CN107356315A - 姿控发动机试验推进剂质量称重装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种姿控发动机试验推进剂质量称重装置，包括放置平台、电子秤、电子秤高度调节装置、换向阀、推进剂回收容器、推进剂称重贮箱、放气回收罐、单向阀；推进剂回收容器和放气回收罐均固定安装在放置平台上；推进剂称重贮箱包括上部贮箱本体和下部连接底座；放置平台上开设有一个凹坑，凹坑内放置电子秤；电子秤高度调节装置用于调节电子秤的高度；上部贮箱本体的推进剂入口与推进剂回收容器均与换向阀连接；换向阀与外部推进剂供应***通过连接管路连通，上部贮箱本体的推进剂出口与单向阀入口连通，单向阀出口与放气回收罐连通。通过使用本发明消除了管路约束、测量初期的测量误差以及贮箱放气对推进剂质量精确测量带来的影响。

Description

姿控发动机试验推进剂质量称重装置

技术领域

本发明涉及航天发动机试验技术领域，具体涉及姿控发动机试验推进剂质量称重装置。

背景技术

姿控发动机试验中，多使用质量流量计进行流量测量。计量部门标校流量计使用的介质与试验现场试车时使用的介质物理特性、温度、黏度均不同，校验的流量计和使用环境也存在差异，这些因素均会影响小流量测量的准确性，造成姿控发动机稳态小流量测量的技术难题。针对这些问题，提出了对质量流量计进行稳态流量原位校准的方法提高测量精度。根据稳态流量原位校准方法，应用真实推进剂采用质量时间法对质量流量计进行校准，即需要对推进剂进行称重回收，进而提出了推进剂质量称重装置的设计要求。

质量流量计校准过程中，需要在一段时间内对推进剂质量进行精确测量，而称重过程的技术难点在于称重贮箱的附带管路的管路约束和放气泄露部分推进剂气体等因素对称重测量精度的影响。

发明内容

为了消除管路约束、测量初期的测量误差以及贮箱放气对推进剂质量精确测量带来的影响，本发明提供一种姿控发动机试验推进剂质量称重装置。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：包括放置平台、电子秤、电子秤高度调节装置、换向阀、推进剂回收容器、推进剂称重贮箱、放气回收罐、单向阀以及多根连接管路；

推进剂回收容器和放气回收罐均固定安装在放置平台上；

推进剂称重贮箱包括上部贮箱本体和下部连接底座；下部连接底座上端与上部贮箱本体固连，下部连接底座的下端面与放置平台的上表面接触；

放置平台上开设有一个凹坑，凹坑的开设位置正对下部连接底座并且凹坑的尺寸小于下部连接底座的下端面的尺寸，凹坑内放置电子秤；电子秤高度调节装置用于调节电子秤上升将整个推进剂称重贮箱脱离放置平台上表面；

上部贮箱本体的推进剂入口与推进剂回收容器均与换向阀连接；换向阀与外部推进剂供应***通过连接管路连通，上部贮箱本体的推进剂出口通过连接管路与单向阀入口连通，单向阀出口通过连接管路与放气回收罐连通。

该称重装置还包括废气回收气囊；所述废气回收气囊与放气回收罐连通。

具体来说，上述电子秤高度调节装置为四个，分别位于电子秤的四个角；电子秤高度调节装置包括电子秤支撑板、螺杆以及手柄；电子秤放置在支撑板上，支撑板的四角分别设有第一螺孔，放置平台开设有与支撑板上第一螺孔位置相同的第二螺孔，螺杆的上端固定安装手把，螺杆的下端自上而下依次穿过第一螺孔和第二螺孔。

