CN220893769U - 一种火箭阀门测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种火箭阀门测试系统，至少包括气源增压系统、高压储箱、高压低温储箱和试验路。所述气源增压系统用于将液体加压并转化为高压气源；所述高压储箱入口与所述气源增压系统连通，用于储存高压气源，并在试验期间为下游的低温介质进行增压；所述高压低温储箱入口与所述高压储箱的出口连通，用于存贮低温介质以及为低温介质增压；所述试验路，一侧与所述高压低温储箱的出口连通，另一侧用于连接待测阀门；所述高压低温储箱和所述试验路之间设有配气单元和监测单元，所述监测单元用于监测试验过程，根据监测结果控制所述配气单元对所述试验路进行压力和温度调整。

Description

一种火箭阀门测试系统

技术领域

本实用新型涉及航天运载火箭阀门测试技术领域，特别是涉及一种火箭阀门测试系统。

背景技术

作为液体火箭动力系统的核心控制部件，火箭高压低温阀门控制着推进剂的供给，其工作可靠性关系到火箭发射的成败。液体火箭发动机阀门试验是阀门生产、检测和维修过程中一项重要的工序，其试验结果能够直观的反映出阀门的相关性能指标。目前，现有的高压低温阀门测试系统及测试方法无法对其进行全面的考核，没有进行全面考核直接交付的阀门，容易出现高压低温情况下内漏和低温情况下阀门开度无法确定等问题。

因此，亟需提供一种能够满足高压低温阀门交付前考核需求的测试系统。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种火箭阀门测试系统，能够满足高压低温阀门交付前的考核工作。

本实用新型提供了一种火箭阀门测试系统，至少包括气源增压系统、高压储箱、高压低温储箱和试验路。所述气源增压系统用于将液体加压并转化为高压气源；所述高压储箱入口与所述气源增压系统连通，用于储存高压气源，并在试验期间为下游的低温介质进行增压；所述高压低温储箱入口与所述高压储箱的出口连通，用于存贮低温介质以及为低温介质增压；所述试验路，一侧与所述高压低温储箱的出口连通，另一侧用于连接待测阀门；所述高压低温储箱和所述试验路之间设有配气单元和监测单元，所述监测单元用于监测试验过程，根据监测结果控制所述配气单元对所述试验路进行压力和温度调整。

在一个实施例中，还包括同时与所述监测单元和所述配气单元通信连接的控制系统；所述控制系统根据所述监测单元的检测结果自动控制所述配气单元对所述试验路进行压力和温度调整。

在一个实施例中，所述试验路入口与介质补充加注管路连通；所述介质补充加注管路上设有介质加注阀。

在上述任意一个实施例中，所述试验路至少包括并联设置的气蚀路、主路和调节路；根据试验需求，选择所述气蚀路、所述主路和所述调节路中的至少一路进行试验。

在一个实施例中，所述气蚀路、所述调节路和所述主路的入口分别通过分支管路与加热设备连通；所述加热设备用于在试验后对管路及待测阀门进行快速复温。

在一个实施例中，所述气蚀路、所述主路和所述调节路均设有温度测点、压力测点以及用于控制通断的截止阀。

在一个实施例中，所述高压低温储箱出口通过加注管路分别与所述气蚀路、所述主路和所述调节路连通；所述加注管路通过排液阀外接排液管路，用于排放管路内温度不达标的低温介质。

在一个实施例中，所述配气单元至少包括：氮气应急切断阀、氮气调节增压阀、高压低温应急阀、管路排气阀以及过滤器；所述加注管路在所述高压低温应急阀的下游设有排气管路；所述氮气应急切断阀设置于所述高压储箱出口；所述氮气调节增压阀设置于所述氮气应急切断阀和高压低温储箱入口之间；所述高压低温应急阀设置于所述高压低温储箱出口；所述管路排气阀设置于所述高压低温应急阀下游的排气管路上；所述过滤器设置于所述气蚀路、所述主路和所述调节路的入口。

在一个实施例中，所述监测单元包括设置于所述加注管路的高压低温储箱温度测点、高压低温储箱压力测点、流量计、流量计压力测点和流量计温度测点，以及设置于所述排气管路上的管路排气温度测点。

