一種電子減壓系統的制作方法
【專利摘要】本發明一種電子減壓系統，包括緩沖氣瓶、第一壓力電磁閥、第一低壓壓力傳感器及控制單元；緩沖氣瓶的進氣口端連接至第一壓力電磁閥的出氣口端，緩沖氣瓶的出氣口端連接至第一低壓壓力傳感器；第一壓力電磁閥的進氣口端連接至外部氣源；第一低壓壓力傳感器和第一壓力電磁閥均與控制單元連接；控制單元通過采集第一低壓壓力傳感器的壓力信號，實時控制第一壓力電磁閥的通斷，實現電子減壓。通過本發明，可以使得供氣系統的減壓比、減壓精度、系統可靠度、系統重量等指標明顯提高。
【專利說明】一種電子減壓系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電子減壓系統，適用于需要對高壓介質進行高精度減壓輸出的系統，特別適用于航天推進系統的推進劑高精度減壓輸出控制。
【背景技術】
[0002]在我國目前衛星推進系統中，一般攜帶的氣體增壓氣體的壓力都比較高，約15?30Mpa，但是在衛星上實際使用的壓力一般只有O?2MPa，因此，在使用過程中，需對高壓氣體進行減壓處理，使系統壓力降低到O?2MPa在使用。在目前使用的系統中，一般使用機械減壓器來完成高壓氣體的減壓輸出。由于機械減壓器存在減壓精度低，減壓比低、重量大、壽命短等固有缺陷，無法滿足長壽命衛星的使用需求。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供了一種電子減壓系統，具有精度高、減壓比大、重量輕、壽命長、可靠度高的優點。
[0004]本發明的技術方案是:一種電子減壓系統，包括緩沖氣瓶、第一壓力電磁閥、第一低壓壓力傳感器及控制單元；緩沖氣瓶的進氣口端連接至第一壓力電磁閥的出氣口端，緩沖氣瓶的出氣口端連接至第一低壓壓力傳感器；第一壓力電磁閥的進氣口端連接至外部氣源；第一低壓壓力傳感器和第一壓力電磁閥均與控制單元連接；控制單元通過采集第一低壓壓力傳感器的壓力信號，實時控制第一壓力電磁閥的通斷，實現電子減壓。
[0005]還包括第二高壓加排閥和第一高壓隔離加自鎖閥；第一高壓隔離加自鎖閥的出氣口端與第一壓力電磁閥的進氣口端連接，第一高壓隔離加自鎖閥的進氣口端連接至第二高壓加排閥的出氣口端，第二高壓加排閥的進氣口端連接至外部氣源。
[0006]還包括高壓壓力傳感器、第一氣源通斷自鎖閥和第一高壓加排閥；第一氣源通斷自鎖閥的出氣口端同時連接至第一高壓隔離加自鎖閥的進氣口端以及第二高壓加排閥的出氣口端；第一氣源通斷自鎖閥的進氣口端同時連接至高壓壓力傳感器以及第一高壓加排閥出氣口端，第一高壓加排閥的進氣口端連接至外部氣源。
[0007]還包括低壓加排閥；低壓加排閥的出氣口端同時連接至緩沖氣瓶的出氣口端以及第一低壓壓力傳感器。
[0008]還包括第二低壓壓力傳感器、第三低壓壓力傳感器；第二低壓壓力傳感器、第三低壓壓力傳感器分別與第一低壓壓力傳感器并聯后連接至緩沖氣瓶的出氣口端。
[0009]還包括第二壓力電磁閥；第二壓力電磁閥與第一壓力電磁閥并聯后連接至緩沖氣瓶的進氣口端，同時第二壓力電磁閥還與控制單元連接。
[0010]還包括第二高壓加排閥、第一高壓隔離加自鎖閥和第二高壓隔離加自鎖閥；第一高壓隔離加自鎖閥的出氣口端與第一壓力電磁閥的進氣口端連接，第二高壓隔離加自鎖閥的出氣口端與第二壓力電磁閥的進口端連接；第一高壓隔離加自鎖閥的進氣口端、第二高壓隔離加自鎖閥的進氣口端均連接至第二高壓加排閥的出氣口端，第二高壓加排閥的進氣口端連接至外部氣源。
