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专利摘要

本发明提供一种活塞式燃料供应舱的多功能测试系统及其测试方法，包括活塞式燃料供应舱、气介质供应机构、液体介质供应机构、气液储能机构、监视测控机构，通过各功能机构之间的协同配合，可以模拟真实燃料供应舱气体介质、气‑液介质以及液体介质驱动活塞推挤燃料介质的运行过程，方便地对燃料供应舱活塞密封系统的启动压差、动态运行压差、最低稳定运行速度，活塞倾覆特性，密封特性，气体、液体介质的动态变速推挤运动稳定性等多项性能进行测试，功能齐全，简单可靠，并提供了对以上各项性能测试的测试方法，可以满足启动压差试验，气体介质运行试验、气‑液介质运行试验、液体介质运行试验等多介质工况试验，试验方法简单易行。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210953827.9
申请日期:
2022-08-10
专利申请人:
["兰州中科凯路润滑与防护技术有限公司","中国船舶重工集团公司第七〇五研究所","中国科学院兰州化学物理研究所"]
分类号:
G01M3/02;G01M3/04;G01M15/02;G01M15/04
发明/设计人:
刘文广，冯要飞，王宏刚，马晓励，高贵，马小录，王金清，张俊彦，伊进宝，杨生荣
权利要求: 1.一种活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，包括活塞式燃料供应舱、气介质供应机构和液体介质供应机构，所述活塞式燃料供应舱包括轴线水平设置且两端开口的舱体、同轴设置在所述舱体内的导管，所述导管的外周壁与所述舱体的内周壁间隔设置，并形成环形容纳腔，所述环形容纳腔的两端均封堵设有端盖，所述导管上滑动设有将所述环形容纳腔分隔呈两封闭腔体的活塞密封组件，所述环形容纳腔的两端均设有两分别位于所述环形容纳腔顶部和底部的顶部接口和底部接口，所述气介质供应机构与两所述顶部接口之间均连通有供气管路，两所述供气管路上均设有用于供液体介质溢流的液体旁通管路，所述液体介质供应机构与两所述底部接口之间均连通有供液管路。2.根据权利要求1所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述气介质供应机构包括高压气源、依次串联设置且连通在所述高压气源出口处的截止阀、电磁比例减压阀和第一调节阀，所述第一调节阀的出口并联两所述供气管路，各所述供气管路沿进气方向依次串联有第一两位三通电磁换向阀和第二调节阀。3.根据权利要求2所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述液体旁通管路连通在所述第一两位三通电磁换向阀的旁通口处，充满所述舱体的液体介质依次沿所述顶部接口、所述第一两位三通电磁换向阀和所述液体旁通管路流出。4.根据权利要求3所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述液体介质供应机构包括液体介质储箱及与其相连通的液压泵，所述液压泵的出口连通有第一三位四通电磁换向阀，所述第一三位四通电磁换向阀设有第一出口，所述第一出口依次连通有第一单向阀和第二两位三通电磁换向阀，所述第二两位三通电磁换向阀的出口并联有两支路，各所述支路上沿液体介质流动方向依次连通有第一两位两通电磁换向阀和所述底部接口，所述液压泵出口旁路并联设有用以限定或调节其出口压力的溢流阀。5.根据权利要求4所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述第一三位四通电磁换向阀还设有第二出口，所述第二出口依次连通有第二单向阀、第三单向阀和第三两位三通电磁换向阀，所述第三两位三通电磁换向阀设有两出口，所述第三两位三通电磁换向阀的一出口依次连通有第一调速阀、第二调速阀、第三调速阀和第二三位四通电磁换向阀，所述第二三位四通电磁换向阀设有两出口并分别连通两所述底部接口，所述第一调速阀进出口两端并联有第二两位两通电磁换向阀，所述第一调速阀进口和所述第二调速阀出口两端并联有第三两位两通电磁换向阀，所述第三两位三通电磁换向阀的另一出口连通有比例调速阀，且所述比例调速阀并联于第三调速阀的出口端，所述第二两位三通电磁换向阀和所述第二三位四通电磁换向阀均设有回油口，两所述回油口均连通有比例溢流阀，所述比例溢流阀与所述液体介质储箱相连通。6.根据权利要求5所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，还包括气液储能机构，所述气液储能机构包括气液储能罐、第一闸阀和第二闸阀，所述气液储能罐的顶部高位处设置第一闸阀，第一闸阀连接至所述电磁比例减压阀和所述第一调节阀之间；所述气液储能罐的底部低位处设置第二闸阀，第二闸阀连接至第二单向阀和第三单向阀之间，所述气液储能罐连通有安全阀组件。7.根据权利要求6所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，还包括监视测控机构，所述监视测控机构包括两分别用于检测各所述封闭腔体内压力的第一压力变送器，各所述第一压力变送器分别设置在两所述顶部接口处，所述比例溢流阀的进口处设有用以监测回流背压的第二压力变送器，所述气液储能罐的顶部设有用以监测其内部压力的第三压力变送器。