本实用新型提供的一种火箭阀门测试系统，至少具有以下之一的有益效果：

一、本申请的阀门测试系统，能够根据监测单元的监测数据自动调节试验路的介质压力和介质温度，还能够利用本申请的气蚀路、主路和调节路对待测阀门进行不同功能的测试，全面覆盖了待测阀门的所有测试需求，大幅提升了试验效率。

二、本申请的阀门测试系统，可以利用气蚀路、主路和调节路能够同时进行多台次、多种类性能测试，也可以根据不同阀门的测试需求选择相应的试验路进行试验。

三、本申请的阀门测试系，能够满足高压低温阀门交付前的试验考核需求，显著提升了阀门的交付合格率。

四、本申请的阀门测试系统能够远程自动控制试验的进行，操作人员进行远程操作和监控监视，非必要无需靠近试验系统，从而保障了操作人员的人身安全。

在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例的火箭阀门测试系统的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的试验路部分的示意图。

图3是本实用新型实施例的加注管路与试验路连接部分的示意图。

附图标记：

1-气源增压系统，2-高压储箱，21-氮气应急切断阀，22-氮气调节增压阀，23-氮气补增压阀，3-高压低温储箱，31-放气管路，32-放气阀，33-手动放气阀，34-高压低温储箱温度测点，35-高压低温储箱压力测点，4-试验路，41-气蚀路，410-气蚀管，411-第一压力测点，412-第一温度测点，413-第一截止阀，414-第一排液阀，415-第一排液管路，42-主路，421-第二压力测点，422-第二温度测点，423-第二截止阀，424-第二排液阀，425-第二排液管路，43-调节路，431-第三压力测点，432-第三温度测点，433-第三截止阀，434-第三排液阀，435-第三排液管路，436-流量调节阀，5-加注管路，51-高压低温应急阀，52-管路排气阀，53-过滤器，54-排气管路，55-管路排气温度测点，56-流量计，57-流量计压力测点，58-流量计温度测点，6-加热设备，61-分支管路，62-电磁阀，63-单向阀，7-排液管路，71-排液阀，8-介质补充加注管路，81-介质加注阀，10-待测阀门。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

参见图1，本实用新型提供的一种火箭阀门测试系统，至少包括气源增压系统1、高压储箱2、高压低温储箱3和试验路4。气源增压系统1用于将液体加压并转化为高压气源，高压储箱2的入口与气源增压系统1连通，用于存储高压气源，并在试验期间利用高压气源为下游的低温介质进行增压。其中，高压储箱2中可以装有氮气，作为氮气储箱使用。高压低温储箱3的入口与高压储箱2出口连通，用于存贮低温介质以及为低温介质增压，高压低温储箱3的出口与试验路4的一侧连通，试验路4的另一侧用于连接待测阀门10。

高压储箱2内的高压气源进入高压低温储箱3后，为储存在高压低温储箱3内的低温介质增压，增压后的低温介质进入试验路4，进而对设置在试验路4的待测阀门10进行测试。

高压低温储箱3和试验路4之间设有配气单元和监测单元，监测单元用于监测试验过程，根据监测结果手动或自动控制配气单元对试验路4进行压力和温度调整。

本实用新型实施例的高压低温火箭阀门测试系统，通过气源增压系统将液体加压并转化成高压气源，并利用高压储箱储存高压气源，以便于在进行阀门测试时，利用高压气源为高压低温储箱内的低温介质增压。增压后的低温介质在配气单元的调节作用下进入试验路，以对设置于试验路的待测阀门进行相应地的测试。

在上述实施例中，为保障高压低温储箱3的介质填充，可以在高压低温储箱3的顶部设置放气管路31。放气管路31分为两条支路，第一条支路设有放气阀32，第二条支路设有手动放气阀33。在低温介质加注到高压低温储箱3的过程中，或者在试验结束或试验中止后，需要打开放气阀32进行放气，保证试验过程的安全性。在非试验期间，可以通过打开手动放气阀33排放高压低温储箱3内介质气化形成的气体。为增加测试系统的自动化程度，可以将手动放气阀33更换为电磁阀。

本实用新型实施例中的低温介质可使用液氧、液氮或者液甲烷。

在上述实施例中，本实用新型实施例的高压低温火箭阀门测试系统还包括同时与监测单元和配气单元通信连接的控制系统。控制系统安装于上位机中，操作人员可以在上位机远程操控控制系统，根据监测单元的检测结果自动控制配气单元对试验路做出相应地压力和温度调整。本实用新型实施例的火箭阀门测试系统的自动试验流程时序可使用Labview编写。

