CN117367783A - 一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航天液体火箭发动机阀门领域，具体公开了一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统和试验方法，消除水击影响的电磁阀液流试验系统包括气瓶、液体罐、流量计、三通、待测电磁阀、旁通路电磁阀以及测控系统，所述气瓶、液体罐、流量计、三通顺次连接，所述三通的一端出口与所述待测电磁阀连接，所述三通的另一端出口与所述旁通路电磁阀连接；所述流量计、待测电磁阀和旁通路电磁阀均与所述测控系统电连接，本发明能够精确测得待测电磁阀从开始断电到阀后压力下降到规定压力的响应时间。

Description

一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统和试验方法

技术领域

本发明属于航天液体火箭发动机阀门领域，具体涉及一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统和试验方法。

背景技术

目前，液体火箭发动机上使用的液氧副路和煤油副路电磁阀在研制阶段，通常都会以水做介质进行液流试验，以获得阀门在额定工况条件下的性能参数，其中一项就是在无水击的条件下测试阀门从开始断电到阀后压力下降到规定压力的关闭响应时间，行业中经常用采集到的电流曲线和阀后压力曲线来判读阀门的关闭响应时间，但由于关阀过程产生的水击效应，使阀门入口产生很大的压力波动，在电磁阀未完全闭合之前，阀前的压力波动会通过阀芯和阀座的缝隙传递到阀后，造成阀后测得的压力也随之波动，曲线呈震荡波动起伏状态，很难从曲线中判读出精确的电磁阀关闭响应时间，严重影响了电磁阀液流试验的要达到的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统和试验方法，能够精确测得待测电磁阀从开始断电到阀后压力下降到规定压力的响应时间。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：提供一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统，包括气瓶、液体罐、流量计、三通、待测电磁阀、旁通路电磁阀以及测控系统，所述气瓶、液体罐、流量计、三通顺次连接，所述三通的一端出口与所述待测电磁阀连接，所述三通的另一端出口与所述旁通路电磁阀连接；所述流量计、待测电磁阀和旁通路电磁阀均与所述测控系统电连接；

还包括第一压力计、第二压力计和节流圈，所述第一压力计与所述待测电磁阀的入口端连接，所述第二压力计和所述节流圈顺次连接在所述待测电磁阀的出口端，所述第一压力计和第二压力计均与所述测控系统电连接。

进一步的，所述气瓶为高压气瓶，所述气瓶与所述液体罐之间连接有气体减压阀。

进一步的，所述液体罐与所述流量计之间连接有截止阀。

进一步的，所述液体罐上设有加注口，所述加注口设于所述液体罐的顶部，所述气体减压阀连接在所述液体罐的顶端，所述截止阀连接在所述液体罐的底端。

进一步的，所述电磁阀液流试验系统还包括收集槽，所述节流圈的出口端和所述旁通路电磁阀的出口端均与所述收集槽连接。

还提供了一种消除水击影响的电磁阀液流试验方法，采用如上所述的电磁阀液流试验系统进行试验，包括如下步骤：

步骤1，关阀；关闭待测电磁阀、旁通路电磁阀、气体减压阀、截止阀；

步骤2，加入介质；向液体罐内加入介质，并使液体罐形成密闭腔体；

步骤3，开启待测电磁阀；依次打开截止阀、待测电磁阀，使介质水可从节流圈的出口端流出；

步骤4，提高压力；提高气体减压阀的出口压力，使第一压力计的读数达到设定值；

步骤5，记录读数；启动测控系统，记录流量计、第一压力计、第二压力计的数据，关闭待测电磁阀，维持一段时间后停止测控系统，得到关于流量、第一压力计、第二压力计以及待测电磁阀电流的曲线，读出从待测电磁阀开始动作的时刻到第二压力计第一个波峰的时刻所持续的时间间隔Δt；

