一種低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統的制作方法
1.本發明涉及液體火箭發動機地面試驗技術領域，尤其涉及一種低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統。
背景技術：
2.在某大推力液體火箭發動機的地面拉偏試驗中，需要快速調節發動機入口壓力，推進劑貯箱應具備快速泄壓能力。
3.目前，貯箱泄壓用放氣閥門通常為大通徑的氣動截止閥，一般由1個兩位五通電磁閥進行控制，由于大口徑閥門氣缸體積較大，閥桿行程較長，傳統控制方式下的大口徑氣動閥門開關動作時間往往較長，難以滿足特定試驗需求。例如某試驗系統推進劑貯箱的dn300氣動截止閥，由1個兩位五通電磁閥進行控制時，閥門完全打開或關閉所需的動作時間約為2～4s，遠不能滿足貯箱快速泄壓需求，實際需求要求放氣閥完全打開、關閉時間應在0.2s以內。因此，按傳統方式無法達到試車要求。
技術實現要素：
4.本發明的主要目的在于提供一種低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統，旨在實現試車過程中大流量低溫氣體的快速排放，以滿足火箭發動機地面試車過程中箱壓快速調節的需求。
5.為實現上述目的，本發明提出一種低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統，包括：
6.貯箱；
7.氣動截止閥，與所述貯箱的排放出口連通，所述氣動截止閥設有開腔和關腔；
8.第一控制氣路組件，與所述關腔連通，用于輸入或輸出控制氣體至所述關腔；以及
9.第二控制氣路組件，與所述開腔連通，用于輸入或輸出控制氣體至所述開腔；
10.在所述第一控制氣路組件控制所述關腔輸出控制氣體且所述第二控制氣路組件控制所述開腔輸入控制氣體時，所述氣動截止閥開啟；
11.在所述第一控制氣路組件控制所述關腔輸入控制氣體且所述第二控制氣路組件控制所述開腔輸出控制氣體時，所述氣動截止閥關閉。
12.可選地，所述低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統還包括：
13.恒壓減壓器，所述恒壓減壓器的出氣口與所述貯箱的排放出口連通，用于穩定所述貯箱內部氣體壓力，維持正壓在一個合適值，以使所述貯箱內壓力高于外界大氣壓，防止外部氣體倒吸進入所述貯箱。
14.可選地，所述低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統還包括：
15.手電控制一體閥，所述手電控制一體閥進氣口與所述貯箱的排放出口連通；以及
16.單向閥，所述單向閥的進氣口與所述手電控制一體閥連通，以用于配合所述手電控制一體閥穩定所述貯箱的排放出口的氣體壓力。
17.可選地，所述第一控制氣路組件包括第一電磁閥和第二電磁閥，所述關腔的控制
氣接口接有第一連通件，所述第一電磁閥和第二電磁閥分別與所述第一連通件連通；
18.其中，所述第一電磁閥用于接入控制氣體供氣管路；所述第二電磁閥用于接入控制氣體放氣管路。
19.可選地，所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均為兩位兩通電磁閥。
20.可選地，所述第二控制氣路組件包括第三電磁閥和第四電磁閥，所述開腔的控制氣接口接有第二連通件，所述第三電磁閥和第四電磁閥分別與所述第二連通件連通；
21.其中，所述第三電磁閥用于接入控制氣體放氣管路；所述第四電磁閥用于接入控制氣體供氣管路。
22.可選地，所述第三電磁閥和所述第四電磁閥均為兩位兩通電磁閥。
23.可選地，所述第一連通件和所述第二連通件均為三通。
24.可選地，所述第一控制氣路組件和所述第二控制氣路組件的管路均為硬管。
25.可選地，所述氣動截止閥的排氣端接有排放管路，所述排放管路設有“丁”字形排放口。
26.在本發明的技術方案中，該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統包括貯箱、氣動截止閥、第一控制氣路組件和第二控制氣路組件。氣動截止閥與貯箱的排放出口連通，氣動截止閥設有開腔和關腔；第一控制氣路組件與關腔連通，用于輸入或輸出控制氣體至關腔；第二控制氣路組件與開腔連通，用于輸入或輸出控制氣體至開腔；在第一控制氣路組件控制關腔輸出控制氣體且第二控制氣路組件控制開腔輸入控制氣體時，氣動截止閥開啟；在第一控制氣路組件控制關腔輸入控制氣體且第二控制氣路組件控制開腔輸出控制氣體時，氣動截止閥關閉。如此，提高了放氣流量和速度，使得氣動截止閥動作時間縮短，從而實現了大流量低溫氣體的快速排放，滿足了火箭發動機地面試驗過程中箱壓快速調節的需求。
27.另外，該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統設置有恒壓減壓器和單向閥，在不試車時，即貯箱長期保存過程中，通過恒壓減壓器和放氣單向閥可以共同調節貯箱內部壓力為微正壓狀態，能夠滿足不試車過程中貯箱長期安全存放的需求。
附圖說明