[0011]還包括高壓壓力傳感器、第一氣源通斷自鎖閥、第二氣源通斷自鎖閥和第一高壓加排閥；第一氣源通斷自鎖閥的出氣口端、第二氣源通斷自鎖閥的出氣口端均同時連接至第一高壓隔離加自鎖閥的進氣口端、第二高壓隔離加自鎖閥的進氣口端以及第二高壓加排閥的出氣口端；第一氣源通斷自鎖閥的進氣口端、第二氣源通斷自鎖閥的進氣口端同時連接至高壓壓力傳感器以及第一高壓加排閥出氣口端，第一高壓加排閥的進氣口端連接至外部氣源。
[0012]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0013](I)本發明采用電子減壓系統，將系統的減壓精度提高到優于2%的水平，明顯高于機械減壓器的平均5%的精度水平。
[0014](2)提高了減壓系統的“氣源壓力/輸出壓力”的減壓比。將目前機械減壓器的最高低于20的減壓比提高到優于75的水平。
[0015](3)提高了減壓系統的壽命，機械減壓系統在軌只在衛星變軌階段使用，在軌使用壽命只有I年左右，最長不超過5年，電子減壓系統的在軌壽命能到到15年?18年。
[0016](4)降低了系統的重量，機械減壓器每個的重量大概在IKg左右，增加一個備份支路，質量將達到2Kg，而電子減壓器在增加一個備份支路后的質量只有大概lKg，質量降低了一倍。
[0017](5)系統采用了模塊化集成設計，減小了系統的體積，為衛星節省了寶貴的空間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的系統原理圖；
[0019]圖2為本發明的工作原理圖；
[0020]圖3為本發明的控制時序圖；
[0021]圖4為本發明的集成化模塊設計圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發明一種電子減壓系統，包括高壓壓力傳感器1、第一高壓加排閥2、第一氣源通斷自鎖閥3，第二氣源通斷自鎖閥4、第二高壓加排閥5、第一高壓隔離加自鎖閥6、第二高壓隔離自鎖閥7、第一壓力電磁閥8、第二壓力電磁閥9、緩沖氣瓶10、低壓加排閥11、第一低壓壓力傳感器12、第二低壓壓力傳感器13、第三低壓壓力傳感器14和控制單元15ο
[0023]在高精度電子減壓系統中，緩沖氣瓶10氣體入口端并聯連接第一壓力電磁閥8、第二壓力電磁閥9 ;第一壓力電磁閥8的氣體入口端連接第一高壓隔離自鎖閥6，第二壓力電磁閥9氣體入口端連接第二高壓隔離自鎖閥7 ;第一高壓隔離自鎖閥6、第二高壓隔離自鎖閥7的氣體入口端與第二高壓加排閥5的氣體出口端通過管路連接件并聯連接；緩沖氣瓶10氣體出口端并聯連接有第一低壓壓力傳感器12、第二低壓壓力傳感器13、第三低壓壓力傳感器14和低壓加排閥11 ;第一低壓壓力傳感器12、第二低壓壓力傳感器13、第三低壓壓力傳感器14、第一壓力電磁閥8和第一壓力電磁閥9通過到電纜與控制單元連接，壓力電磁閥、低壓壓力傳感器和控制單元組成了高精度電子減壓系統的核心部分。
[0024]高壓壓力傳感器(I)、第一高壓加排閥2、第一氣源通斷自鎖閥3、第二氣源通斷自鎖閥4的入口端通過管路及管路連接件并聯連接到星上氣源的下游，第一氣源通斷自鎖閥3，、第二氣源通斷自鎖閥4氣體出口并聯連接，形成具有冗余備份功能的氣源通斷單元；、第二氣源通斷自鎖閥4的氣體出口端并聯連接后與第一高壓隔離自鎖閥6、第二高壓隔離自鎖閥7和第二高壓加排閥5的入口并聯連接后的入口相連接，形成整套高精度電子減壓器系統。