8.根据权利要求7所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述监视测控机构还包括设置在所述气液储能罐上用以监测其中液面高度的电子液位计，两所述底部接口分别设有两用于计量液体介质流量的流量计。9.根据权利要求8所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统，其特征在于，所述监视测控机构还包括两组分别安装在两所述端盖上的监测单元，每组所述监测单元均包括视频监视阵列和姿态传感阵列，所述视频监视阵列包括若干组用于检测所述封闭腔体内部状态及所述活塞密封组件运动状况的高清摄像头，各所述高清摄像头沿所述端盖周向均匀分布，所述姿态传感阵列包括若干组用于检测所述活塞密封组件边缘各点距离相应所述端盖位置的位置传感器，各所述位置传感器均匀交错设置在两所述高清摄像头之间。10.一种应用如权利要求9所述的活塞式燃料供应舱的多功能测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：启动压差试验：安装活塞密封组件使其处于舱体的一端，关闭第一闸阀，第一两位两通电磁换向阀和第二三位四通电磁换向阀失电，封闭两所述底部接口，打开所述截止阀，调节电磁比例减压阀压力至所需设定值，打开第一调节阀和第二调节阀阀口，给两第一两位三通电磁换向阀的电磁铁得电，高压气体同时两顶部接口进入两封闭腔体中，两封闭腔体建立目标压力时间不同，两封闭腔体之间存在压差克服活塞密封组件的静摩擦阻尼，促使活塞密封组件向舱体中间移动，直至两封闭腔体压力和活塞密封组件静摩擦阻尼达到平衡，活塞密封组件处于静止状态后，关闭两第二调节阀，两第一两位三通电磁换向阀的电磁铁失电，缓慢打开其中一个第二调节阀的阀口，使得与其相连通的封闭腔体内部压力缓慢释放，监视并记录两封闭腔体内部压力变化曲线，并实时监测活塞密封组件的状态和位置，待释放压力的封闭腔体其内部压力释放，使得活塞密封组件两侧压差可以克服活塞密封组件的静摩擦阻尼运动时，读取此刻两封闭腔体的压力差，即可获取活塞密封组件的启动压差，乘以活塞环形承压面积，即获得活塞密封组件轴向启动阻尼；气介质运行试验：关闭第一闸阀，两第一两位两通电磁换向阀和第二三位四通电磁换向阀的电磁铁失电，使得两底部接口封闭；打开截止阀，调节电磁比例减压阀压力至所需设定值，打开第一调节阀和两第二调节阀，然后给其中一第一两位三通电磁换向阀电磁铁得电，另一第一两位三通电磁换向阀电磁铁失电，活塞密封组件将在压差作用下产生运动，实时监测活塞密封组件的状态和位置，待活塞运动至一端盖位置时，已得电和已失电的第一两位三通电磁换向阀的电磁铁分别失电和得电，活塞密封组件逐渐停止运动后反向运动，通过两第二调节阀的阀口调节，实现活塞往复运动速度的调节；气-液介质运行试验：关闭截止阀和第一闸阀，两第一两位两通电磁换向阀的电磁铁失电，启动液压泵，一两位两通电磁换向阀的电磁铁得电，液体介质流入燃料供应舱一底部接口，充满与其连通的封闭腔体，活塞密封组件运动至一端盖位置处；令第二两位三通电磁换向阀电磁铁失电，并调定比例溢流阀的背压至所需设定值，打开截止阀，高压气体从未充满液体介质的封闭腔体进入，建立压差后驱动活塞运动，实现气体介质驱动活塞推挤液体介质的动态运行试验，实时监测活塞密封组件的状态和位置，待活塞密封组件运动至另一端盖位置时，充入高压气体的封闭腔体内部压力逐渐释放至大气压，进而对另一封闭腔体充满液体介质，进一步完成对活塞密封组件反推试验，通过两第二调节阀的阀口调节，可以实现活塞往复运动速度的调节；液体介质运行试验：关闭截止阀，液体介质同时从燃料供应舱两底部接口流入，将两封闭腔体内部气体全部排出，充满液体介质后，关闭两第二调节阀，液体介质流经第二单向阀、第三单向阀，进而液体介质将依次通过第一调速阀、第二调速阀、第三调速阀，然后流进燃料供应舱一底部接口，进入与其连通的封闭腔体，推动活塞密封组件运行，活塞推挤另一封闭腔体内液体介质从另一底部接口流出，然后经过比例溢流阀后流回液体介质储箱，实时监测活塞密封组件的状态和位置，待活塞运动至舱体端部位置时，进行活塞密封组件反向推动运行试验，其中第二两位两通电磁换向阀得电后，将只有第二调速阀、第三调速阀串联在进液回路中，第三两位两通电磁换向阀得电后，将只有第三调速阀串联在进液回路中，第二两位两通电磁换向阀和第三两位两通电磁换向阀均不得电时，第一调速阀、第二调速阀、第三调速阀串联在进液回路中，以此实现三个不同速度的切换控制；第三两位三通电磁换向阀电磁铁得电后，液体介质进液回路切换为流经比例调速阀，可实现活塞密封组件运行速度的比例控制；最低稳定运行速度试验：基于上述液体介质运行试验，基本试验方法不变，令第三两位三通电磁换向阀电磁铁得电后，通过对姿态传感阵列获取的活塞密封组件位移曲线进行实时求导处理，可以获取活塞运行速度曲线，逐步减小比例调速阀阀口，通过活塞速度曲线，当速度为恒定值不变时，继续调节减小比例调速阀阀口，直到获取最小的稳定速度，此即活塞最低稳定运行速度参数。