[发明专利]一种用于液体流量校验的容器动态称量装置

说明书

技术领域

发明涉及对液体火箭发动机推进剂流量测量，具体涉及一种用于液体流量校验的容器动态称量装置，属于计量测试技术领域。

背景技术

宇航出版社1991年9月出版的郭霄峰编著的《液体火箭发动机试验》一书中第172页－第175页，公开了一种用于液体火箭发动机推进剂流量测量的动态称量法，并给出了应用举例。这种方法和装置能直接提供质量流量，精度也比较高，既能用于在高粘度、易挥发、有毒有腐蚀性的推进剂流量测量中，也能用在低温推进剂的流量测量中。该方法中，贮箱内的推进剂不断流出，测力传感器感受的质量不断减小，在特定时刻将砝码加在贮箱下部的砝码座上，补偿流出液体质量，测力传感器两次读数相等时，则有在这段时间内，贮箱中流出的推进剂质量正好等于标准砝码的质量和在此时间内对贮箱补充增压的气体质量之和。

但该方法引入了对贮箱补充增压的气体质量这项误差，为了克服管路沿程阻力损失和局部阻力损失，该增压压力通常在0.8MPa－1.2MPa，需要监测增压压力和气体流量来计算修正。同时，该方法采用气缸实现砝码加载动作，存在三方面问题：一是砝码始终由气缸支撑，对气缸的安全性要求极高；二是受到尺寸约束的气缸承载力有限，砝码不可能做的较大，在大流量测量应用时受到限制；三是在流量测量需要多次加载砝码动作时，目前只有最多三级气缸实现分级动作，难以实现更多砝码动作的组合，并且受到尺寸约束的多级气缸承载力比单气缸承载力更低。

因此，需要一种新型的动态称量装置来校验质量流量，克服上述精度、安全性和功能性问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于液体流量校验的容器动态称量装置，能够实现高精度容器动态称量，且在一次工作中进行多次不同工况的流量测量。

一种用于液体流量校验的容器动态称量装置，包括回收容器、砝码、调整块、托架、直线作动器、阶梯滑块、滑轮、立杆、锥块、力传感器、吊杆、传力板和支撑框架；

所述支撑框架在高度方向上设有两根水平横梁，上述两根水平横梁分别位于支撑框架的顶端和中段位置；

所述砝码上加工有锥形中心孔，砝码的重量和个数根据流量校验工况选定；

所述立杆的外圆周面上同轴活动连接有两个滑轮；

所述调整块和阶梯滑块的下表面为平面，其上表面为阶梯面，每个阶梯高度差相等；阶梯滑块沿其长度方向开槽形成叉形结构，槽贯穿阶梯滑块的上下表面，槽的开口端位于第一级台阶的端面，槽的宽度大于立杆的外径；所述调整块上的阶梯数量与砝码的数量相等

所述锥块加工有与立杆连接的中心孔，外锥面与砝码的锥形中心孔相配合；

其整体连接关系为：吊杆的一端与传力板固定连接，另一端连接回收容器，外部的进液管的水平管段固定连接在框架上，进液管的末端位于回收容器内部并保持与其无接触；力传感器位于传力板和支撑框架顶端的水平横梁之间；立杆垂直穿过支撑框架的两根水平横梁，立杆的上下两端通过滚动直线轴承实现径向约束，且保持竖直方向自由状态；阶梯滑块位于支撑框架中段的水平横梁的上表面，其槽水平让开立杆，立杆上的两个滑轮由叉形结构的第一级台阶面支撑，即立杆的竖直方向的自由度由阶梯滑块的水平台阶面实现限位，阶梯滑块的后端设置有直线作动器；吊杆上固定连接有一组以上的托架，调整块置于托架的上表面，砝码的锥形中心孔穿过立杆后自由置于调整块的阶梯面上，立杆上固定连接的锥块位于砝码的下方并与锥形中心孔相对应；回收容器和砝码的重量作用在吊杆上，并由传力板传递给力传感器；

进一步的，所述阶梯滑块的阶梯数量等于砝码的数量+1，第一个阶梯为初始位置。

进一步的，所述阶梯滑块的阶梯之间采用斜坡和圆角过渡，确保立杆上下移动的平稳。

进一步的，所述直线作动器是直线电机或电机配丝杠的方式实现，可以选择不同功率的作动器，实现多种重量砝码的动作。

进一步的，滑轮也可以用滚动轴承代替，该滑轮可以在阶梯滑块上滚动，随着阶梯滑块的水平移动，滑轮带动立杆做上下移动；

称量过程和原理：由于称量对象为回收容器，流入回收容器的液体自然下落，从竖管的底部流入到回收容器中，因此称量重量不受增压气体质量影响。