發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，包括控制器、加熱組件、換熱容器以及溫度采集組件，加熱組件包括加熱容器、設(shè)置在加熱容器內(nèi)的加熱裝置，加熱容器的出口與換熱容器的加注口連通，換熱容器的出口通過循環(huán)水泵與加熱容器連通，盛放推進(jìn)劑的貯箱放置在換熱容器內(nèi)，溫度采集組件包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，第一溫度傳感器設(shè)置在換熱容器內(nèi)，第二溫度傳感器設(shè)置在加熱容器內(nèi)，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的輸出端均與控制器連接。本實用新型解決了現(xiàn)有的發(fā)動機推進(jìn)劑加熱方式存在燃料毒性大、容易產(chǎn)生推進(jìn)劑蒸汽的技術(shù)問題，本實用新型采用水浴式加熱方式，繼承傳統(tǒng)熱平衡法的優(yōu)點，滿足推進(jìn)劑的快速溫度調(diào)節(jié)要求。
【專利說明】發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于發(fā)動機試驗領(lǐng)域，具體涉及發(fā)動機的熱環(huán)境模擬試驗中推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在發(fā)動機推進(jìn)劑熱環(huán)境模擬試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，加熱手段主要采用對流、傳導(dǎo)、輻射、感應(yīng)等多種方式。由于發(fā)動機使用的推進(jìn)劑比較特殊，并不能采用常用加熱方式進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。常規(guī)發(fā)動機氧化劑主要采用四氧化二氮，該液體是一種酸性液體，與水混合會形成硝酸、亞硝酸類物質(zhì)，具有極強的腐蝕性，且本身具有毒性；燃料主要采用肼類物質(zhì)，該類液體具有極大的毒性，對于人體肝臟功能有很強的破壞性，若接觸時間過長或量過大，會對人體產(chǎn)生很大的傷害。
[0003]在發(fā)動機試驗領(lǐng)域，對于推進(jìn)劑的加熱，通常采用保溫法、熱水平衡法等溫度調(diào)節(jié)方式。前者由于受環(huán)境因素影響較大，并不能對推進(jìn)劑溫度進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)；后者由于需要的換熱時間較長，常常需要耗費較大的人力物力，但對于推進(jìn)劑的加熱效果明顯，且只要保持熱水溫度不發(fā)生變化就可以容易維持穩(wěn)定，因此較常采用。
[0004]在發(fā)動機熱環(huán)境試驗中，要求對推進(jìn)劑進(jìn)行高達(dá)80°C的加熱，且根據(jù)試驗工況的不同，需要實現(xiàn)推進(jìn)劑溫度在20°C?80°C之間快速調(diào)節(jié)。由于發(fā)動機試驗的特殊性，常常需要在規(guī)定時間內(nèi)完成發(fā)動機試驗考核任務(wù)，而目前采用的熱水平衡法很難在短時間內(nèi)實現(xiàn)推進(jìn)劑溫度的調(diào)整，當(dāng)發(fā)動機在試車狀態(tài)下維持時間過長，受推進(jìn)劑浸泡的連接口處會產(chǎn)生密封件腐蝕現(xiàn)象，造成推進(jìn)劑泄漏，嚴(yán)重威脅試驗任務(wù)的安全性。
[0005]此外，由于發(fā)動機推進(jìn)劑自身的特殊性，當(dāng)溫度升高時其飽和蒸汽壓會快速上升，以氧化劑四氧化二氮為例，在80°C時其飽和蒸汽壓達(dá)到了 1.23MPa，在如此高溫條件下，若推進(jìn)劑自身壓力不高，便會產(chǎn)生推進(jìn)劑蒸汽，推進(jìn)劑蒸汽在管路中夾雜供應(yīng)至發(fā)動機燃燒室后，很容易引起發(fā)動機工作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會使發(fā)動機噴管喉部燒穿，從而導(dǎo)致試驗失敗。因此在推進(jìn)劑的加熱過程中必須保證推進(jìn)劑壓力大于在該溫度下的飽和蒸汽壓，以保證推進(jìn)劑一直處于液態(tài)，而傳統(tǒng)的熱水平衡法加熱過程漫長，且增壓加熱較難實現(xiàn)，很難保證發(fā)動機試驗任務(wù)的順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有的發(fā)動機推進(jìn)劑加熱方式存在燃料毒性大、加熱過程漫長、容易產(chǎn)生推進(jìn)劑蒸汽的技術(shù)問題，本實用新型提供一種發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置。
