热驱动常闭式微型调节阀门及电推进流量控制系统技术方案

热驱动常闭式微型调节阀门及电推进流量控制系统，属于阀门技术领域。出口阀体和入口阀体相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过出口阀体和入口阀体之间的连接能够阻断气道连通，加热膜包裹在出口阀体和入口阀体外侧，为出口阀体和入口阀体加热，出口阀体和入口阀体加热膨胀后能够使两个气道连通。本发明专利技术利用材料的热膨胀特性，使用两种不同线膨胀系数的材料，在外部加热器的作用下，造成阀门温度变化，从而发生膨胀变形进而使阀门开启和关闭，不同温度下阀门开启程度不同，且受热膨胀变形量产生的变形量差通常在纳米级，因此能够用于精确控制阀门的通流面积，进而实现对微流量的高稳定控制。进而实现对微流量的高稳定控制。进而实现对微流量的高稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
热驱动常闭式微型调节阀门及电推进流量控制系统


[0001]本专利技术属于阀门
，具体涉及一种热驱动常闭式微型调节阀门及微纳卫星电推进流量控制系统。

技术介绍

[0002]随着我国航天技术的发展和空间探索任务的多样化和深入，对于高精度控制阀门的应用也大大增加，对于某些场合，如航天器的电推进系统，其工作时推进剂供给流量比较小，一般为μg/s，因此要求阀门具有很高的控制精度，很好的密封性，很低的功耗，很长的使用寿命，还要求具有很小的体积和质量。国内现有的气体流量、压力调节阀大多是电动、气动、手动等，其体积大、质量重并且结构复杂寿命低，无法满足航空航天需求。
[0003]电推进一般采用惰性气体氙和氪作为推进工质，需要从较高的储存压力转换成一个稳定的微小流量，由于储气罐和推进器单元中存在很高的压力差，两者之间高、低压是否可靠隔离，直接关系着推进剂供给单元的结构安全性。近年来，集推进剂高、低压隔离，压力调节与流量控制三种功能为一体的多功能阀门在多个航天器得到应用。调节阀门作为工质供给系统中的核心部件，目前常用的驱动方式诸如电磁比例驱动具有功耗高、体积大的缺点，而压电和磁滞伸缩驱动都存在弹性部件和产生相对滑动的结构，增大了阀门体积并使其使用寿命受影响，与电推进系统的高比冲优势和航天器的长期稳定工作特点相违背，因此开发一种可用于微量气体流量调节的低能耗高稳定阀门具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决电推进的气体供给系统中的调节阀门存在能耗高、体积大、质量重且使用寿命短的问题，进而提供热驱动常闭式微型调节阀门。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]热驱动常闭式微型调节阀门，包括出口阀体、入口阀体及加热膜；所述出口阀体和入口阀体相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过所述出口阀体和入口阀体之间的连接能够阻断气道连通，所述加热膜包裹在出口阀体和入口阀体外侧，为出口阀体和入口阀体加热，出口阀体和入口阀体加热膨胀后能够使两个气道连通。
[0007]电推进流量控制系统，包括热驱动常闭式微型调节阀门及两个刻蚀节流器；所述热驱动常闭式微型调节阀门一端与起源连通，另一端与两个刻蚀节流器连通，所述两个刻蚀节流器的出口分别与推力器的阴极和阳极相连，用于分配阳极和阴极的不同流量。
[0008]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0009]1.本专利技术利用材料的热膨胀特性，使用两种不同线膨胀系数的材料，在外部加热器的作用下，造成阀门温度变化，从而发生膨胀变形进而使阀门开启和关闭，不同温度下阀门开启程度不同，且受热膨胀变形量产生的变形量差通常在纳米级，因此能够用于精确控制阀门的通流面积，进而实现对微流量的高稳定控制。
[0010]2.由于热驱动阀的结构简单，其组成元件数量少，使得本专利技术具有很小的体积和
质量，加热温升速度快，具有低能耗的优势。同时，由于不存在相对滑动的部件，可靠性高。
[0011]3.本专利技术能够满足航天器使用要求。
附图说明
[0012]图1是热驱动常闭式微型调节阀门的结构示意图；
[0013]图2是本专利技术出口阀体结构示意图；
[0014]图3是本专利技术入口阀体结构示意图；
[0015]图4是热驱动常闭式微型调节阀门不加热时的工作示意图；
[0016]图5是热驱动常闭式微型调节阀门控温时的工作示意图；
[0017]图6是电推进流量控制系统的结构示意图；
[0018]其中：1、出口阀体；2、入口阀体；3、加热膜；4、空腔；5、流量传感器；6、电源控制器；7、刻蚀节流器；11、螺纹连接柱；12、阀芯；13、出口流道；14、外管连接孔；21、螺纹孔；22、阀座；23、入口流道；24、入口外管连接孔。
具体实施方式
[0019]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术的做进一步详细的描述。
