设定值直径的气泡，此时控制器输出气泡信息为第一数值，本实施例中，第一数值为1；若感应值小于设置值，则说明不存在大于设定值直径的气泡或不存在气泡，此时控制器输出气泡信息为第二数值，本实施例中，第二数值为0；本实施例中，设置值为0.5；

根据实施例一中感应值数据，判断出感应值一、感应值二、感应值四和感应值五均小于设置值，感应值三和感应值六均大于设置值；

该控制系统设定气泡持续时间为设置时间T，控制器接收感应值后，判断感应值的持续时间，并与设置时间T对比，若气泡持续时间小于设置时间T，则判定气泡不会对设备造成影响；若气泡持续时间大于设置时间T，则判定气泡会对设备产生影响，本实施例中，设置时间T为10s，且设定控制器的接收频率为设定频率f，f为1Hz。

对应至少六个气泡检测单元和控制器，分别列出每个气泡检测单元和控制器的暂存表，每个暂存表均包括n对存储位置，每对存储位置均用于存储检测时间以及此时间对应的气泡信息，本实施例中，设定n=20；

第一检测单元暂存表

第二检测单元暂存表

第三检测单元暂存表

第四检测单元暂存表

第五检测单元暂存表

第六检测单元暂存表

根据每个气泡检测装置和控制器的暂存表，或运算得出复合表：

复合表

复合表整合第一检测单元暂存表至第六检测单元暂存表的每对存储位置数据，在某一时间只要接收信号为1，则复合表中此时间气泡信息即为1，即为检测到有气泡且气泡直径大于设定值；

判断复合表中气泡信息的数量连续大于等于m时，则判定气泡信息持续时间大于设置时间T，本实施例中，m=10，即为检测到存在大于设定值直径的气泡持续时间在10s以下时，则气泡对设备不会造成影响，反之，则会造成影响。

实施例三

一种液体燃料储箱阀门控制方法，根据实施例二中的第一检测单元暂存表至复合表中的数据所示，自第4s开始，控制器持续接收到为1的气泡信息，表明自第4s开始，气泡检测装置开始持续检测到直径大于设定值的气泡，且气泡信息为1的数量大于m，此时控制系统将控制阀门8关闭，以切断液体燃料自主液室6流向储液室7的流路，避免带有大量气泡的液体燃料继续流向储液室7，从而能够避免液体燃料进入液体燃料储箱下游的设备（压力泵、燃烧室等），进而避免对设备产生严重烧蚀、颤振甚至爆炸。

本技术方案提出了液体燃料储箱阀门控制方法、控制系统和气泡检测装置，在有气泡和没有气泡的条件下，感应部受到不同压力从而感应端输出不同感应值，控制器接收感应值并与设置值对比，从而输出不同的气泡信息，并根据不同检测单元列出暂存表与复合表，以此判断大于设定值尺寸气泡的存在时间，并做出相应关闭阀门操作；

该液体燃料储箱阀门控制方法能够通过感应件（压电传感器）直接检测浮子在气泡有无时的受力情况的变化来进行判断是否存在大于浮子体积的气泡以及气泡的持续时间，从而能够对液体燃料储箱阀门进行快速控制，检测过程快速灵敏，且能够通过调整浮子的位置来适应不同尺寸的管道，适应范围更加广泛，且能够根据随管道形状、大小进行随时调节，结构简单，有效降低了液体燃料发动机的故障率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种液体燃料储箱气泡检测装置，其特征在于，所述液体燃料储箱包括通过联通管（1）连接的主液室（6）与储液室（7），液体燃料从所述主液室（6）流入所述储液室（7）；所述联通管（1）上设置有阀门（8），所述检测装置包括多个检测单元，每个检测单元均包括：