28.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。
29.圖1為本發明低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統一實施例的結構示意圖。
30.附圖標號說明：
31.100、貯箱；10、氣動截止閥；20、第一控制氣路組件；30、第二控制氣路組件；11、開腔；12、關腔；dcf1、第一電磁閥；dcf2、第二電磁閥；dcf3、第三電磁閥；dcf4、第四電磁閥；201、兩位兩通電磁閥；23、第一連通件；33、所述第二連通件；101、排放口；40、恒壓減壓器；51、手電控制一體閥；52、單向閥。
32.本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
33.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
34.需要說明，本發明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后
……
)僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
35.另外，在本發明中涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，全文中出現的“和/或”的含義為，包括三個并列的方案，以“a和/或b”為例，包括a方案，或b方案，或a和b同時滿足的方案。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。
36.本發明提出一種低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統，可適用于推進劑貯箱，尤其是液體火箭發動機地面試驗所用貯箱，推進劑貯箱可為液氧貯箱、液氫貯箱、液甲烷貯箱，此處不限。
37.參照圖1，在本發明一實施例中，該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統包括貯箱100、氣動截止閥10、第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30；氣動截止閥10與貯箱100的排放出口連通；氣動截止閥10設有開腔11和關腔12；第一控制氣路組件20與關腔12連通，用于輸入或輸出控制氣體至關腔12；第二控制氣路組件30與開腔11連通，用于輸入或輸出控制氣體至開腔11；在第一控制氣路組件20控制關腔12輸出控制氣體且第二控制氣路組件30控制開腔11輸入控制氣體時，氣動截止閥10開啟；在第一控制氣路組件20控制關腔12輸入控制氣體且第二控制氣路組件30控制開腔11輸出控制氣體時，氣動截止閥10關閉。
38.需要說明的是，控制氣體進入氣動截止閥10的關腔12內且開腔11內沒有控制氣體時，可驅動其內的活塞組件沿著介質通道運動關閉閥門；或者控制氣體進入氣動截止閥10的開腔11且關腔12內沒有控制氣體時，可驅動活塞組件沿著介質通道運動打開閥門。
39.本實施例中，第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30均可包括至少一個電磁閥。優選地，第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30均包括兩個兩位兩通電磁閥201。
40.在本發明的技術方案中，低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統包括貯箱100、氣動截止閥10、第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30；氣動截止閥10與貯箱100的排放出口連通；氣動截止閥10設有開腔11和關腔12；第一控制氣路組件20與關腔12連通，用于輸入或輸出控制氣體至關腔12；第二控制氣路組件30與開腔11連通，用于輸入或輸出控制氣體至開腔11；在第一控制氣路組件20控制關腔12輸出控制氣體且第二控制氣路組件30控制開腔11輸入控制氣體時，也即第一電磁閥dcf1和第四電磁閥dcf4通電，同時第二電磁閥dcf2和第三電磁閥dcf3斷電時，氣動截止閥10開啟；在第一控制氣路組件20控制關腔12輸入控制氣體且第二控制氣路組件30控制開腔11輸出控制氣體時，也即第二電磁閥dcf2和第三電磁閥dcf3通電，同時第一電磁閥dcf1和第四電磁閥dcf4斷電時，氣動截止閥10關閉。如
此，提高了放氣流量和速度，使得氣動截止閥10動作時間縮短，從而實現了大流量低溫氣體的快速排放，滿足了火箭發動機地面試驗過程中箱壓快速調節的需求。
41.在不試車過程中，要求貯箱100內保持微正壓狀態，既要防止貯箱100外部氣體倒吸進入貯箱100內，又不能超過貯箱100的設計壓力。