[0020]参照图1～图5所示，本专利技术的热驱动常闭式微型调节阀门，包括出口阀体1、入口阀体2及加热膜3；所述出口阀体1和入口阀体2相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过所述出口阀体1和入口阀体2之间的连接能够阻断气道连通，所述加热膜3包裹在出口阀体1和入口阀体2外侧，为出口阀体1和入口阀体2加热，出口阀体1和入口阀体2加热膨胀后能够使两个气道连通。
[0021]进一步的，如图1所示，所述出口阀体1和入口阀体2采用插入式的连接方式，并分别设置有相互匹配的插接端和被插入孔，插接端末端其宽度缩小设置，使插接端和被插接孔之间留有空腔4，出口阀体1和入口阀体2上的两个气道均始终与空腔4连通，插接端末端能够抵触在与被插接孔连通的气道上，阻断了气道与空腔4的连接，为常闭阀且此处为阀口，出口阀体1和入口阀体2加热膨胀后打开阀口。
[0022]具体的，如图3所示，所述入口阀体2的阀口端上设置被插入孔，入口阀体2的接口端设有入口外管连接孔24，入口阀体2的中部设有阀座22，所述阀座22上开设有入口流道23，入口流道23用于连通空腔4和入口外管连接孔24。
[0023]如图2所示，所述入口阀体2的被插入孔外端为螺纹孔21，所述出口阀体1设有螺纹连接柱11作为插接端与螺纹孔21螺纹连接，且螺纹连接柱11与被插入孔之间留有空腔4，螺纹连接柱11末端设有阀芯12，所述阀芯12与阀座22接触阻断了入口流道23和空腔4之间的连接为常闭阀门；所述出口阀体1上设有出口外管连接孔14和出口流道13，所述出口流道13用于连通空腔4与外管连接孔14。
[0024]所述出口阀体1和入口阀体2材料分别选用不锈钢和铝合金，其中入口阀体2铝合金的线膨胀系数大于出口阀体1不锈钢的线膨胀系数。
[0025]所述加热膜3选用聚酰亚胺柔性加热膜，加热膜3通过胶粘剂与出口阀体1和入口阀体2粘接。
[0026]本实施方案利用材料受热膨胀的特点，对加热膜3施加一定的电压，从而加热阀体，使出口阀体1和入口阀体2温度升高，由于出口阀体1和入口阀体2选用的材料不同，温度升高后产生不同的热膨胀变形，入口阀体2的变形量大于出口阀体1，使得入口阀体2推动出口阀体1产生位移，从而将原来接触在一起的阀芯12和阀座22之间产生一定的间隙，流体可以从入口流道23流入空腔4中，从出口流道13流出，流过流量的大小与阀芯12和阀座22之间的间隙大小有关。停止加热后，通过阀门与外界环境的热交换后，出口阀体1和入口阀体2的温度降低，并恢复为原来的状态，阀芯12和阀座22接触，阀门关闭。不同温度下阀门热变形量不同，使得在阀芯12和阀座22之间有不同的通流面积，由于该变形差具有纳米级的分辨特点，且金属材料的结构强度能实现高压小流量的控制。综上所述，本实施方式结构简单，可靠性高，材料导热性较好，加热时不会耗费过多能量，具有低能耗的优势。
[0027]如图6所示，本专利技术的电推进流量控制系统，包括权利要求1～6所述的热驱动常闭式微型调节阀门及两个刻蚀节流器7；所述热驱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热驱动常闭式微型调节阀门，其特征在于：包括出口阀体(1)、入口阀体(2)及加热膜(3)；所述出口阀体(1)和入口阀体(2)相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过所述出口阀体(1)和入口阀体(2)之间的连接能够阻断气道连通，所述加热膜(3)包裹在出口阀体(1)和入口阀体(2)外侧，为出口阀体(1)和入口阀体(2)加热，出口阀体(1)和入口阀体(2)加热膨胀后能够使两个气道连通。2.根据权利要求1所述的热驱动常闭式微型调节阀门，其特征在于：所述出口阀体(1)和入口阀体(2)采用插入式的连接方式，并分别设置有相互匹配的插接端和被插入孔，插接端末端其宽度缩小设置，使插接端和被插接孔之间留有空腔(4)，出口阀体(1)和入口阀体(2)上的两个气道均始终与空腔(4)连通，插接端末端能够抵触在与被插接孔连通的气道上，阻断了气道与空腔(4)的连接，为常闭阀且此处为阀口，出口阀体(1)和入口阀体(2)加热膨胀后打开阀口。3.根据权利要求2所述的热驱动常闭式微型调节阀门，其特征在于：所述入口阀体(2)的阀口端上设置被插入孔，入口阀体(2)的接口端设有入口外管连接孔(24)，入口阀体(2)的中部设有阀座(22)，所述阀座(22)上开设有入口流道(23)，入口流道(23)用于连通空腔(4)和入口外管连接孔(24)。4.根据权利要求3所述的热驱动常闭式微型调节阀门，其特征在于：所述入口阀体(2)的被插入孔外端为螺纹孔(21)，所述出口阀体(1)设有螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：向东，郑贺强，魏伟，薛龙献，张彪，于斌，王绪辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：