一种微流量控制系统技术方案

本发明专利技术一种微流量控制系统，包括第一低压自锁阀、第二低压自锁阀、第一流量控制电磁阀、第二流量控制电磁阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器和控制单元组成。在此套系统中，主要依靠流体在类似迷宫型通道内流过极为复杂的通道降低流体能量和改变流体的物理参数来实现流量调节的目的。本发明专利技术克服现有技术的不足，提供了一种微流量控制系统，解决了目前使用卫星推进系统介质供给流量大、精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微流量控制系统
本专利技术涉及一种微流量控制系统，适用于要求流量小、精度高的设备的介质供给，特别适用于航天卫星推进系统中产生微小推力的推力器的介质供给。
技术介绍
在我国目前卫星推进系统中，推力器的推力一般都在零点几牛至几百牛之间，推力器的推进剂需求量一般在每秒零点几克至几十克之间，但是，随着卫星小型化的发展，皮纳卫星得到各个国家越来越多的应用，为了实现对皮纳卫星姿态的精确控制，要求推进系统提供较小的推力，约几十毫牛的推力，对于推进剂只有mg量级的需求，且精度要求也较高，目前的流量控制系统，如“电推进系统压力调节单元的建模和分析”，苟浩亮，等，空间技术与应用，第34卷第5期，第49-52页，20081031非专利文献是本专利技术最接近的现有技术，但依然无法满足如此小流量、高精度的流量控制要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种微流量控制系统，解决了目前使用卫星推进系统介质供给流量大、精度低的问题。本专利技术的技术方案是：一种微流量控制系统，包括第一流量控制电磁阀、第二流量控制电磁阀、第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器和控制单元；第一流量控制电磁阀的进气口端、第二流量控制电磁阀的进气口端、第三流量控制器的进气口端、第四流量控制器的进气口端、第五流量控制器的进气口端均连接至外部气源；第一流量控制电磁阀的出气口端连接至第一流量控制器的进气口端；第二流量控制电磁阀的出气口端连接至第二流量控制器的进气口端；第一流量控制器的出气口端和第三流量控制器的出气口端并联后作为第一路输出，第四流量控制器的出气口端作为第二路输出，第五流量控制器的出气口端和第二流量控制器的出气口端并联后作为第三路输出，上述三路输出为外部推力器供气；所述第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器上均安装有温度传感器和加热器；设定外部气源经过第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器后需要达到的温度阈值，控制单元实时采集温度传感器输出的温度值，判断温度值是否到达温度阈值，若温度值大于等于设定的温度阈值，则不启动加热器，若温度值小于设定的温度阈值，则控制单元控制加热器对该路流量控制器进行加热。还包括低压自锁阀；低压自锁阀的出气口端分别连接至第一流量控制电磁阀的进气口端、第二流量控制电磁阀的进气口端、第三流量控制器的进气口端、第四流量控制器的进气口端、第五流量控制器的进气口端，低压自锁阀的进气口端连接至外部气源。所述第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器的进口端以及出口端均加装有金属过滤网，防止产品的堵塞。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)采用微流量控制系统，可以将系统的流量输出水平提高到mg/s的水平，相比于目前推进系统的g/s的流量输出水平，具有很大的提高。(2)采用微流量控制系统，系统的流量控制精度能够控制在2％范围内，远高于目前5％的流量控制精度。(3)采用微流量控制系统，可以在轨对系统的输出流量精确调节，而目前的推进系统无法完成在轨输出量的调节工作。(4)可以实现统一系统不同流量输出的需求。(5)系统采用了模块化集成设计，减小了系统的体积，为卫星节省了宝贵的空间。附图说明图1为本专利技术的系统原理图；图2为本专利技术的工作及控制原理图；图3为本专利技术的集成化模块设计图。具体实施方式如图1所示，本专利技术微流量控制系统，包括第一低压自锁阀1、第二低压自锁阀2、第一流量控制电磁阀3、第二流量控制电磁阀4、第一流量控制器5、第二流量控制器6、第三流量控制器7、第四流量控制器8、第五流量控制器9和控制单元10组成。在微流量控制系统，第二低压自锁阀2气体出口端并联连接有第三流量控制器7、第四流量控制器8、第五流量控制器9、第一流量控制电磁阀3和第二流量控制电磁阀4。第三流量控制器7、第四流量控制器8、第五流量控制器9上分别均安装有温度传感器11、温度传感器13、加热器12和加热器14，温度传感器11、温度传感器13、加热器12和加热器14通过电缆与控制单元10连接。在第一流量电磁阀3气体出口端连接有第一流量控制器5，在第二流量电磁阀4气体出口端连接有第二流量控制器6，第一流量控制器5的出口与第三量控制器7的出口端并联连接，第二流量控制器6的出口与第五流量控制器9的出口并联连接，在第二低压自锁阀2的气体入口端串联连接第一低压自锁阀1。通过上述实施例，可以实现三路五种流量的输出，满足卫星推进系统推力器的不同流量需求。图2为微流量控制系统的工作及控制原理图。