本实用新型实施例的阀门测试系统能够远程自动控制试验的进行，操作人员进行远程操作和监控监视，从而保障了操作人员的人身安全。

同时参见图1和图2，在上述实施例中，为避免发生高压低温储箱3的介质供应不足，而引发的待测阀门试验需求无法满足的情况，可以使在试验路入口外接介质补充加注管路8，利用介质补充加注管路8为阀门试验提供介质补充。介质补充加注管路8上设有介质加注阀81，介质加注阀81打开时，可以将槽车的低温介质加注至试验路4的入口，使其与来自高压低温储箱3的低温介质一同填充至试验路4。

在上述任意一个实施例中，试验路4至少包括并联设置的气蚀路41、主路42和调节路43。根据试验需求，选择所述气蚀路、所述主路和所述调节路中的至少一路进行试验。其中，气蚀路41、主路42和调节路43的测试不相同。根据试验需求，可以选择气蚀路41、主路42和调节路43中的至少一路安装待测阀门进行试验，第一路的测试结束后更换其他试验路进行其他测试。此外，通过采用本系统，也可以在气蚀路41、主路42和调节路43上安装不同的阀门，同时对各阀门进行试验，第一轮测试结束后，根据测试需求将各阀门换位进行第二轮试验，直至各阀门完成了各个试验路的测试。

参见图2，在上述实施例中，气蚀路41安装有气蚀管410，通过更换大小不同的气蚀管410能够得到相应压力下的流量，进而可以便于判断对应产品开度是否准确。

具体地，本实用新型实施例的高压低温火箭阀门测试系统，能够对低温阀门高压下的各种情况进行系统地测试，有效考核到了低温阀门高压下的各种情况，减少了阀门交付后不同工况下可能产生的各种问题，降低了产品生产及维修成本，也有效地提高了阀门的可靠性，降低了安装阀门产品过程中的安全问题。

继续参见图1和图2，在上述实施例中，气蚀路41、主路42和调节路43的入口)通过分支管路61与加热设备6连通。在相应的试验路结束试验并排净低温介质后，可以连通加热设备6使其对管路及阀门进行快速复温。进一步地，分支管路61上设有电磁阀62和单向阀63，电磁阀62用于控制分支管路61与试验路(气蚀路41、主路42和调节路43)的连通，单向阀63用于防止试验路侧的低温介质反流。

进一步地，气蚀路41设有第一压力测点411、第一温度测点412和第一截止阀413。在测试阀门过程中，通过第一截止阀413对气蚀路进行控制，使其开始对气蚀路上的待测阀门进行测试，利用第一压力测点411对气蚀路41进行压力监测并获取压力数据，利用第一温度测点412对气蚀路41进行温度监测并自动反馈温度。

主路42设有第二压力测点421、第二温度测点422和第二截止阀423。在测试阀门过程中，通过第二截止阀423对主路进行控制，使其开始对主路上的待测阀门进行测试，利用第二压力测点421对主路42进行压力监测并获取压力数据，利用第二温度测点422对主路42进行温度监测并自动反馈温度。

调节路43设有第三压力测点431、第三温度测点432和第三截止阀433。在测试阀门过程中，通过第三截止阀433对调节路进行控制，使其开始对调节路上的待测阀门进行测试，利用第三压力测点431对调节路43进行压力监测并获取压力数据，利用第三温度测点432对调节路43进行温度监测并自动反馈温度。调节路43在第三截止阀433的下游还设有流量调节阀436，用于对调节路43内的介质流量进行适应性调整。

其中，第一截止阀413、第二截止阀423和第三截止阀433靠近高压低温储箱3出口设置，以便于控制试验路4与高压低温储箱3之间的通断。

本实用新型实施例的火箭阀门测试系统，能够根据气蚀路、主路和调节路的测试需求独立控制，从而可以对待测阀门进行不同工况下的测试，调整待测阀门的测试强度，增加待测阀门的测试内容，实现了多个阀门测试时各阀门按所需工况测试，大大提高了测试的系统性、继承性和测试效率。

