专利名称：发动机煤油系统真空过流充填系统及方法
技术领域：
本发明涉及航天发动机试验，具体地说涉及飞行器发动机的试验系统及方法。
背景技术：
新一代飞行器发动机采用自身启动、化学点火的启动方式，在启动前需要进行氧腔预冷和煤油腔充填，煤油充填效果直接影响发动机启动及转级品质，因此需要对煤油系统进行抽真空，保证煤油充分充填，避免煤油中混杂气泡，提高发动机启动过程工作稳定性和可靠性。现有都是采用泵，虽然也能够实现对煤油系统抽真空，但还存在缺陷带电环境下工作，不安全、不可靠，并且由于泵达不到稳定区间不可连续工作。
发明内容
为了解决现有的抽真空系统不安全、不可靠而且不能连续工作的技术问题，本发明提供一种发动机煤油系统真空过流充填系统及方法。本发明的技术解决方案发动机煤油系统真空过流充填系统，其特殊之处在于包括电磁阀远控组件、真空引射器、煤油充填组件、真空传感器以及煤油收集容器，所述电磁阀远控组件与真空引射器的入口连接，所述真空引射器的入口通过集液管与煤油收集容器的输出口连通，所述煤油收集容器的注入口通过集液管与发动机煤油腔连通，所述煤油充填组件设置在发动机煤油腔和煤油收集容器的注入口连通的集液管上，所述真空传感器设置在煤油充填组件和发动机煤油腔之间集液管上，所述煤油收集容器上还设置有排空口和煤油回收口，所述排空口连接有排空截止阀，所述煤油回收口连接有回收阀；所述煤油充填组件包括按照煤油充填流向依次串联设置的第一截止阀和煤油观察窗。上述煤油充填组件还包括煤油观察窗的保护装置，所述保护装置包括第二截止阀，所述第二截止阀与串联设置的第一截止阀和煤油观察窗并联设置。还包括吹扫组件，所述吹扫组件包括集液装置和气源，所述集液装置一端与煤油收集容器连通，所述集液装置的另一端通过气源截止阀与气源连通。一种发动机煤油系统真空过流充填系统的充填方法，其特殊之处在于包括以下步骤I抽真空:真空引射器、集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔依次连通，真空引射器开始对集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔抽真空，直至真空传感器采集到真空度数据达到要求；2充填煤油发动机煤油腔向煤油收集容器加注充填煤油，煤油充填过程观察煤油观察窗，流动的煤油满流且无夹杂气泡时开始计时，过流100s-300s，关闭真空引射器，关闭发动机煤油腔隔离阀，同时关闭第一截止阀，充填煤油完成。另一种发动机煤油系统真空过流充填系统的充填方法，其特殊之处在于包括以下步骤I抽真空真空引射器、集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔依次连通，真空引射器开始对集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔抽真空，直至真空传感器采集到真空度数据达到要求；2充填煤油发动机煤油腔向煤油收集容器加注充填煤油时，打开第一截止阀同时关闭第二截止阀，煤油充填过程观察煤油观察窗，流动的煤油满流且无夹杂气泡时开始计时，且打开第二截止阀同时关闭第一截止阀，过流100s-300s，关闭真空引射器，关闭发动机煤油腔隔离阀，同时关闭第二截止阀，充填煤油完成。上述两种发动机煤油系统真空过流充填方法还包括步骤3清理收尾3. I打开回收阀，回收煤油；3. 2打开与气源连接的气源截止阀，同时打开排空阀进行吹扫。本发明所具有的优点I、本发明配置了发动机煤油系统真空过流充填装置，用于发动机煤油腔抽真空填充，该真空引射系统引射能力强，工作可靠性高，满足了发动机前期试验的需求。2、本发明连接有电磁阀远控组件，对于现场操作的阀门，实现发射前系统现场无人化操作的要求。3、采用真空引射器抽空可以满足对含有小杂质(在此主要指煤油)和可凝结气体的抽真空的需要。4、抽真空系统管路布局和管道、阀门间的接口分布以及阀门的选取合理，保证系统密封性能和抽真空效果。5、本发明的气体真空引射器可以满足发动机煤油腔维持2. 7kPa压力的要求，完成发动机煤油系统过流充填的工作，适合于液氧煤油发动机试验的特点。
图I为发动机煤油系统真空充填过流系统的示意图；其中附图标记为1-电磁阀远控组件，2-真空引射器，3-集液管，4-煤油收集容器，5-煤油观察窗，6-真空传感器，7-发动机煤油腔，8-发动机煤油腔截止阀，9-集液装置， 10-气源截止阀，11-回收阀，12-排空阀，13-第一截止阀，14-第二截止阀。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步说明装置抽空前，集液管3、煤油收集容器4和发动机煤油腔7连通，其他与外界相连的阀门关闭。真空引射器2开始对集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔抽空，当真空传感器 6采到数据到要求(一般在2. 7kPa以下)，发动机煤油系统煤油加注充填。煤油充填过程观察煤油观察窗5，流动的煤油满流无夹杂气泡，装置继续过流煤油到指定时间，关闭真空引射器，关闭发动机隔离阀，工作完成。通过电磁阀远程控制组件对于现场操作的阀门，实现发射前系统现场无人化操作的要求，发射前发动机煤油腔抽真空和煤油过流需要动作的阀门均采用电磁阀控制；辅助性可以现场操作阀门采用了手动截止阀。