一种气氢气氧点火器供应系统的制作方法

1.本发明属于燃气发生器和其他燃烧装备技术领域，具体涉及一种气氢气氧点火器供应系统。


背景技术：

2.在研制新型上面级火箭发动机过程中，确定火箭发动机的高空特性是发动机地面试车的重要任务之一，火箭发动机的推理随着离开地面的高度升高而不断增大，在真空环境中达到最大推力，上面级火箭发动机工作时的环境压力非常低，在地面试车时必须建立相应高度的低压真空环境模拟火箭发动机的高空特性，需要通过地面真空试验设备在地面试车。
3.常用的预抽真空系统有发动机-扩散器-引射泵系统。引射泵系统需要高温、高压蒸汽介质来抽吸发动机产生的高温、高速、大质量流燃气。蒸汽介质通常通过燃气发生器提供，燃气发生器需具备高可靠性、稳定性和长使用寿命。燃发器点火器同样需要满足高可靠性、稳定性和长使用寿命的要求。燃发器点火器可以采用多种途径，如火药、等离子体、电火花等，其中常用的点火方式为火药。但是火药点火器存在火工器材存储、运输和管理的问题，同时重复使用需要经常更换火药，在使用的经济性和便捷性上不具有优势；高能等离子点火器存在高压脉冲激励，点火时高压脉冲对试验测控系统干扰较大；电火花点火器能量低，较难直接引燃燃发器主级。
4.相对而言，气氢气氧点火器供应系统具有以下优点：
5.(1)与火药点火器相对，气氢气氧点火器供应系统可重复使用，且不存在火工器材的存储、运输和管理问题，同时避免了重复使用更换火药的问题，从使用的经济性和便捷性考虑具有优势；
6.(2)与高能点火器相比，气氢气氧点火器系统需要的点火能量较小，不存在超高压脉冲激励，点火时对试验测控系统干扰小，不需要考虑电磁兼容等问题，从而简化了试验系统；
7.(3)与电火花点火器相比，气氢气氧点火器供应系统具备较高的点火能量，能够满足燃气器主级的点火要求。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种气氢气氧点火器供应系统，解决上述背景技术中提出的问题，本发明解决了点火器供应系统的稳定、可重复使用和安全性设计问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.所述气氢气氧点火器供应系统包括氮气系统、氢气系统、氧气系统和点火器，所述氮气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氮气，所述氢气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氢气，所述氧气系统路为点火器供应系统提供压力满足要求的氧气，所述点火器在需要点火试验时混合所述满足要求的氢气、氧气完成点火，所述氮气系统为管
路和点火器内残余氢气和氧气的吹除提供所述压力满足要求的氮气。
11.进一步，所述氮气系统包括氮气源、氮气进气阀、氮气高压压力表、氮气减压阀、氮气低压放气阀、氮气低压压力表、氮气低压传感器、点氧吹除阀、点氧吹除单向阀、点氢吹除阀、点氢吹除单向阀和输送管路，所述氮气源、氮气进气阀、氮气高压压力表、氮气减压阀、氮气低压压力表、氮气低压传感器、点氧吹除阀、点氧吹除单向阀依次串行连接，所述氮气低压放气阀设置在所述氮气减压阀和所述氮气低压压力表中间，所述点氧吹除阀和点氧吹除单向阀的连接回路与所述点氢吹除阀和点氢吹除单向阀的连接回路并行连接。
12.进一步，所述氢气系统包括氢气源、氢气进气阀、氢气高压压力表、氢气减压阀、氢气低压放气阀、氢气低压压力表、氢气低压传感器、点氢应急阀、点氢主阀、点氢音前压力传感器和输送管路，所述氢气源、氢气进气阀、氢气高压压力表、氢气减压阀、氢气低压压力表、氢气低压传感器、点氢应急阀、点氢主阀、点氢音前压力传感器依次串行连接，所述氢气低压放气阀设置于所述氢气减压阀和所述氢气低压压力表中间，所述点氢音前喷嘴前压力传感器用于测量采集音速喷嘴前压力和氢气流量。
13.进一步，所述氧气系统包括氧气源、氧气进气阀、氧气高压压力表、氧气减压阀、氧气低压放气阀、氧气低压压力表、氧气低压传感器、点氧应急阀、点氧主阀、点氧音前压力传感器和输送管路，所述氧气源、氧气进气阀、氧气高压压力表、氧气减压阀、氧气低压压力表、氧气低压传感器、点氧应急阀、点氧主阀、点氧音前压力传感器依次串行连接，所述氧气低压放气阀设置于所述氧气减压阀和所述氧气低压压力表中间，所述点氧音前压力传感器用于测量采集音速喷嘴前压力和氧气流量。
14.进一步，所述点氢应急阀和点氢主阀为氢气专用防爆阀门，所述点氧应急阀和点氧主阀为氧气专用防爆阀门。
15.进一步，所述氢气系统阀门、所述氢气系统阀门和所述氧气系统阀门均可远程控制。
16.进一步，所述氢气减压阀后设置所述点氢应急阀，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应。