[0007]本實用新型的技術(shù)解決方案:
[0008]一種發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，其特殊之處在于:包括控制器、加熱組件、換熱容器以及溫度采集組件，所述加熱組件包括加熱容器、設(shè)置在加熱容器內(nèi)的加熱裝置，所述加熱容器的出口與換熱容器的加注口連通，所述換熱容器的出口通過循環(huán)水泵與加熱容器連通，盛放推進(jìn)劑的貯箱放置在換熱容器內(nèi)，所述溫度采集組件包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器設(shè)置在換熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)換熱容器內(nèi)的溫度，所述第二溫度傳感器設(shè)置在加熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)加熱容器內(nèi)的溫度，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的輸出端均與控制器連接，所述控制器控制加熱裝置的啟停。
[0009]還包括壓力調(diào)節(jié)組件，所述壓力調(diào)節(jié)組件包括氣墊箱以及調(diào)壓截止閥，所述氣墊箱的出口通過調(diào)壓截止閥與貯箱連通。
[0010]還包括排放組件，所述排放組件包括放氣截止閥以及排放管路，所述排放管路通過放氣截止閥與貯箱連通。
[0011]上述加熱容器內(nèi)盛放的加熱介質(zhì)為水。
[0012]本實用新型所具有的優(yōu)點:
[0013]1、本實用新型采用水浴式加熱方式，繼承傳統(tǒng)熱平衡法的優(yōu)點，集成加熱介質(zhì)的加熱、換熱、循環(huán)、自動控制功能于一體，采用閉環(huán)控制技術(shù)，可以自主調(diào)節(jié)推進(jìn)劑加熱設(shè)置，滿足推進(jìn)劑的快速溫度調(diào)節(jié)要求。
[0014]2、本實用新型的貯箱采用高強度鈦合金材料，利用鈦合金的優(yōu)異傳熱性能和與推進(jìn)劑一級相容的特性，有效保證了熱量傳遞的有效性和加熱系統(tǒng)的安全。
[0015]3、本實用新型將溫度調(diào)節(jié)裝置加熱組件與放置推進(jìn)劑貯箱的換熱容器相隔，避免了推進(jìn)劑直接與明火、電火花接觸的風(fēng)險，保證了試驗系統(tǒng)的安全。
[0016]4、本實用新型在推進(jìn)劑加熱的同時可以通過氣墊箱為貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑進(jìn)行增壓，規(guī)避了推進(jìn)劑汽化的風(fēng)險，保障了發(fā)動機試驗的順利進(jìn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置原理示意圖；
[0018]其中附圖標(biāo)記為:1-加熱容器，2-換熱容器，3-加熱裝置，4-第二溫度傳感器，5-循環(huán)水泵，6-貯箱支架，7-第一溫度傳感器，8-氣墊箱，9-放氣截止閥，10-貯箱，11-調(diào)壓截止閥，12-加注截止閥。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，一種發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，包括控制器、加熱組件、換熱容器2以及溫度采集組件，加熱組件包括加熱容器1、設(shè)置在加熱容器內(nèi)的加熱裝置3，加熱容器的出口與換熱容器的加注口連通，換熱容器的出口通過循環(huán)水泵5與加熱容器連通，盛放推進(jìn)劑的貯箱10通過貯箱支架6放置在換熱容器2內(nèi)，溫度采集組件包括第一溫度傳感器7和第二溫度傳感器4，第一溫度傳感器設(shè)置在換熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)換熱容器內(nèi)的溫度，第二溫度傳感器設(shè)置在加熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)加熱容器內(nèi)的溫度，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的輸出端均與控制器連接，控制器控制加熱裝置的啟停。
[0020]本實用新型在推進(jìn)劑加熱的同時可以通過氣墊箱為貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑進(jìn)行增壓，規(guī)避了推進(jìn)劑汽化的風(fēng)險，保障了發(fā)動機試驗的順利進(jìn)行。壓力調(diào)節(jié)組件包括氣墊箱8以及調(diào)壓截止閥11，氣墊箱的出口通過調(diào)壓截止閥與貯箱連通。排放組件包括放氣截止閥9以及排放管路，排放管路通過放氣截止閥與貯箱連通。