上述放置平台下表面设置有多个带刹车的万向轮。

该称重装置还包括用于调节放置平台水平度的多个水平调节装置；水平调节装置包括手柄、长螺柱以及定位胶套；

手柄固定安装在长螺柱一端，长螺柱垂直穿过放置平台后的一端安装定位胶套，定位胶套与地面接触；长螺柱垂直穿过放置平台的部分与放置平台螺纹连接。

上述上部贮箱本体的推进剂入口与换向阀之间，推进剂回收容器与换向阀之间以及上部贮箱本体的放气口与单向阀入口之间的连接管路均采用螺旋管；

上述放气回收罐内装有推进剂中和液。

该称重装置还包括垂直固定安装在放置平台上的固定支架；所述单向阀、换向阀以及连接管路均固定于固定支架上。

上述电子秤选用0.1g感量高精度电子秤。

上述废气回收气囊选用壁厚较大的大号气球或橡胶气囊。

本发明的具体工作原理是：

称重开始之前，利用带刹车万向轮的刹车功能使放置平台固定不动，通过调节电子秤高度调节装置，使电子秤升起过程中达到下部连接底座的下平面时，继续升起电子秤，电子秤顶起推进剂称重贮箱，使推进剂称重贮箱脱离放置平台的上平面，达到称重位置，即可实现称重。首先，换向阀与推进剂回收容器连通，外部的推进剂供应***将推进剂注入推进剂回收容器一段时间后，换向阀再与推进剂称重贮箱的推进剂入口连通推进剂注入推进剂称重贮箱，推进剂质量称重开始，待推进剂称重贮箱内压力达到放气口单向阀打开压力时，单向阀打开推进剂称重贮箱开始放气，压力降低后单向阀关闭，通过单向阀的开关始终保持称重贮箱内压力在单向阀打开压力以下，推进剂气体由单向阀排除后进入放气回收罐内，由放气回收罐内中和液中和吸收，废气由放气回收罐出口连接废气回收气囊收集。

本发明的优点在于：

1、本发明将推进剂的称重所需要的各个零部件和连接管路均集成在一台可移动的放置平台上，并对推进剂进行了合理的回收，不仅实现了推进剂质量精确测量，并且也有很好的环保性能。

2、本发明的推进剂称重贮箱与推进剂回收容器之间设置换向阀，目的是需要校准流量计时，要达到流量计校准点会经历一段时间，避免该段时间带来的测量误差，通过换向阀将介质回收，即可解决这一问题。

3、本发明装置通过设置废气回收气囊，通过回收罐中的中和液吸收推进剂，并通过废气回收囊收集废气，达到零排放零泄漏的效果，避免因放气导致质量测量精度下降。

4、本发明装置可调节电子秤高度，工作时升起电子秤，工作结束降低电子秤使其非工作期间不受力，避免长期受力影响电子秤测量精度。

5、本发明装置通过螺旋管可减小称重贮箱进出口管路引入的管路约束对推进剂称重的影响，显著提高质量测量精度。

6、本发明装置放气接口设置单向阀进行放气，通过单向阀放气可始终保持称重贮箱压力恒定，进而有利于提高流量稳定性。

7、本发明装置设置了水平调节装置对电子秤进行水平度调节，进一步的增加了测量的精度。

8、本发明结构简单，操作方便，实用性强。

附图说明

图1为本发明称重装置的结构示意图；

图2为电子秤高度调节装置局部结构示意图；

附图标记如下：

1-放置平台、2-电子秤、3-电子秤高度调节装置、31-电子秤支撑板、32-螺杆、33-手柄、4-换向阀、5-推进剂回收容器、6-推进剂称重贮箱、61-上部贮箱本体、62-下部连接底座、7-放气回收罐、8-单向阀、9-连接管路、10-废气回收气囊、11-万向轮、12-固定支架、13-水平调节装置、131-手轮、132-长螺柱、133-定位胶套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明:

参见图1，一种姿控发动机试验推进剂质量称重装置，包括放置平台1、电子秤2、电子秤高度调节装置3、推进剂回收容器5、换向阀4、推进剂称重贮箱6、放气回收罐7、单向阀8及多根连接管路9；