步骤6，开启旁通路电磁阀；测控系统控制待测电磁阀的打开时间为t1，关闭时间为t2，旁通路电磁阀的打开时间为t3，t3＝t2+Δt，关闭时间为t4；

步骤7，确定响应时间；根据待测电磁阀电流的曲线和第二压力计的压力曲线，读出待测电磁阀从开始断电到第二压力计读数下降到规定压力的响应时间。

进一步的，在所述步骤6中，打开待测电磁阀，待流经待测电磁阀的介质流量和压力稳定后，关闭待测电磁阀，打开旁通路电磁阀，在待测电磁阀完全关闭且第二压力计的数值下降至零，关闭旁通路电磁阀。

本发明具有以下有益效果：

本发明实施例的消除水击影响的电磁阀液流试验系统通过在待测电磁阀的入口一侧增加与其并联的旁通路电磁阀，通过精确控制旁通路电磁阀的打开时间，彻底解决了待测电磁阀因为水击造成无法采集到电磁阀从开始断电至待测电磁阀阀后压力下降到规定压力的响应时间的行业难题，试验系统简单、可靠、试验数据准确，能够精确测得待测电磁阀从开始断电到阀后压力下降到规定压力的响应时间，同时还可以测出待测电磁阀关闭过程中的瞬时流量，为火箭发动机阀门研发提供可靠的数据支撑。

本发明实施例的消除水击影响的电磁阀液流试验方法是基于上述消除水击影响的电磁阀液流试验系统而设计的，其有益效果参考上述消除水击影响的电磁阀液流试验系统的有益效果，在此不一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的消除水击影响的电磁阀液流试验系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的待测电磁阀电流和第二压力计压力的曲线图；

图3为本发明实施例提供的消除水击影响的电磁阀液流试验方法的流程图。

图中标识说明：

1、气瓶；2、液体罐；3、流量计；4、三通；5、待测电磁阀；6、旁通路电磁阀；7、收集槽；11、气体减压阀；21、截止阀；22、加注口；51、第一压力计；52、第二压力计；53、节流圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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没有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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征.整体.步骤.操作.元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征.整体.步骤.操作.元素.组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”.“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例1

请参阅图1所示，本实施例提供的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，包括气瓶1、液体罐2、流量计3、三通4、待测电磁阀5、旁通路电磁阀6以及测控系统(图中未示出)，气瓶1、液体罐2、流量计3、三通4顺次连接，三通4的一端出口与待测电磁阀5连接，三通4的另一端出口与旁通路电磁阀6连接；流量计3、待测电磁阀5和旁通路电磁阀6均与测控系统电连接；

还包括第一压力计51、第二压力计52和节流圈53，第一压力计51与待测电磁阀5的入口端连接，第二压力计52和节流圈53顺次连接在待测电磁阀5的出口端，第一压力计51和第二压力计52均与测控系统电连接。

在上述结构中，气瓶1用于存储气体，为待测电磁阀5试验所需要的压力提供保障；液体罐2能承受一定的压力，用于存储试验所需要的介质，气瓶1与液体罐2连接后用于挤压液体罐2内部的介质；流量计3用于计量液体罐2内流出的介质流量，将信号输送至测控系统，便可以采集得到流量曲线；三通4用于在试验系统主管道中分出一支旁路，用于将介质引流到旁通路电磁阀6处；待测电磁阀5是被试验件，可以被测控系统驱动打开或者关闭；第一压力计51安装在待测电磁阀5的入口处，并将测量到的信号输送至测控系统，便可以采集得到待测电磁阀5入口处的压力曲线；第二压力计52安装在待测电磁阀5的出口处，并将测量到的信号输送至测控系统，便可以采集得到待测电磁阀5出口处的压力曲线；旁通路电磁阀6用于打开待测电磁阀5入口的旁通路，使试验介质可以由旁通路电磁阀6流出，旁通路电磁阀6可以被测控系统驱动打开或者关闭；节流圈53用于计量从待测电磁阀5流出的介质流量；同时使待测电磁阀5的出口有一定的背压；测控系统用于为旁通路电磁阀6和待测电磁阀5提供驱动电路，能独立控制旁通路电磁阀6和待测电磁阀5的打开和关闭，同时能采集旁通路电磁阀6和待测电磁阀5的电流曲线、第一压力计51和第二压力计52的压力曲线，以及流量计3的流量曲线。