在一个实施例中，气蚀路41设有通过第一排液阀414控制通断的第一排液管路415。当气蚀路的第一温度测点412反馈预冷阶段的介质温度不达标时，打开第一排液阀414将介质进行排放。或者在气蚀路测试结束或者试验中止时，打开第一排液阀414，使气蚀路41内的低温介质通过第一排液管路415排出。需要说明的是，当气蚀路的第一次阀门测试结束后，可以不排出低温介质，继续进行第二次阀门测试，直至气蚀路的测试全部完成后再排出低温介质。

主路42设有通过第二排液阀424控制通断的第二排液管路425。当主路的第二温度测点422反馈预冷阶段的介质温度不达标时，或者在试验结束和试验中止时，打开第二排液阀424将主路42中的低温介质通过第二排液管路425排出。

调节路43设有通过第三排液阀434控制通断的第三排液管路435。当调节路的第三温度测点432反馈预冷阶段的介质温度不达标时，或者在试验结束和试验中止时，打开第三排液阀434将调节路43中的低温介质通过第三排液管路435排出。

本实用新型实施例的高压低温火箭阀门测试系统，在相应试验路的测试结束后，可以利用第一排液管路、第二排液管路和第三排液管路将试验路的介质排出。

在上述实施例中，高压低温储箱3出口通过加注管路5分别与气蚀路41、主路42和调节路43连通。加注管路5通过排液阀71外接排液管路7，用于排放管路内温度不达标的低温介质。例如，加注管路5内的低温介质的温度不达标，可以打开排液阀71，通过排液管路7将温度不达标的低温介质排放，直至加注管路5内的低温介质温度达标。

同时参见图1和图3，配气单元至少包括：氮气应急切断阀21、氮气调节增压阀22、高压低温应急阀51、管路排气阀52以及过滤器53。加注管路5在高压低温应急阀51的下游设有排气管路54，管路排气阀52设置于排气管路54上。打开管路排气阀52时，能够通过排气管路54排出加注管路5中的气体。为了测量排气管路54排出的气体温度，可以在排气管路靠近出口的位置设置管路排气温度测点55。

在本实用新型实施例中，氮气应急切断阀21一侧与高压储箱2出口连接，另一侧通过氮气调节增压阀22与高压低温储箱3入口连接。氮气调节增压阀22在试验时能够根据试验产品要求对增压速率进行调节。进一步地，可以在氮气应急切断阀21和高压低温储箱3入口设置氮气补增压阀23。在试验期间当氮气调节增压阀22的增压速率达不到要求时，可以打开氮气补增压阀23进行补压，以达到增压速率。氮气应急切断阀21可以是手动截止阀，用于在非试验期间或者增压期间对高压储箱内的气体进行截断，保护下游的氮气调节增压阀22和氮气补增压阀23，通常在试验开始前打开氮气应急切断阀21。

在本实用新型实施例中，高压低温应急阀51设置于高压低温储箱3的出口，用于控制高压低温储箱4内的介质填充，还能够用于在异常情况发生(如管路泄漏、产品异常)时，进行紧急切断。过滤器53通常设置于加注管路5靠近气蚀路41、主路42和调节路43的一侧，用于过滤介质中的多余物。或者，也可以在气蚀路41、主路42和调节路43的入口处分别单独设置过滤器。

进一步地，同时参加图1、图2和图3，本实用新型实施例中的高压低温应急阀51、管路排气阀52以及过滤器53的动作可以根据监测单元的监测结果做出适应性调整。监测单元至少包括：设置于加注管路5的高压低温储箱温度测点34、高压低温储箱压力测点35、流量计56、流量计压力测点57和流量计温度测点58，以及设置于排气管路54上的管路排气温度测点55。高压低温储箱温度测点34用于监测高压低温储箱内的低温介质温度，高压低温储箱压力测点35用于监测高压低温储箱的压力。流量计56用于对试验过程中的介质流量进行监测并反馈，流量计压力测点57用于在预冷和试验时对介质的压力进行监测并反馈，流量计温度测点58用于在预冷和试验时对介质的温度进行监测并反馈，管路排气温度测点55用于在排气时进行温度监测并反馈。根据反馈的各监测结果，可以主动或者自动控制高压低温应急阀51、管路排气阀52、排液阀71的开关。