42.對此，參考圖1，在一實施例中，該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放裝置還可包括恒壓減壓器40，恒壓減壓器40的出氣口與貯箱100的排放出口連通，用于穩定貯箱100內部的氣體壓力，維持正壓在一個合適值，以使貯箱100內壓力高于外界大氣壓，防止外部氣體倒吸進入貯箱100。
43.進一步地，該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放裝置還可包括手電控制一體閥51和單向閥52，手電控制一體閥51進氣口與貯箱100的排放出口連通；單向閥52的進氣口與手電控制一體閥51連通，以用于配合手電控制一體閥51穩定貯箱100的內部的氣體壓力，防止貯箱100內部超壓。
44.試驗結束后，在推進劑貯箱100長期存放過程中，為防止外部空氣倒吸進入貯箱100內，使得推進劑貯箱100內的氣體純度不合格或露點溫度不符合要求，本發明提出了一種減壓器加單向閥52控制方式，減壓器是一種恒壓減壓器40，減壓器的增壓氣體介質和推進劑貯箱100介質一樣，減壓器可以維持出口壓力為0.2mpa，這樣可以保證貯箱100內壓力始終高于外界大氣壓。但是，隨著貯箱100長時間存放，低溫貯箱100會逐漸復溫，內部氣體壓力可能會逐漸升高，甚至超過貯箱100設計壓力，對結構造成破壞，為防止這種情況出現，在貯箱100上部設置手電控制一體閥51加單向閥52的穩壓路，當試驗結束后，可以手動開啟手電控制一體閥51，單向閥52可在入口壓力高于0.2mpa情況下自動開啟，這樣可以維持箱壓在0.2mpa，避免了超壓破壞風險；另外，手動開啟手電控制一體閥51可以避免在貯箱100長時間存放過程中該閥門長時間通電。在試驗時，需要關閉手電控制一體閥51，這時為保證閥門有效關閉，采用電動控制。
45.請參考圖1，在一實施例中，第一控制氣路組件20可包括第一電磁閥dcf1和第二電磁閥dcf2，關腔12的控制氣接口接有第一連通件23，第一電磁閥dcf1和第二電磁閥dcf2分別與第一連通件23連通。其中，第一電磁閥dcf1用于接入控制氣體供氣管路；第二電磁閥dcf2用于接入控制氣體放氣管路。
46.本實施例中，第一電磁閥dcf1和第二電磁閥dcf2均可為兩位兩通電磁閥201或其他通徑大于兩位五通電磁閥本身放氣口大小的電動控制閥。第一連通件23可為三通等，此處不限。
47.同樣地，參考圖1，在一實施例中，第二控制氣路組件30可包括第三電磁閥dcf3和第四電磁閥dcf4，開腔11的控制氣接口接有第二連通件，第三電磁閥dcf3和第四電磁閥dcf4分別與第二連通件連通。其中，第三電磁閥dcf3用于接入控制氣體放氣管路；第四電磁閥dcf4用于接入控制氣體供氣管路。
48.本實施例中，第三電磁閥dcf3和第四電磁閥dcf4也均可為兩位兩通電磁閥201或其他通徑大于兩位五通電磁閥本身放氣口大小的電動控制閥。第二連通件也可為三通等，此處不限。
49.值得一提的是，在傳統技術中，兩位五通電磁閥進行氣動截止閥10控制時，內部結構原因使得開腔11進氣和關腔12放氣或者開腔11放氣和關腔12進氣無法同時進行，氣動截
止閥10動作是有一定時間延遲的。以氣動截止閥10的閥門打開為例，此時兩位五通電磁閥給氣動截止閥10開腔11供控制氣體，并使氣動截止閥10的關腔12放掉控制氣體，但關腔12輸出控制氣體是要遲于開腔11輸入控制氣體的，這就導致了整個動作時間變長。然而，在本發明中，第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30的兩位兩通電磁閥201組合的方式可以使開腔11進氣和關腔12放氣同時進行。
50.此外，兩位五通電磁閥本身的放氣口較小，在氣動截止閥10動作過程中放氣口流量較小，流阻較大，控制氣體就放得比較慢，這樣也會導致開腔11或關腔12進氣過程中要承受另一個腔體的背壓，綜合作用下導致了氣動截止閥10動作周期變長。然而，在本發明中，兩位兩通電磁閥201進行控制時放氣路大小即為電磁閥通徑大小，電磁閥通徑大于兩位五通電磁閥本身放氣口大小，降低了流阻，提高了放氣流量和速度，使得氣動截止閥10動作時間縮短。
51.經過試驗驗證，本低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統可以將dn300氣動截止閥的閥門開啟或關閉時間控制在0.2s以內，極大地提高了閥門的響應時間，滿足了推進劑貯箱壓力快速調節的需求。
52.進一步地，在一實施例中，第一控制氣路組件20和第二控制氣路組件30的管路均可為硬管，相比軟管可以減小內部氣體壓力波動，維持供氣壓力穩定，以保證控制氣路的穩定性和可靠性，滿足液體火箭發動機的地面拉偏試驗要求。
53.此外，為滿足大流量高壓氣體安全排放要求，參考圖1，在一些實施例中，氣動截止閥10的排氣端接有排放管路，排放管路設有排放口101，排放口101可呈“丁”字形設置。如此，可以降低流速，同時排放口101對稱布置可以抵消對排放裝置的相互作用力，維持結構穩定，從而提高該低溫推進劑貯箱氣體快速安全排放系統的可靠性，保證安全排放。
54.以上所述僅為本發明的可選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發明的專利保護范圍內。
