一种智能控制型的液态流体的输出装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适于航天姿态控制发动机的冷试试验用的智能控制型的液态流体的输出装置，柜体内部安装电路控制系统、气路和液路系统，柜体前侧安装触摸屏、智能仪表、按钮和手动调节阀；柜体内部安装可编程控制器，通过触摸屏和按钮控制可编程控制器信号，进而控制气路和液路系统，实现了智能化控制，同时，本实用新型还具有占地面积小，灵活性强、集成度高、功能多、操作简捷、需要的设备与装置较少、使用更加方便等优点。
【专利说明】一种智能控制型的液态流体的输出装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液态流体的输出装置，特别涉及一种适于航天姿态控制发动机的冷试试验用的智能控制型的液态流体的输出装置。
【背景技术】
[0002]在航天姿态控制领域中，进行的试验主要分为热试试验和冷试试验，而它们的试验平台分别被称为热试试验平台和冷试试验平台。
[0003]热试试验是使用航天专用推进剂，通过模拟航天姿态控制发动机真实的工作环境和工作条件，所进行的催化分解试验。通过热试试验，可以得到航天姿态控制发动机真实可靠的性能数据，通过与相应的指标进行比对，便可以对发动机的性能做出直观准确的评价。
[0004]随着试验任务的日益繁重和对质量要求的逐步提高，热试试验前期的各项准备工作，如流量的在线检测校准，喷注器压降变化的测量，及其喷射状态的考察，都成为影响热试试验能否顺利进行的关键因素。但是因为航天推进剂的价格非常高昂，热试试验平台的规模十分庞大，所以在热试试验平台上进行试验的成本非常高昂。此外，航天推进剂通常都是易燃易爆且有毒有害的高能燃料，频繁的使用热试试验平台，可能会存在中毒和爆炸等安全隐患，因此，这些试验前期的准备工作并不适合在热试试验平台上完成。
[0005]冷试试验平台(又称水试台)是相对于热试试验平台而言的，是使用去离子水或超纯水代替航天推进剂进行试验的平台。作为一种为热试试验服务的辅助性平台，冷试试验平台主要用于完成热试试验前期的各项准备工作，其试验原理与热试试验平台保持一致，既能节省试验成本，又能避免热试试验平台在运行时存在的各种安全隐患，因此它广泛的应用于航天领域，在各个航天单位都设有自己的冷试试验平台。
[0006]传统的冷试试验平台的主要特点是:
[0007]1、因为冷试试验平台在原理上与热试试验平台保持一致，所以需要为其提供气源、电控系统以及试验装置等，并将它们分别设置在独立的房间里，因此其规模较大，占地面积较多。
[0008]2、位置相对固定，灵活性较差，很难实现远距离的试验要求。
[0009]3、系统的集成度较低，无法在不具备电脑的条件下，进行试验。
[0010]4、操作相对复杂，通常需要具有较高技术水平的科研人员才能进行试验操作。
[0011 ] 5、需要的试验设备与装置较多，搭建成本相当高昂。
[0012]6、维护成本高，由于设备与装置相对复杂，因此发生故障的可能性也大大提高，需要进行经常性的维护工作。
[0013]随着当前热试试验任务量的增加，试验的准备周期也随之缩短，因此对冷试试验平台的要求也越来越高，需要其做到精度高、响应快、数据准确，同时又必须简化试验装置、提高集成度、降低控制系统的操作难度、增加平台的可移动性和多功能性，从而缩短热试试验前期的准备工作所需要的时间。传统的冷试试验平台受自身条件的限制，无法达到上述要求。[0014]本实用新型的目的是针对上述弊端，提供一种规模小、集成度高、功能性强、操作简单方便的智能控制型的液态流体的输出装置，完全达到了上述冷试试验平台所需的各种指标要求，以满足当前航天发动机的冷试试验的需求。
【发明内容】
[0015]本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0016]1、规模小型化。本实用新型小型化，占地面积小，不需要单独为其安排专用的试验
室，存取与维护都非常方便。
[0017]2、灵活性增强。本实用新型具备了可移动性，可以十分方便、快速的进入到各个试验室中进行工作，具备了远距离试验的条件。