系统所有需要获取真空度的测点，均使用真空传感器，远距离获取真空信息。采用真空引射器抽空可以满足对含有小杂质(在此主要指煤油)和可凝结气体的抽真空的需要。气体真空引射器是整个抽真空系统的核心装置之一，气体真空引射器是通过真空引射器喷嘴喷出的气体形成高速射流，在喷嘴出口附近造成局部真空，使得被抽介质在喷嘴处形成压差，在该压差的作用下，被抽介质与引射气形成的混合介质一同进入扩压段混合，发生动量及能量的交换。混合气体在扩压段速度减�。沽υ龈撸诶┭蛊鞒隹谂懦�。管路布局原则上选用大口径管路，尽量减少弯头、变径管等以降低气体的流动阻力，系统主要管路分布按照正向重力梯度分布；尽量减少连接接口和动作器件数量，或者采用连接器件之间采用O型圈密封结构等措施，以降低系统泄漏率；采用高密封性能的阀门， 尽量减少系统冗余阀门数量，以保证系统的密封性能。新一代运载火箭发动机煤油系统真空过流充填装置作为液氧煤油发动机试验的主要装置，其特征用于发动机点火前，本发明通过真空引射器，首先对发动机煤油系统抽真空，当发动机煤油路腔道内压力达到2. 7kPa 以下(下限暂不做要求)，保持发动机煤油腔真空度在2. 7kPa以下。继续抽空400s后，开始进行发动机煤油腔煤油充填和过流，直到发动机煤油腔过流煤油无夹杂气体(无夹杂气体以观察透明玻璃管内无明显气泡为准)，过流100-300S后停止。
权利要求
1.发动机煤油系统真空过流充填系统，其特征在于包括电磁阀远控组件、真空引射器、煤油充填组件、真空传感器以及煤油收集容器，所述电磁阀远控组件与真空引射器的入口连接，所述真空引射器的入口通过集液管与煤油收集容器的输出口连通，所述煤油收集容器的注入口通过集液管与发动机煤油腔连通，所述煤油充填组件设置在发动机煤油腔和煤油收集容器的注入口连通的集液管上，所述真空传感器设置在煤油充填组件和发动机煤油腔之间集液管上，所述煤油收集容器上还设置有排空口和煤油回收口，所述排空口连接有排空截止阀，所述煤油回收口连接有回收阀；所述煤油充填组件包括按照煤油充填流向依次串联设置的第一截止阀和煤油观察窗。
2.根据权利要求I所述的发动机煤油系统真空过流充填系统，其特征在于所述煤油充填组件还包括煤油观察窗的保护装置，所述保护装置包括第二截止阀，所述第二截止阀与串联设置的第一截止阀和煤油观察窗并联设置。
3.根据权利要求I或2所述的发动机煤油系统真空过流充填系统，其特征在于还包括吹扫组件，所述吹扫组件包括集液装置和气源，所述集液装置一端与煤油收集容器连通， 所述集液装置的另一端通过气源截止阀与气源连通。
4.基于权利要求I所述的发动机煤油系统真空过流充填系统的充填方法，其特征在于包括以下步骤I抽真空真空引射器、集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔依次连通，真空引射器开始对集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔抽真空，直至真空传感器采集到真空度数据达到要求；2充填煤油发动机煤油腔向煤油收集容器加注充填煤油，煤油充填过程观察煤油观察窗，流动的煤油满流且无夹杂气泡时开始计时，过流100s-300s，关闭真空引射器，关闭发动机煤油腔隔离阀，同时关闭第一截止阀，充填煤油完成。
5.基于权利要求2所述的发动机煤油系统真空过流充填系统的充填方法，其特征在于包括以下步骤I抽真空真空引射器、集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔依次连通，真空引射器开始对集液管、煤油收集容器和发动机煤油腔抽真空，直至真空传感器采集到真空度数据达到要求；2充填煤油发动机煤油腔向煤油收集容器加注充填煤油时，打开第一截止阀同时关闭第二截止阀，煤油充填过程观察煤油观察窗，流动的煤油满流且无夹杂气泡时开始计时，且打开第二截止阀同时关闭第一截止阀，过流100s-300s，关闭真空引射器，关闭发动机煤油腔隔离阀， 同时关闭第二截止阀，充填煤油完成。
6.根据权利要求4或5所述的发动机煤油系统真空过流充填方法，其特征在于所述还包括步骤3清理收尾、3.I打开回收阀，回收煤油；、3.2打开与气源连接的气源截止阀，同时打开排空阀进行吹扫。
全文摘要
一种发动机煤油系统真空过流充填系统，包括电磁阀远控组件、真空引射器、煤油充填组件、真空传感器以及煤油收集容器，电磁阀远控组件与真空引射器的入口连接，真空引射器的入口通过集液管与煤油收集容器的输出口连通，煤油收集容器的注入口通过集液管与发动机煤油腔连通，煤油充填组件设置在发动机煤油腔和煤油收集容器的注入口连通的集液管上，真空传感器设置在煤油充填组件和发动机煤油腔之间集液管上。本发明解决了解决现有的抽真空系统不安全、不可靠而且不能连续工作的技术问题，配置了发动机煤油系统真空过流充填装置，用于发动机煤油腔抽真空填充，该真空引射系统引射能力强，工作可靠性高，满足了发动机前期试验的需求。
文档编号G01M15/00GK102607855SQ20121007437
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者吴磊, 宋阳, 张辉, 曹文庆, 来代初, 罗维民, 薛宁 申请人:西安航天动力试验技术研究所
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