在实际应用中，采用本发明的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，在待测电磁阀5的入口一侧增加与其并联的旁通路电磁阀6，通过精确控制旁通路电磁阀6的打开时间，彻底解决了待测电磁阀5因为水击造成无法采集到电磁阀从开始断电至待测电磁阀5阀后压力下降到规定压力的响应时间的行业难题，试验系统简单、可靠、试验数据准确，同时还可以测出待测电磁阀5关闭过程中的瞬时流量，为火箭发动机阀门研发提供可靠的数据支撑。

具体的，气瓶1为高压气瓶，在气瓶1与液体罐2之间连接有气体减压阀11，气体减压阀11与测控系统电连接，测控系统可以控制气体减压阀11的开关与调节，气体减压阀11用于将气瓶1输送来的高压气体减压至待测电磁阀5试验所需要的压力。

具体的，在液体罐2与流量计3之间连接有截止阀21，截止阀21与测控系统电连接，测控系统可以控制截止阀21的开关，截止阀21用于控制介质的流通和关断。

具体的，在液体罐2上设有加注口22，加注口22设于液体罐2的顶部，气体减压阀11连接在液体罐2的顶端，截止阀21连接在液体罐2的底端，加注口22设于液体罐2的顶部且气体减压阀11连接在液体罐2的顶端，在当向液体罐2内加注介质且不加满时，液体罐2的顶部回流有气枕，气瓶1内的气体经气体减压阀11后进入液体罐2内，便可以对液体罐2内的介质进行挤压，打开截止阀21后，介质便可以从液体罐2的底部流向流量计3处。

具体的，电磁阀液流试验系统还包括收集槽7，节流圈53的出口端和旁通路电磁阀6的出口端均与收集槽7连接，收集槽7用于收集从旁通路电磁阀6和待测电磁阀5流出的试验介质。

实施例2

请参阅图3所示，本实施例提供的消除水击影响的电磁阀液流试验方法，采用如实施例1中的电磁阀液流试验系统进行试验，包括如下步骤：

步骤1，关阀；关闭待测电磁阀、旁通路电磁阀、气体减压阀、截止阀；

步骤2，加入介质；从液体罐的加注口向液体罐内加入介质，并在液体罐的顶部留有一定的气枕空间，介质加注完成后，封堵液体罐的加注口，使液体罐形成密闭腔体；

步骤3，开启待测电磁阀；依次打开截止阀、待测电磁阀，此时介质水可从节流圈的出口端缓慢流出到收集槽中；

步骤4，提高压力；气瓶经气体减压阀向液体罐内充气，气枕挤压液体罐中的介质，根据第一压力计的数值，缓慢提高气体减压阀的出口压力，压力提高到待测电磁阀试验所需的入口压力后，气体减压阀停止调节，维持气体向液体罐供应状态；

步骤5，记录读数；启动测控系统，记录流量计、第一压力计、第二压力计的数据，关闭待测电磁阀，维持一段时间后停止测控系统，得到关于流量、第一压力计、第二压力计以及待测电磁阀电流的曲线，读出从待测电磁阀开始动作的时刻到第二压力计第一个波峰的时刻所持续的时间间隔Δt，Δt也即为待测电磁阀关闭时刻至旁通路电磁阀打开时刻的时间间隔；

步骤6，开启旁通路电磁阀；测控系统控制待测电磁阀的打开时间为t1，关闭时间为t2，旁通路电磁阀的打开时间为t3，t3＝t2+Δt，关闭时间为t4；

步骤7，确定响应时间；根据待测电磁阀电流的曲线和第二压力计的压力曲线，读出待测电磁阀从开始断电到第二压力计读数下降到规定压力的响应时间。

具体的，在步骤6中，打开待测电磁阀，待流经待测电磁阀的介质流量和压力稳定后，关闭待测电磁阀，打开旁通路电磁阀，在待测电磁阀完全关闭且第二压力计的数值下降至零，关闭旁通路电磁阀。