[0025]圖2和圖3為高精度電子減壓系統的工作原理及控制時序圖。第一壓力電磁閥8由上閥16、小氣容17和下閥18組成。首先設定緩沖氣瓶10所需要的壓力值及公差，控制單元15采集第一低壓壓力傳感器12，第二低壓壓力傳感器13和采集低壓壓力傳感器14的壓力值，通過比較三個壓力數值，選取2個最接近的壓力值，并對這兩個壓力值進行平均處理，依據控制單元15采集的壓力值，判斷高精度電子減壓系統是否工作，若依據控制單元15采集的壓力值小于緩沖氣瓶10設定壓力的下偏差，則控制單元15發送壓力電磁閥上閥16開的指令，高壓氣體進入小氣容17，然后控制單元15發送壓力電磁閥上閥16關的指令，停止Is后，控制單元15發送壓力電磁閥下閥17開的指令，小氣容中的高壓氣體進入緩沖氣瓶10，使得緩沖氣瓶10中的壓力升高，控制單元15 —直采集第一低壓壓力傳感器12，第二低壓壓力傳感器13和采集低壓壓力傳感器14的壓力值，判斷緩沖氣瓶10中的壓力值是否達到緩沖氣瓶10設定壓力的上偏差，若沒達到，則一直持續壓力電磁閥上閥16和壓力電磁閥下閥17的開關指令，直到緩沖氣瓶10中的壓力值達到設定壓力的上偏差。持續上述的操作，則可保持緩沖氣瓶10中的壓力一直維持在設定壓力值的上下偏差之內，起到了高壓氣體穩壓輸出的功能。
[0026]為了保證高精度電子減壓系統的在軌可靠工作，本發明在系統關鍵部壓力電磁閥和低壓壓力傳感器上進行了冗余備份設計，保證在一個壓力電磁閥和低壓壓力傳感器出現問題的情況下，整個系統還能正常工作。
[0027]在高精度電子減壓系統的關鍵部分實際完成后，從系統的安全性和測試的方便性考慮，增加了高壓壓力傳感器1、第一高壓加排閥2、第一氣源通斷自鎖閥3，、第二氣源通斷自鎖閥4、第二高壓加排閥5、第一高壓隔離加自鎖閥6、第二高壓隔離自鎖閥7和低壓加排閥11。高壓壓力傳感器I用來對衛星上使用的氣源壓力進行監測；第一氣源通斷自鎖閥3、第二氣源通斷自鎖閥4用來完成衛星氣源輸送的通斷控制，兩個閥門的功能相同，互為備份；第一高壓隔離加自鎖閥6、第二高壓隔離自鎖閥7用來完成第一壓力電磁閥8、第二壓力電磁閥9和高壓氣體的隔離，防止高壓氣體直接作用于第一壓力電磁閥8、第二壓力電磁閥9上，導致閥門被動開啟，使得低壓的緩沖氣瓶10與高壓氣源直接相同，造成危險。第一高壓加排閥2、第二高壓加排閥5和低壓加排閥11主要用于高精度電子減壓系統的地面試驗及測試，第一高壓加排閥2用于在衛星發射前，為衛星上的高壓氣源加注高壓氣體，低壓加排閥11主要用來為緩沖氣瓶10在地面加注額定壓力的氣體，而第二高壓加排閥5主要用來作為高精度電子減壓系統地面測試的氣源接口使用。
[0028]在完成系統設計后，對高精度電子減壓系統進行了集成化模塊設計，圖4為高精度電子減壓系統的集成化模塊布局圖，通過產品的集成化模塊設計，實現了系統的小型化和通用化，降低了系統的安裝空間，提高了系統的可置換性，縮短了衛星的研制周期。
[0029]根據不同的使用工況，本發明所提出的高精度電子減壓系統的配置可以進行適量的增減，并不只局限于圖1所給出的系統配置。
[0030]本發明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種電子減壓系統，其特征在于:包括緩沖氣瓶(10)、第一壓力電磁閥(8)、第一低壓壓力傳感器(12)及控制單元(15);緩沖氣瓶(10)的進氣口端連接至第一壓力電磁閥(8)的出氣口端，緩沖氣瓶(10)的出氣口端連接至第一低壓壓力傳感器(12);第一壓力電磁閥(8)的進氣口端連接至外部氣源；第一低壓壓力傳感器(12)和第一壓力電磁閥(8)均與控制單元連接；控制單元通過采集第一低壓壓力傳感器(12)的壓力信號，實時控制第一壓力電磁閥⑶的通斷，實現電子減壓。