[0018]3、使用更加方便。在本实用新型的控制柜柜体的四个方向上都安装有活动门，可以非常方便的安装与拆卸，便于进行试验与日常维护。
[0019]4、集成度大大提局。气源、管路、储触、液路、气路和电路控制系统等都局度集成于本实用新型中，可脱离电脑独立进行试验。
[0020]5、操作简捷。本实用新型摆脱了传统的只能用电脑进行控制的试验操作模式，开发出了简单并且人性化的触摸式操作界面，工作人员只需要通过简单的学习就可以很快掌握冷试试验平台的操作方法。
[0021]6、多功能性。本实用新型可满足现有所需要的所有试验任务，并能根据特殊需求进行扩展。
[0022]7、需要的设备与装置较少，因此本实用新型的搭建成本相对于大型的冷试试验平台来说相当低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型控制柜的结构示意图。
[0024]图2是本实用新型触摸屏示意图。
[0025]图3是本实用新型可编程控制器示意图。
[0026]图4是本实用新型气路与液路系统的结构示意图。
[0027]图5是本实用新型工作流程的方框示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，对本实用新型进行进一步描述。
[0029]如图1?图4所示，本实用新型的所有设备及装置都固定于柜体I内部和控制面板2上，柜体I外围尺寸是1300X750X580毫米，外形十分小巧。控制面板2固定在柜体I上不能拆卸，在柜体I的其他4个方向分别设有第一、第二、第三、第四活动面板(3、4、5、6)，可根据试验的需要对本实用新型进行安装和维护。控制面板2是控制柜的操作面板，装有触摸屏7、第一、第二智能仪表(9、10)、第一、第二、第三、第四、第五按钮(11、12、13、14、15)、第一、第二、第三、第四、第六手动调节阀(16、17、18、19、20)。第四、第五按钮(14、15)和第六手动调节阀20作为本装置的扩展备用。柜体I内部安装有电路控制系统、气路和液路系统。柜体I下部设有手推车32，柜体I置于手推车32上，因此本实用新型具有可移动性。
[0030]气路和液路系统部分，如图4所示，本实用新型所选管路的规格为Φ6ιμιι。高压气瓶21内充有最高压力为15兆帕的高纯氮气，为本实用新型的气路和液路系统的气体动力源。高压气瓶21与高压储罐26之间通过管路连接，高压气瓶21与高压储罐26之间的管路上分别设有第一过滤器22、第一手动调节阀16、第一压力变送器23、第二手动调节阀17、减压阀24、第二压力变送器25和第三手动调节阀18。分别打开高压气瓶21、第一手动调节阀16和第二手动调节阀17，高压气瓶21中的高压高纯氮气会通过第一压力变送器23、第一过滤器22被输送到减压阀24的入口端，减压阀24的入口压力范围是O?15兆帕，出口压力范围是O?2兆帕，通过减压阀24的调节后，高纯氮气经过第二压力变送器25，通过控制第三手动调节阀18的开关向高压储罐26加压。高压储罐26上分别安装有第四手动调节阀19和漏斗32。打开手动调节阀19，可以排出高压储罐26中的高纯氮气。高压储罐26的容量为30升，通过漏斗32向高压储罐26中加注纯净水，在高压储罐26中，高压高纯氮气挤压纯净水，为液路系统提供液体来源。高压储罐26底部设有第五手动调节阀27，第五手动调节阀27与电磁阀30之间通过管路连接，第五手动调节阀27与电磁阀30之间分别设有第二过滤器28和流量计29。打开第五手动调节阀27，并控制电磁阀30的开通和关断状态，可使纯净水从电磁阀30的出口喷出，由水桶31盛放，流量计29与流量测试仪相连，可对流量计进行动态标定。电磁阀30可以连接航天姿态控制发动机的喷注器，进行喷注器的压降测量及喷射状态观测试验。