17.进一步，所述氧气减压阀后设置所述点氧应急阀，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应。
18.进一步，所述气氢气氧点火器供应系统设置氮气吹除接口，所述氮气吹除接口用于切断氢气和氧气供应，并完成管路和点火器内残余氢气和氧气的吹除，在氢气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氢吹除阀、点氢吹除单向阀和氮气吹除接口，在氧气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氧吹除阀、点氧吹除单向阀和氮气吹除接口。
19.进一步，所述点氢主阀和所述点氧主阀分别用于切断所述氢气源和所述氧气源的供应，完成管道内氢气和氧气的吹除。
20.本发明的技术效果和优点：该气氢气氧点火器供应系统使用方便、可靠性高并能重复使用，同时实现了全自动化控制，减少了现场操作人员，可保证试验人员的安全。
附图说明
21.图1为本发明气氢气氧点火器供应系统的结构示意图。
22.图中：1-氮气源；2-氢气源；3-氧气源；4-点火器；101-氮气进气阀；102-氮气高压压力表；103-氮气减压阀；104-氮气低压放气阀；105-氮气高压压力表；106-氮气低压传感器；107-点氧吹除阀；108-点氧吹除单向阀；109-点氢吹除阀；110-点氢吹除单向阀；201-点氢进气阀；202-氢气高压压力表；203-氢气减压阀；204-氢气低压放气阀；205-氢气低压压力表；206-氢气低压传感器；207-点氢应急阀；208-点氢主阀；209-点氢音前压力传感器；301-点氧进气阀；302-氧气高压压力表；303-氧气减压阀；304-氧气低压放气阀；305-氧气低压压力表；306-氧气低压传感器；307-点氧应急阀；308-点氧主阀；309-点氧音前压力传感器。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明提供了如图1所示的一种气氢气氧点火器供应系统。
25.所述气氢气氧点火器供应系统包括氮气系统、氢气系统、氧气系统和点火器4，所述氮气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氮气，所述氢气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氢气，所述氧气系统路为为点火器供应系统提供压力满足要求的氧气，所述点火器4在需要点火试验时混合所述满足要求的氢气、氧气完成点火。所述氮气系统为管路和点火器内残余氢气和氧气的吹除提供所述压力满足要求的氮气。
26.所述氮气系统包括氮气源1、氮气进气阀101、氮气高压压力表102、氮气减压阀103、氮气低压放气阀104、氮气低压压力表105、氮气低压传感器106、点氧吹除阀107、点氧吹除单向阀108、点氢吹除阀109、点氢吹除单向阀110和输送管路。所述氮气源1、氮气进气阀101、氮气高压压力表102、氮气减压阀103、氮气低压压力表105、氮气低压传感器106、点氧吹除阀107、点氧吹除单向阀108依次串行连接，所述氮气低压放气阀104设置在所述氮气减压阀103和所述氮气低压压力表105中间。所述点氧吹除阀107和点氧吹除单向阀108的连接回路与所述点氢吹除阀109和点氢吹除单向阀110的连接回路并行连接。
27.所述氮气进气阀101控制所述氮气源1的流通和开关，所述氮气高压压力表102显示所述氮气源1的压力值，所述氮气减压阀103和所述氮气低压放气阀104调高压力值的氮气源1至满足要求的低压氮气，所述氮气低压传感器106和所述氮气低压压力表105分别感应所述满足要求的低压氮气和显示低压压力值。
28.所述氢气系统包括氢气源2、氢气进气阀201、氢气高压压力表202、氢气减压阀203、氢气低压放气阀204、氢气低压压力表205、氢气低压传感器206、点氢应急阀207、点氢主阀208、点氢音前压力传感器209和输送管路。所述氢气源2、氢气进气阀201、氢气高压压力表202、氢气减压阀203、氢气低压压力表205、氢气低压传感器206、点氢应急阀207、点氢主阀208、点氢音前压力传感器209依次串行连接，所述氢气低压放气阀204设置于所述氢气减压阀203和所述氢气低压压力表205中间，所述点氢音前喷嘴前压力传感器209用于采集音速喷嘴前压力和氢气流量。
29.所述氢气进气阀201控制所述氮气源的流通和开关，所述氢气高压压力表202显示
所述氢气源的压力值，所述氢气减压阀203和所述氢气低压放气阀204调高压力值的氢气源至满足要求的低压氢气，所述氢气低压传感器206和所述氢气低压压力表205分别感应所述满足要求的低压氢气和显示低压压力值。