2.根據權利要求1所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括第二高壓加排閥(5)和第一高壓隔離加自鎖閥(6);第一高壓隔離加自鎖閥(6)的出氣口端與第一壓力電磁閥(8)的進氣口端連接，第一高壓隔離加自鎖閥(6)的進氣口端連接至第二高壓加排閥(5)的出氣口端，第二高壓加排閥(5)的進氣口端連接至外部氣源。
3.根據權利要求2所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括高壓壓力傳感器(I)、第一氣源通斷自鎖閥⑶和第一高壓加排閥⑵；第一氣源通斷自鎖閥⑶的出氣口端同時連接至第一高壓隔離加自鎖閥(6)的進氣口端以及第二高壓加排閥(5)的出氣口端；第一氣源通斷自鎖閥(3)的進氣口端同時連接至高壓壓力傳感器(I)以及第一高壓加排閥(2)出氣口端，第一高壓加排閥(2)的進氣口端連接至外部氣源。
4.根據權利要求1所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括低壓加排閥(11);低壓加排閥(11)的出氣口端同時連接至緩沖氣瓶(10)的出氣口端以及第一低壓壓力傳感器(12)。
5.根據權利要求1所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括第二低壓壓力傳感器(13)、第三低壓壓力傳感器(14);第二低壓壓力傳感器(13)、第三低壓壓力傳感器(14)分別與第一低壓壓力傳感器(12)并聯后連接至緩沖氣瓶(10)的出氣口端。
6.根據權利要求1所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括第二壓力電磁閥(9);第二壓力電磁閥(9)與第一壓力電磁閥⑶并聯后連接至緩沖氣瓶(10)的進氣口端，同時第二壓力電磁閥(9)還與控制單元連接。
7.根據權利要求6所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括第二高壓加排閥(5)、第一高壓隔離加自鎖閥(6)和第二高壓隔離加自鎖閥(7);第一高壓隔離加自鎖閥(6)的出氣口端與第一壓力電磁閥(8)的進氣口端連接，第二高壓隔離加自鎖閥(7)的出氣口端與第二壓力電磁閥(9)的進口端連接；第一高壓隔離加自鎖閥(6)的進氣口端、第二高壓隔離加自鎖閥(7)的進氣口端均連接至第二高壓加排閥(5)的出氣口端，第二高壓加排閥(5)的進氣口端連接至外部氣源。
8.根據權利要求7所述的一種電子減壓系統，其特征在于:還包括高壓壓力傳感器(1)、第一氣源通斷自鎖閥(3)、第二氣源通斷自鎖閥(4)和第一高壓加排閥(2);第一氣源通斷自鎖閥(3)的出氣口端、第二氣源通斷自鎖閥(4)的出氣口端均同時連接至第一高壓隔離加自鎖閥(6)的進氣口端、第二高壓隔離加自鎖閥(7)的進氣口端以及第二高壓加排閥(5)的出氣口端；第一氣源通斷自鎖閥(3)的進氣口端、第二氣源通斷自鎖閥⑷的進氣口端同時連接至高壓壓力傳感器⑴以及第一高壓加排閥⑵出氣口端，第一高壓加排閥(2)的進氣口端連接至外部氣源。
【文檔編號】F17D3/01GK104456079SQ201410638594
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】武蔥蘢, 劉國西, 關威, 茍浩亮, 于洋, 高俊, 宋飛, 紀嘉龍, 湯章陽, 馬彥峰, 丁鳳林, 王戈, 高永 , 羅莉, 張阿莉 申請人:北京控制工程研究所