[0021]采用了水浴式加熱的方式，放棄了電加熱等容易產(chǎn)生電火花的加熱方式，規(guī)避了推進(jìn)劑與明火、電火花接觸的風(fēng)險，保證了發(fā)動機試驗的安全性；采用循環(huán)水泵作為循環(huán)水動力輸入，保證推進(jìn)劑貯箱換熱過程快速、平穩(wěn)、均勻；基于傳熱學(xué)理論設(shè)計，通過改變溫度預(yù)設(shè)值，可以保證推進(jìn)劑在20°C?80°C之間可調(diào)；利用高強度鈦合金貯箱進(jìn)行加熱，并采用氣墊箱進(jìn)行同步增壓，既保證了熱量傳遞的有效性又保證了系統(tǒng)工作的安全性。
[0022]本實用新型采用熱平衡加熱的技術(shù)手段，能夠進(jìn)行推進(jìn)劑溫度的快速調(diào)節(jié)。實用新型的發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置運行可靠，操作便捷，加熱溫度范圍符合試驗要求，且響應(yīng)快速，能夠?qū)崿F(xiàn)推進(jìn)劑溫度在20°C?80°C范圍的的快速調(diào)節(jié)；采用與推進(jìn)劑一級相容材料的高強度鈦合金貯箱作為換熱容器，并配備增壓所用的氣墊箱，大大減少了試驗系統(tǒng)的工作風(fēng)險；溫度調(diào)節(jié)裝置通過輸入預(yù)設(shè)值自動進(jìn)行工作，并利用溫度的實時測量實現(xiàn)裝置的閉環(huán)控制，操作方便快捷，減少了操作人員的工作量，有效保障了液體火箭發(fā)動機熱環(huán)境試驗的順利進(jìn)行。
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明:
[0024]工作前，將需加熱的推進(jìn)劑通過加注截止閥12加注至鈦合金貯箱內(nèi)，關(guān)閉供應(yīng)閥門后，通過氣墊箱為貯箱增壓。待系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，給溫度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)加入換熱用水，開啟裝置及循環(huán)水泵，對貯箱進(jìn)行循環(huán)加熱，當(dāng)貯箱內(nèi)推進(jìn)劑溫度達(dá)到要求后，利用第一溫度傳感器實時監(jiān)測溫度，采用閉環(huán)控制，使貯箱水浴溫度始終維持在目標(biāo)溫度值。
[0025]當(dāng)該溫度下的發(fā)動機試驗程序結(jié)束后，通過調(diào)節(jié)裝置的預(yù)設(shè)加熱溫度值，裝置啟動工作程序，將推進(jìn)劑溫度快速調(diào)節(jié)至要求值，進(jìn)行下一次試驗程序。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:包括控制器、加熱組件、換熱容器以及溫度采集組件，所述加熱組件包括加熱容器、設(shè)置在加熱容器內(nèi)的加熱裝置，所述加熱容器的出口與換熱容器的加注口連通，所述換熱容器的出口通過循環(huán)水泵與加熱容器連通，盛放推進(jìn)劑的貯箱放置在換熱容器內(nèi)，所述溫度采集組件包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器設(shè)置在換熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)換熱容器內(nèi)的溫度，所述第二溫度傳感器設(shè)置在加熱容器內(nèi)，用于感應(yīng)加熱容器內(nèi)的溫度，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的輸出端均與控制器連接，所述控制器控制加熱裝置的啟停。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:還包括壓力調(diào)節(jié)組件，所述壓力調(diào)節(jié)組件包括氣墊箱以及調(diào)壓截止閥，所述氣墊箱的出口通過調(diào)壓截止閥與貯箱連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:還包括排放組件，所述排放組件包括放氣截止閥以及排放管路，所述排放管路通過放氣截止閥與貯箱連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機推進(jìn)劑溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述加熱容器內(nèi)盛放的加熱介質(zhì)為水。
【文檔編號】F02K9/60GK203717161SQ201320883472
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】何小軍, 李廣會, 王朋軍, 向紅艷, 曹明明 申請人:西安航天動力試驗技術(shù)研究所