同时参见图1、图2和图3，自预冷结束后，选用调节路进行试验的具体流程如下：

首先开启自动试验系统，打开放气阀32后打开氮气应急切断阀21，直至流量计温度测点58反馈的介质温度小于或等于设定值后关闭放气阀32。

持续获取流量计温度测点58反馈的介质温度，若温度不达标，则打开排液阀71，将加注管路5温度不达标的介质通过排液管路7排出，直至温度达标后关闭排液阀71。

打开调节路的第三截止阀433和第三排液阀434，使加注管路5内的低温介质进入调节路43并由第三排液管路435排出，直至调节路的第三温度测点432反馈的温度达标后关闭第三排液阀434。

再打开氮气调节增压阀22，比较高压低温储箱压力测点35和流量计压力测点57反馈的压力值是否一致，若不一致，则试验中止。若一致，则打开第三截止阀433后打开待测阀门，判断第三压力测点431的压力是否达标，若不达标，则调整氮气增压调节阀22的开度，若仍不达标，则打开氮气补增压阀23直至压力达标。再判断流量计56的流量是否达标，若不达标，则通过调整流量调节阀436开度的方式使流量达标。以上调节步骤结束后继续进行试验，获取待测阀门测试数据后试验结束。试验结束后，依次关闭氮气增压调节阀22和氮气补增压阀23、打开放气阀33、关闭氮气应急切断阀21，并打开第三排液阀434和电磁阀62，利用加热设备6对调节路43和待测阀门进行复温，复温结束后将待测阀门从调节路43拆下即可。

进一步地，使用主路或者调节路对阀门进行测试时，测试方法基本不变，测试细节根据待测阀门的测试需求适应性调整。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火箭阀门测试系统，其特征在于，至少包括：

气源增压系统，用于将液体加压并转化为高压气源；

高压储箱，入口与所述气源增压系统连通，用于储存高压气源，并在试验期间为下游的低温介质进行增压；

高压低温储箱，入口与所述高压储箱的出口连通，用于存贮低温介质以及为低温介质增压；

试验路，一侧与所述高压低温储箱的出口连通，另一侧用于连接待测阀门；

所述高压低温储箱和所述试验路之间设有配气单元和监测单元，所述监测单元用于监测试验过程，根据监测结果控制所述配气单元对所述试验路进行压力和温度调整。

2.根据权利要求1所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，还包括同时与所述监测单元和所述配气单元通信连接的控制系统；所述控制系统根据所述监测单元的检测结果自动控制所述配气单元对所述试验路做出压力和温度调整。

3.根据权利要求1所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述试验路入口与介质补充加注管路连通；所述介质补充加注管路上设有介质加注阀。

4.根据权利要求1至3任一项所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述试验路至少包括并联设置的气蚀路、主路和调节路；根据试验需求，选择所述气蚀路、所述主路和所述调节路中的至少一路进行试验。

5.根据权利要求4所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述气蚀路、所述调节路和所述主路的入口分别通过分支管路与加热设备连通；所述加热设备用于在试验后对管路及待测阀门进行快速复温。

6.根据权利要求4所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述气蚀路、所述主路和所述调节路均设有温度测点、压力测点以及用于控制通断的截止阀。

7.根据权利要求5所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述高压低温储箱出口通过加注管路分别与所述气蚀路、所述主路和所述调节路连通；所述加注管路通过排液阀外接排液管路，用于排放管路内温度不达标的低温介质。

8.根据权利要求7所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述配气单元至少包括：氮气应急切断阀、氮气调节增压阀、高压低温应急阀、管路排气阀以及过滤器；所述加注管路在所述高压低温应急阀的下游设有排气管路；

所述氮气应急切断阀设置于所述高压储箱出口；

所述氮气调节增压阀设置于所述氮气应急切断阀和高压低温储箱入口之间；

所述高压低温应急阀设置于所述高压低温储箱出口；

所述管路排气阀设置于所述高压低温应急阀下游的排气管路上；

所述过滤器设置于所述气蚀路、所述主路和所述调节路的入口。

9.根据权利要求8所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述监测单元包括设置于所述加注管路的高压低温储箱温度测点、高压低温储箱压力测点、流量计、流量计压力测点和流量计温度测点，以及设置于所述排气管路上的管路排气温度测点。

10.根据权利要求6所述的火箭阀门测试系统，其特征在于，所述气蚀路设有通过第一排液阀控制通断的第一排液管路；所述主路设有通过第二排液阀控制通断的第二排液管路；所述调节路设有通过第三排液阀控制通断的第三排液管路；

所述第一排液管路、所述第二排液管路和所述第三排液管路用于在测试结束后排放介质。