在上述的微流量控制系统中，主要依靠两种方式对流量进行调节，一为流体在类似迷宫型通道内流过极为复杂的通道，导致介质的速度连续发生变化，能量不断降低，最终达到流量调节的目的；二是对流量控制器进行加热，流体通过高温环境，导致流体自身的物理量如粘度等发生变化，最终达到流量调节的目的。由于第三流量控制器7、第四流量控制器8和第五流量控制器9上配备有温度传感器11和加热器12，第一流量控制器5和第二流量控制器6上不带温度传感器11和加热器12。因此，对于配备第三流量控制器7、第四流量控制器8和第五流量控制器9的支路，流量调节方式一和流量调节方式二都起作用，对于配备第一流量控制器5和第二流量控制器6的支路，流量调节以方式一为主，流量不能够主动调节。对于可调节流量控制支路，流量调节的方式为设定流体经过可调流量控制器的环境温度，控制单元采集流量控制器上温度传感器11的温度值，判断温度值是否到达了设定的温度范围，若温度低于设定的温度范围，则控制单元发出使加热器12开启的信号，加热器12对可调流量控制器进行加热，控制单元一直采集温度传感器11的信号值，当温度高于设定的温度范围时，控制单元发送加热器12关闭信号，系统停止加热，通过上述操作，可调流量控制器则可保持在设定的环境温度中，流体经过此温度环境后，自身的温度即会改变，从而导致自身物性参数的改变，从而完成输出流量的调节，此种调节方法不仅可以通过地面直接操作调节，也可以通过远程遥控指令调节，从而为在轨流量的精确调节提供了可操作性。由于微流量控制系统是卫星推进系统中的核心组成部分，其是否能够可靠运行直接关系到推进系统的成败，因此，为了增加系统的可靠度，在微流量控制系统的关键部件上都进行了冗余备份。如可调流量控制器上的温度传感器设置有温度传感器11和温度传感器13，加热器设置有加热器12和加热器14。由于微流量控制系统内的流量都很小，因此，系统内部件的内部流动通道也都很小，如果系统内有较大的颗粒物流过，则会把流体流动通道堵塞，导致系统或则系统的流量变小或则无流量输出，从而导致整个推进系统的失败，因此，避免系统因大颗粒物堵塞，增加系统的可靠度，在系统内的关键部件如可调流流量控制器的上游都增加了高精度金属过滤网15，可以有效防止10μm以上的颗粒物进入系统，有效防止了因系统堵塞而导致的失败。在完成系统设计后，对微流量控制系统进行了集成化模块设计，图3位微流量控制系统的集成化模块布局图，通过产品的集成化模块设计，实现了系统的小型化和通用化，降低了系统的安装空间，提高了系统的可置换性，缩短了卫星的研制周期。根据不同的使用工况，本专利技术所提出的高精度流量控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流量控制系统，其特征在于：包括第一流量控制电磁阀(3)、第二流量控制电磁阀(4)、第一流量控制器(5)、第二流量控制器(6)、第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)和控制单元(10)；第一流量控制电磁阀(3)的进气口端、第二流量控制电磁阀(4)的进气口端、第三流量控制器(7)的进气口端、第四流量控制器(8)的进气口端、第五流量控制器(9)的进气口端均连接至外部气源；第一流量控制电磁阀(3)的出气口端连接至第一流量控制器(5)的进气口端；第二流量控制电磁阀(4)的出气口端连接至第二流量控制器(6)的进气口端；第一流量控制器(5)的出气口端和第三流量控制器(7)的出气口端并联后作为第一路输出，第四流量控制器(8)的出气口端作为第二路输出，第五流量控制器(9)的出气口端和第二流量控制器(6)的出气口端并联后作为第三路输出，上述三路输出为外部推力器供气；所述第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)上均安装有温度传感器(11)和加热器(12)；设定外部气源经过第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)后需要达到的温度阈值，控制单元(10)实时采集温度传感器(11)输出的温度值，判断温度值是否到达温度阈值，若温度值大于等于设定的温度阈值，则不启动加热器(12)，若温度值小于设定的温度阈值，则控制单元控制加热器(12)对该路流量控制器进行加热。...

【技术特征摘要】
1.一种微流量控制系统，其特征在于：包括第一流量控制电磁阀(3)、第二流量控制电磁阀(4)、第一流量控制器(5)、第二流量控制器(6)、第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)和控制单元(10)；第一流量控制电磁阀(3)的进气口端、第二流量控制电磁阀(4)的进气口端、第三流量控制器(7)的进气口端、第四流量控制器(8)的进气口端、第五流量控制器(9)的进气口端均连接至外部气源；第一流量控制电磁阀(3)的出气口端连接至第一流量控制器(5)的进气口端；第二流量控制电磁阀(4)的出气口端连接至第二流量控制器(6)的进气口端；第一流量控制器(5)的出气口端和第三流量控制器(7)的出气口端并联后作为第一路输出，第四流量控制器(8)的出气口端作为第二路输出，第五流量控制器(9)的出气口端和第二流量控制器(6)的出气口端并联后作为第三路输出，上述三路输出为外部推力器供气；所述第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)上均安装有温度传感器(11)和加...

【专利技术属性】
技术研发人员：武葱茏，刘国西，张兵，苟浩亮，于洋，高俊，宋飞，纪嘉龙，汤章阳，马彦峰，丁凤林，王戈，高永，罗莉，张阿莉，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11