感应件，其固定安装在所述联通管（1）的内壁；所述感应件包括沿第一方向排列的连接部（2）和感应部（3）；所述第一方向为所述联通管（1）的径向方向；

浮子（4），其位于所述联通管（1）内，且其通过连接件（5）与所述感应件连接；所述连接件（5）与所述连接部（2）在第一位置连接，所述感应部（3）位于所述第一位置远离所述浮子（4）的一侧；所述浮子（4）的直径大于设定值；

所述联通管（1）内设置有多个所述检测单元，不同所述检测单元的所述浮子（4）在第一平面的投影不完全重叠；所述第一平面为垂直于所述联通管（1）的平面。

2.根据权利要求1所述的一种液体燃料储箱气泡检测装置，其特征在于，所述连接件（5）为连续弯折状。

3.根据权利要求1所述的一种液体燃料储箱气泡检测装置，其特征在于，所述感应部（3）具有感应端，所述感应端为压电传感器。

4.一种液体燃料储箱阀门控制系统，其特征在于，包括若干权利要求1-3任意一项所述的气泡检测装置和控制器，所述控制器设定有设置值和设置时间T，所述控制器配置用于：

接收所述感应部（3）的感应值，判断所述感应值大于所述设置值时，输出气泡信息为第一数值，判断所述感应值小于所述设置值时，输出气泡信息为第二数值；

判断气泡信息持续时间大于所述设置时间T时，控制所述阀门（8）关闭。

5.根据权利要求4所述的一种液体燃料储箱阀门控制系统，其特征在于，所述第一数值为1，所述第二数值为0。

6.根据权利要求5所述的一种液体燃料储箱阀门控制系统，其特征在于，所述控制器具体配置用于判断气泡信息持续时间大于所述设置时间T：

将所述气泡信息及检测时间对应存入暂存表，所述暂存表对应每个气泡检测单元设置，具有n对存储位置，每对所述存储位置用于存储检测时间及对应的气泡信息；n大于T*f，接收频率为设定频率f；所述气泡信息为第一数值时表示检测有气泡，所述气泡信息为所述第二数值时表示没有气泡；

判断复合表中气泡信息为所述第一数值的数量连续大于等于m时，判定气泡信息持续时间大于所述设置时间T；m=T*f；所述复合表由所有所述暂存表复合形成，所述复合表内存储有检测时间及对应的复合检测信息；所述复合检测信息由所有暂存表中的气泡信息或运算得到。

7.一种液体燃料储箱阀门控制方法，其特征在于，其应用于权利要求4-6任意一项所述的一种液体燃料储箱阀门控制系统，所述液体燃料储箱包括通过联通管（1）连接的主液室（6）与储液室（7），所述联通管（1）上设置有阀门（8），所述联通管（1）内设有权利要求1-4任意一项所述的气泡检测装置；所述控制方法包括以下步骤：

接收感应部（3）的感应值，判断所述感应值大于所述设置值时，输出气泡信息为所述第一数值，判断所述感应值小于所述设置值时，输出气泡信息为所述第二数值；

判断气泡信息为所述第一数值的持续时间大于所述设置时间T时，控制所述阀门（8）关闭。

8.根据权利要求7所述的一种液体燃料储箱阀门控制方法，其特征在于，接收所述气泡检测装置检测的气泡信息中，接收频率为设定频率f；所述控制方法还包括以下步骤：

将所述气泡信息及检测时间对应存入暂存表，所述暂存表对应每个所述气泡检测单元设置，具有n对存储位置，每对所述存储位置用于存储检测时间及对应的气泡信息；n大于T*f；所述气泡信息为所述第一数值时表示检测有气泡，所述气泡信息为所述第二数值时表示没有气泡；

判断复合表中气泡信息为所述第一数值的数量连续大于等于m时，判定气泡信息持续时间大于设置时间T；m=T*f；所述复合表由所有所述暂存表复合形成，所述复合表内存储有检测时间及对应的复合检测信息；所述复合检测信息由所有暂存表中的气泡信息或运算得到。