[0031]电路控制系统的核心，包括触摸屏7和内部的可编程控制器8，可编程控制器8与触摸屏7通过导线连接。触摸屏7所采用的型号为西门子公司的KTP-178micr0，通过组态软件SIMATIC WinCC nexible2008对触摸屏7进行界面组态与程序编写，形成本实用新型的操作系统。该操作系统的主要作用是指令输入与信息显示，操作人员可以轻松的通过触摸屏7中的操作系统设定电磁阀30的工作方式，包括稳态工作状态的工作时间，脉冲工作状态的开通和关断时间，及其脉冲的个数，并向可编程控制器8发送控制命令；监控本实用新型的运行状态；查看装置异常状态的报警信息等。第一按钮I与触摸屏7导线连接，控制触摸屏7的电源通断。可编程控制器8所采用的型号为西门子公司的S7-200CRJ222，可编程控制器8是电路控制系统的逻辑控制核心，通过编程软件STEP7MicroWIN SP6V4.0对可编程控制器8进行程序编写。第二、第三按钮(12、13)与可编程控制器8的输入端导线连接，第二按钮12手动控制电磁阀30开通，第三按钮13手动控制电磁阀30的关断。电磁阀30与可编程控制器8的输出端导线连接，由可编程控制器8向电磁阀30发出24伏直流电压控制信号。第一智能仪表9与第一压力变送器23信号连接，压力变送器23的测量范围是O?15兆帕，第一智能仪表9可采集压力变送器23发出的4?20毫安电流信号并动态显示高压气瓶内的高纯氮气气体压力。第二智能仪表10与第二压力变送器25信号连接，压力变送器25的测量范围是O?3兆帕，第二智能仪表10可采集压力变送器25发出的4?20毫安电流信号并动态显示高压储罐内的高纯氮气气体压力。
【权利要求】
1.一种智能控制型的液态流体的输出装置，其特征在于:柜体(1)，柜体(I)前侧设有控制面板(2)，柜体(I)内部安装有电路控制系统、气路和液路系统； 气路和液路系统包括高压气瓶(21)，高压气瓶(21)经第一过滤器(22)、第一压力变送器(23 )、第二压力变送器(25 )通过管路与高压储罐(26 )连接，高压储罐(26 )中填充有液态流体，高压储罐(26)底部设有液态流体出口管路，于液态流体出口管路上设有第二过滤器(28)、流量计(29)和电磁阀(30)； 电路控制系统的核心，包括触摸屏(7)和安装于柜体(I)内部的可编程控制器(8)，可编程控制器(8)与触摸屏(7)导线连接；第一智能仪表(9)和第二智能仪表(10)分别与气路和液路系统中的第一压力变送器(23)和第二压力变送器(25)信号连接，可编程控制器(8)与电磁阀(30)导线连接；触摸屏(7)、第一、第二智能仪表(9、10)安装于控制面板(2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述第一压力变送器(23)和高压气瓶(21)之间的管路上安装第一手动调节阀(16)和过滤器(22);第一压力变送器(23)和第二压力变送器(25)之间的管路上安装第二手动调节阀(17)和减压阀(24);第二压力变送器(25)和高压储罐(26)之间的管路上安装第三手动调节阀(18);高压储罐(26)上部还安装用于泄压的第四手动调节阀(19);高压储罐(26)下端与流量计(29)之间的管路上设有第五手动调节阀(27 )和第二过滤器(28 )。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述第一手动调节阀(16)、第二手动调节阀(17)、第三手动调节阀(18)、第四手动调节阀(19)、第六手动调节阀(20)均固定于控制面板(2)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:于控制面板(2)设有第一按钮(11)、第二按钮(12)、第三按钮(13)、第四按钮(14)、第五按钮(15)，第一按钮(11)通过导线与触摸屏(7)相连；第二按钮(12)、第三按钮(13)、通过导线与可编程控制器(8)相连。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述柜体(I)下部设有手推车(32)，柜体(I)置于手推车(32)上。
【文档编号】G05B19/418GK203606690SQ201320836073
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】厉建新, 李涛, 王智刚, 于炳军, 王晓东, 夏连根, 张涛 申请人:中国科学院大连化学物理研究所