30.所述氧气系统包括氧气源3、氧气进气阀301、氧气高压压力表302、氧气减压阀303、氧气低压放气阀304、氧气低压压力表305、氧气低压传感器306、点氧应急阀307、点氧主阀308、点氧音前压力传感器309和输送管路。所述氧气源3、氧气进气阀301、氧气高压压力表302、氧气减压阀303、氧气低压压力表305、氧气低压传感器306、点氧应急阀307、点氧主阀308、点氧音前压力传感器309依次串行连接，所述氧气低压放气阀304设置于所述氧气减压阀303和所述氧气低压压力表305中间，所述点氧音前压力传感器309用于测量采集音速喷嘴前压力和氧气流量。
31.所述氧气进气阀301控制所述氧气源3的流通和开关，所述氧气高压压力表302显示所述氧气源3的压力值，所述氧气减压阀303和所述氧气低压放气阀304调高压力值的氧气源3至满足要求的低压氧气，所述氧气低压传感器306和所述氧气低压压力表305分别感应所述满足要求的低压氧气和显示低压压力值。
32.所述点氢应急阀207和点氢主阀208为氢气专用防爆阀门，所述点氧应急阀307和点氧主阀308为氧气专用防爆阀门，用于保证氢气、氧气供应系统的使用安全。
33.所述氢气系统阀门、所述氢气系统阀门和所述氧气系统阀门均可远程控制，在整个试验过程都可以远程控制，试验现场可做到无操作人员，确保试验人员安全。
34.所述氢气减压阀203后设置所述点氢应急阀207，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应，保证试验系统安全。
35.所述氧气减压阀303后设置所述点氧应急阀307，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应，保证试验系统安全。
36.所述气氢气氧点火器供应系统设置氮气吹除接口，所述氮气吹除接口用于切断氢气和氧气供应，并完成管路和点火器内残余氢气和氧气的吹除，防止关机回火等现象。在氢气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氢吹除阀109、点氢吹除单向阀110和氮气吹除接口，在氧气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氧吹除阀107、点氧吹除单向阀108和氮气吹除接口。
37.所述点氢主阀208和所述点氧主阀308分别用于切断所述氢气源和所述氧气源的供应，完成管道内氢气和氧气的吹除。
38.工作原理：该气氢气氧点火器供应系统利用减压器将高压气源减压至点火器供应系统需要的压力值，高压氢气、氧气经过减压阀后依次经过应急阀、主阀，需要的氢气、氧气在点火器氢气、氧气入口对接，分别完成氢气、氧气的供应，满足压力要求的氢气、氧气可进行连续多次点火。在氢气、氧气供应主阀后设置的氮气吹除接口用于在关机时对主阀后管路和点火器的吹扫，防止回火等情况发生。设置的点氢应急阀和点氧应急阀可在发生试验事故时切断氢气、氧气供应，保证试验系统的安全。试验系统内所有阀门均可远程控制，气体压力等参数也可远程监测，可达到现场无人操作，保证试验操作人员的安全。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述气氢气氧点火器供应系统包括氮气系统、氢气系统、氧气系统和点火器(4)，所述氮气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氮气，所述氢气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氢气，所述氧气系统路为点火器供应系统提供压力满足要求的氧气，所述点火器(4)在需要点火试验时混合所述满足要求的氢气、氧气完成点火，所述氮气系统为管路和点火器内残余氢气和氧气的吹除提供所述压力满足要求的氮气。2.根据权利要求1所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氮气系统包括氮气源(1)、氮气进气阀(101)、氮气高压压力表(102)、氮气减压阀(103)、氮气低压放气阀(104)、氮气低压压力表、氮气低压传感器(106)、点氧吹除阀(107)、点氧吹除单向阀(108)、点氢吹除阀(109)、点氢吹除单向阀(110)和输送管路，所述氮气源(1)、氮气进气阀(101)、氮气高压压力表(102)、氮气减压阀(103)、氮气低压压力表、氮气低压传感器(106)、点氧吹除阀(107)、点氧吹除单向阀(108)依次串行连接，所述氮气低压放气阀(104)设置在所述氮气减压阀(103)和所述氮气低压压力表中间，所述点氧吹除阀(107)和点氧吹除单向阀(108)的连接回路与所述点氢吹除阀(109)和点氢吹除单向阀(110)的连接回路并行连接。