推进剂回收容器5和放气回收罐7均固定安装在放置平台1上；

推进剂称重贮箱6包括上部贮箱本体61和下部连接底座62；下部连接底座62上端与上部贮箱本体61固连，下部连接底座62的下端与放置平台1的上表面接触；

放置平台1上开设有一个凹坑，凹坑的开设位置正对下部连接底座并且凹坑的尺寸小于下部连接底座的下端面的尺寸，凹坑内放置电子秤2；电子秤高度调节装置3用于调节电子秤上升将整个推进剂称重贮箱托离放置平台1上表面；

上部贮箱本体61的推进剂入口与推进剂回收容器5均与换向阀4连接；换向阀4与外部推进剂供应***通过连接管路9连通，上部贮箱本体61的推进剂出口通过连接管路9与单向阀8入口连通，单向阀8出口通过连接管路9与放气回收罐7连通。

进一步的说，为了使中和后的废气排放大气带来的污染问题，该装置还包括废气回收气囊10；废气回收气囊10与放气回收罐7连通，放气回收罐7内装有推进剂中和液。

参见图2，电子秤高度调节装置3为四个，分别位于电子秤2的四个角；电子秤高度调节装3置包括电子秤支撑板31、螺杆32以及手柄33；电子秤2放置在支撑板31上，支撑板31的四角分别设有第一螺孔，放置平台1开设有与支撑板31上四个第一螺孔位置相同的四个第二螺孔，螺杆32的上端固定安装手柄33，螺杆32的下端自上而下依次穿过第一螺孔和第二螺孔。

为了避免推进剂腐蚀放置平台，放置平台1下表面设置有多个带刹车的万向轮11。

为了使电子秤的保证水平称重，从而保证称重精度，该装置还包括用于调节放置平台水平度的多个水平调节装置13；水平调节装置13包括手轮131、长螺柱132以及定位胶套133；

手轮131固定安装在长螺柱132一端，长螺柱132垂直穿过放置平台后的一端安装定位胶套133，定位胶套133与地面接触；长螺柱132垂直穿过放置平台1的部分与放置平台1螺纹连接。

为了减小管路约束对推进剂称重贮箱进行推进剂质量称重时测量精度的影响，上部贮箱本体61的推进剂入口与换向阀4之间，推进剂回收容器5与换向阀4之间以及上部贮箱本体61的放气口与单向阀8入口之间的连接管路9均采用螺旋管。

为了使整个装置的连接管路整齐，使得装置的外观美观，该装置还包括垂直固定安装在放置平台1上的固定支架12；所述单向阀8、换向阀4、连接管路9均固定于固定支架12上。

下面对本发明中每个零部件的具体结构和特点进行说明：

(1)电子秤选用0.1g感量，35kg量程，外廓尺寸300mm×400mm的高精度电子秤。

(2)电子秤高度调节装置主要由电子秤支撑板、螺杆、手柄组成，材料均选择不锈钢，支撑板用于放置电子秤，四角设有与螺杆下端相适应的螺栓孔，螺杆上端与移动装置上同支撑板位置相同的螺栓孔连接，通过调节螺杆，可调节支撑板高度，进而调节电子秤高度。

(3)推进剂回收容器设计为容积15L，工作压力1MPa，材料选用1Cr18Ni9Ti，容器顶部设置放气口、增压口、进液口，底部设置出液口，主要用于称重前后推进剂盛放。

(4)推进剂称重贮箱设计为为容积15L，直径300mm，工作压力4MPa，材料选用Ta10，容器顶部设置放气口、增压口、进液口，底部设置出液口，贮箱底部支座底面为环状平板，便于平稳放置于电子秤上，主要用于称重过程收集所需重量的推进剂。

(5)放气回收罐主要用于放气过程中推进剂气体的中和吸收，材料选用PTFE,回收罐顶部设置进气口和出气口，底部选用平面结构，密封结构选用法兰连接，使用过程中回收罐内需加一定量的推进剂中和液。

(6)废气回收气囊选用壁厚较大的大号气球或橡胶气囊，用于收集从房企回收罐内经过中和处理的推进剂废气，气囊和回收罐采用软管进行连接，气囊固定于称重贮箱顶部，避免废气泄露后，影响推进剂质量称重的测量精度。