如图2所示，在步骤5中，流量计和第二压力计得到的数据，可使用下面的公式计算出节流圈的流量系数：

其中：A——节流圈流量系数

Q——流量，即流量计的读数；

ΔP——节流圈前后的压降；

ρ——流过节流圈的介质的密度。

在步骤7中，第二压力计得到的数值，可使用以下公式计算出待测电磁阀在关闭过程流经待测电磁阀的实时介质流量：

其中：A——节流圈流量系数

Q——流量，即流量计的读数；

ΔP——节流圈前后的压降；

ρ——流过节流圈的介质的密度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种消除水击影响的电磁阀液流试验系统，其特征在于，包括气瓶、液体罐、流量计、三通、待测电磁阀、旁通路电磁阀以及测控系统，所述气瓶、液体罐、流量计、三通顺次连接，所述三通的一端出口与所述待测电磁阀连接，所述三通的另一端出口与所述旁通路电磁阀连接；所述流量计、待测电磁阀和旁通路电磁阀均与所述测控系统电连接；

还包括第一压力计、第二压力计和节流圈，所述第一压力计与所述待测电磁阀的入口端连接，所述第二压力计和所述节流圈顺次连接在所述待测电磁阀的出口端，所述第一压力计和第二压力计均与所述测控系统电连接。

2.根据权利要求1所述的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，其特征在于，所述气瓶为高压气瓶，所述气瓶与所述液体罐之间连接有气体减压阀。

3.根据权利要求1所述的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，其特征在于，所述液体罐与所述流量计之间连接有截止阀。

4.根据权利要求1所述的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，其特征在于，所述液体罐上设有加注口，所述加注口设于所述液体罐的顶部，所述气体减压阀连接在所述液体罐的顶端，所述截止阀连接在所述液体罐的底端。

5.根据权利要求1所述的消除水击影响的电磁阀液流试验系统，其特征在于，所述电磁阀液流试验系统还包括收集槽，所述节流圈的出口端和所述旁通路电磁阀的出口端均与所述收集槽连接。

6.一种消除水击影响的电磁阀液流试验方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的电磁阀液流试验系统进行试验，包括如下步骤：

步骤1，关阀；关闭待测电磁阀、旁通路电磁阀、气体减压阀、截止阀；

步骤2，加入介质；向液体罐内加入介质，并使液体罐形成密闭腔体；

步骤3，开启待测电磁阀；依次打开截止阀、待测电磁阀，使介质水可从节流圈的出口端流出；

步骤4，提高压力；提高气体减压阀的出口压力，使第一压力计的读数达到设定值；

步骤5，记录读数；启动测控系统，记录流量计、第一压力计、第二压力计的数据，关闭待测电磁阀，维持一段时间后停止测控系统，得到关于流量、第一压力计、第二压力计以及待测电磁阀电流的曲线，读出从待测电磁阀开始动作的时刻到第二压力计第一个波峰的时刻所持续的时间间隔Δt；

步骤6，开启旁通路电磁阀；测控系统控制待测电磁阀的打开时间为t1，关闭时间为t2，旁通路电磁阀的打开时间为t3，t3＝t2+Δt，关闭时间为t4；

步骤7，确定响应时间；根据待测电磁阀电流的曲线和第二压力计的压力曲线，读出待测电磁阀从开始断电到第二压力计读数下降到规定压力的响应时间。

7.根据权利要求6所述的消除水击影响的电磁阀液流试验方法，其特征在于，在所述步骤6中，打开待测电磁阀，待流经待测电磁阀的介质流量和压力稳定后，关闭待测电磁阀，打开旁通路电磁阀，在待测电磁阀完全关闭且第二压力计的数值下降至零，关闭旁通路电磁阀。