3.根据权利要求1所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氢气系统包括氢气源(2)、氢气进气阀、氢气高压压力表(202)、氢气减压阀(203)、氢气低压放气阀(204)、氢气低压压力表(205)、氢气低压传感器(206)、点氢应急阀(207)、点氢主阀(208)、点氢音前压力传感器(209)和输送管路，所述氢气源(2)、氢气进气阀、氢气高压压力表(202)、氢气减压阀(203)、氢气低压压力表(205)、氢气低压传感器(206)、点氢应急阀(207)、点氢主阀(208)、点氢音前压力传感器(209)依次串行连接，所述氢气低压放气阀(204)设置于所述氢气减压阀(203)和所述氢气低压压力表(205)中间，所述点氢音前喷嘴前压力传感器(209)用于测量采集音速喷嘴前压力和氢气流量。4.根据权利要求1所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氧气系统包括氧气源(3)、氧气进气阀、氧气高压压力表(302)、氧气减压阀(303)、氧气低压放气阀(304)、氧气低压压力表(305)、氧气低压传感器(306)、点氧应急阀(307)、点氧主阀(308)、点氧音前压力传感器(309)和输送管路，所述氧气源(3)、氧气进气阀、氧气高压压力表(302)、氧气减压阀(303)、氧气低压压力表(305)、氧气低压传感器(306)、点氧应急阀(307)、点氧主阀(308)、点氧音前压力传感器(309)依次串行连接，所述氧气低压放气阀(304)设置于所述氧气减压阀(303)和所述氧气低压压力表(305)中间，所述点氧音前压力传感器(309)用于测量采集音速喷嘴前压力和氧气流量。5.根据权利要求3-4任一所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述点氢应急阀(207)和点氢主阀(208)为氢气准用防爆阀门，所述点氧应急阀(307)和点氧主阀(308)为氧气专用防爆阀门。6.根据权利要求2-4任一所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氢气系统阀门、所述氢气系统阀门和所述氧气系统阀门均可远程控制。7.根据权利要求3所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氢气减压阀(203)后设置所述点氢应急阀(207)，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应。8.根据权利要求4所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述氧气减压阀(303)后设置所述点氧应急阀(307)，当出现试验事故时，可紧急切断氢气供应。
9.根据权利要求1所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述气氢气氧点火器供应系统设置氮气吹除接口，所述氮气吹除接口用于切断氢气和氧气供应，并完成管路和点火器(4)内残余氢气和氧气的吹除，在氢气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氢吹除阀(109)、点氢吹除单向阀(110)和氮气吹除接口，在氧气吹除过程中所述氮气源提供的氮气依次流经点氧吹除阀(107)、点氧吹除单向阀(108)和氮气吹除接口。10.根据权利要求3-4任一所述的气氢气氧点火器供应系统，其特征在于：所述点氢主阀(208)和所述点氧主阀(308)分别用于切断所述氢气源和所述氧气源的供应，完成管道内氢气和氧气的吹除。

技术总结
本发明公开了一种气氢气氧点火器供应系统,其技术方案要点是该系统包括氮气系统、氢气系统、氧气系统和点火器，氮气系统、氢气系统、氧气系统为点火器供应系统提供压力满足要求的氮气、氢气和氧气，点火器在需要点火试验时混合满足要求的氢气、氧气完成点火，氮气系统为管路和点火器内残余氢气和氧气的吹除提供氮气。在氢气、氧气供应主阀后设置的氮气吹除接口用于在关机时对主阀后管路和点火器的吹扫，防止回火等情况发生。设置的点氢应急阀和点氧应急阀可在发生试验事故时切断氢气、氧气供应，保证试验系统的安全。试验系统内所有阀门均可远程控制，气体压力等参数也可远程监测，达到现场无人操作，保证试验操作人员的安全。全。全。


技术研发人员：魏仁敏 张佳 孔凡超 朱子勇 夏伟 吴薇梵 喻闯闯 李茂 张家仙 王占林 李广武 王成刚
受保护的技术使用者：北京航天试验技术研究所
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/8/24