(7)单向阀用于稳定贮箱压力，与贮箱放气口和放气回收罐入口管路相连。

(8)螺旋管用于连接称重贮箱推进剂入口管路和***阀门，以及连接称重贮箱放气口管路与单向阀，主要用以减小管路约束对称重贮箱进行推进剂质量称重时测量精度的影响。

(9)放置平台用于将所有称重装置部件集成安装，便于称重装置在试验现场进行移动，放置平台材料均选择1Cr18Ni9Ti，避免推进剂腐蚀移动装置。

Claims (10)

1.一种姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：包括放置平台(1)、电子秤(2)、电子秤高度调节装置(3)、换向阀(4)、推进剂回收容器(5)、推进剂称重贮箱(6)、放气回收罐(7)、单向阀(8)及多根连接管路(9)；

推进剂回收容器(5)和放气回收罐(7)均固定安装在放置平台(1)上；

推进剂称重贮箱(6)包括上部贮箱本体(61)和下部连接底座(62)；下部连接底座(62)上端与上部贮箱本体固连，下部连接底座(62)的下端与放置平台(1)的上表面接触；

放置平台(1)上开设有一个凹坑，凹坑的开设位置正对下部连接底座(62)并且凹坑的尺寸小于下部连接底座(62)的下端面的尺寸，凹坑内放置电子秤(2)；电子秤高度调节装置(3)用于调节电子秤上升将整个推进剂称重贮箱脱离放置平台(1)上表面；

上部贮箱本体(61)的推进剂入口与推进剂回收容器(5)均与换向阀(4)连接；换向阀(4)与外部推进剂供应***通过连接管路(9)连通，上部贮箱本体(61)的推进剂出口通过连接管路(9)与单向阀(8)入口连通，单向阀(8)出口通过连接管路(9)与放气回收罐(7)连通。

2.根据权利要求1所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：还包括废气回收气囊(10)；所述废气回收气囊(10)与放气回收罐(7)连通。

3.根据权利要求1或2所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述电子秤高度调节装置(3)为四个，分别位于电子秤(2)的四个角；电子秤高度调节装置(3)包括支撑板(31)、螺杆(32)以及手柄(33)；电子秤(2)放置在支撑板(31)上，支撑板(31)的四角分别设有第一螺孔，放置平台(1)开设有与支撑板上第一螺孔位置相同的第二螺孔，螺杆(32)的上端固定安装手柄(33)，螺杆(32)的下端自上而下依次穿过第一螺孔和第二螺孔。

4.根据权利要求3所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述放置平台(1)下表面设置有多个带刹车的万向轮(11)。

5.根据权利要求4所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：还包括用于调节放置平台水平度的多个水平调节装置(13)；水平调节装置(13)包括手轮(131)、长螺柱(132)以及定位胶套(133)；

手轮(131)固定安装在长螺柱(132)一端，长螺柱(132)垂直穿过放置平台(1)后的一端安装定位胶套(133)，定位胶套(133)与地面接触；长螺柱(132)垂直穿过放置平台(1)的部分与放置平台(1)螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述上部贮箱本体(61)的推进剂入口与换向阀(4)之间，推进剂回收容器(5)与换向阀(4)之间以及上部贮箱本体(61)的放气口与单向阀(8)入口之间的连接管路(9)均采用螺旋管。

7.根据权利要求6所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述放气回收罐(7)内装有推进剂中和液。

8.根据权利要求7所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：还包括垂直固定安装在放置平台(1)上的固定支架(12)；所述单向阀(8)、换向阀(4)以及连接管路(9)均固定于固定支架(12)上。

9.根据权利要求8所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述电子秤(2)选用0.1g感量高精度电子秤。

10.根据权利要求9所述的姿控发动机试验推进剂质量称重装置，其特征在于：所述废气回收气囊(10)选用大号气球或橡胶气囊。