一種微流量控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明一種微流量控制系統，包括第一低壓自鎖閥、第二低壓自鎖閥、第一流量控制電磁閥、第二流量控制電磁閥、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單元組成。在此套系統中，主要依靠流體在類似迷宮型通道內流過極為復雜的通道降低流體能量和改變流體的物理參數來實現流量調節的目的。本發明克服現有技術的不足，提供了一種微流量控制系統，解決了目前使用衛星推進系統介質供給流量大、精度低的問題。
【專利說明】一種微流量控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微流量控制系統，適用于要求流量小、精度高的設備的介質供給，特別適用于航天衛星推進系統中產生微小推力的推力器的介質供給。
【背景技術】
[0002]在我國目前衛星推進系統中，推力器的推力一般都在零點幾牛至幾百牛之間，推力器的推進劑需求量一般在每秒零點幾克至幾十克之間，但是，隨著衛星小型化的發展，皮納衛星得到各個國家越來越多的應用，為了實現對皮納衛星姿態的精確控制，要求推進系統提供較小的推力，約幾十毫牛的推力，對于推進劑只有mg量級的需求，且精度要求也較高，目前的流量控制系統無法滿足如此小流量、高精度的流量控制要求。
【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，提供了一種微流量控制系統，解決了目前使用衛星推進系統介質供給流量大、精度低的問題。
[0004]本發明的技術方案是:一種微流量控制系統，包括第一流量控制電磁閥、第二流量控制電磁閥、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單元；第一流量控制電磁閥的進氣口端、第二流量控制電磁閥的進氣口端、第三流量控制器的進氣口端、第四流量控制器的進氣口端、第五流量控制器的進氣口端均連接至外部氣源；第一流量控制電磁閥的出氣口端連接至第一流量控制器的進氣口端；第二流量控制電磁閥的出氣口端連接至第二流量控制器的進氣口端；第一流量控制器的出氣口端和第三流量控制器的出氣口端并聯后作為第一路輸出，第四流量控制器的出氣口端作為第二路輸出，第五流量控制器的出氣口端和第二流量控制器的出氣口端并聯后作為第三路輸出，上述三路輸出為外部推力器供氣；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裝有溫度傳感器和加熱器；設定外部氣源經過第三流量控制器、第四流量控制器、第五流量控制器后需要達到的溫度閾值，控制單元實時采集溫度傳感器輸出的溫度值，判斷溫度值是否到達溫度閾值，若溫度值大于等于設定的溫度閾值，則不啟動加熱器，若溫度值小于設定的溫度閾值，則控制單元控制加熱器對該路流量控制器進行加熱。
[0005]還包括低壓自鎖閥；低壓自鎖閥的出氣口端分別連接至第一流量控制電磁閥的進氣口端、第二流量控制電磁閥的進氣口端、第三流量控制器的進氣口端、第四流量控制器的進氣口端、第五流量控制器的進氣口端，低壓自鎖閥的進氣口端連接至外部氣源。
[0006]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、第五流量控制器的進口端以及出口端均加裝有金屬過濾網，防止產品的堵塞。
[0007]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0008](I)采用微流量控制系統，可以將系統的流量輸出水平提高到mg/s的水平，相比于目前推進系統的g/s的流量輸出水平，具有很大的提高。
[0009](2)采用微流量控制系統，系統的流量控制精度能夠控制在2%范圍內，遠高于目前5%的流量控制精度。
[0010](3)采用微流量控制系統，可以在軌對系統的輸出流量精確調節，而目前的推進系統無法完成在軌輸出量的調節工作。
[0011](4)可以實現統一系統不同流量輸出的需求。
[0012](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】
[0013]圖1為本發明的系統原理圖；
[0014]圖2為本發明的工作及控制原理圖；
[0015]圖3為本發明的集成化模塊設計圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發明微流量控制系統，包括第一低壓自鎖閥1、第二低壓自鎖閥2、第一流量控制電磁閥3、第二流量控制電磁閥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和控制單元10組成。
[0017]在微流量控制系統，第二低壓自鎖閥2氣體出口端并聯連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、第一流量控制電磁閥3和第二流量控制電磁閥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上分別均安裝有溫度傳感器11、溫度傳感器13、加熱器12和加熱器14，溫度傳感器11、溫度傳感器13、加熱器12和加熱器14通過電纜與控制單元10連接。在第一流量電磁閥3氣體出口端連接有第一流量控制器5，在第二流量電磁閥4氣體出口端連接有第二流量控制器6，第一流量控制器5的出口與第三量控制器7的出口端并聯連接，第二流量控制器6的出口與第五流量控制器9的出口并聯連接，在第二低壓自鎖閥2的氣體入口端串聯連接第一低壓自鎖閥I。通過上述實施例，可以實現三路五種流量的輸出，滿足衛星推進系統推力器的不同流量需求。
[0018]圖2為微流量控制系統的工作及控制原理圖。在上述的微流量控制系統中，主要依靠兩種方式對流量進行調節，一為流體在類似迷宮型通道內流過極為復雜的通道，導致介質的速度連續發生變化，能量不斷降低，最終達到流量調節的目的；二是對流量控制器進行加熱，流體通過高溫環境，導致流體自身的物理量如粘度等發生變化，最終達到流量調節的目的。
[0019]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上配備有溫度傳感器11和加熱器12，第一流量控制器5和第二流量控制器6上不帶溫度傳感器11和加熱器12。因此，對于配備第三流量控制器7、第四流量控制器8和第五流量控制器9的支路，流量調節方式一和流量調節方式二都起作用，對于配備第一流量控制器5和第二流量控制器6的支路，流量調節以方式一為主，流量不能夠主動調節。
[0020]對于可調節流量控制支路，流量調節的方式為設定流體經過可調流量控制器的環境溫度，控制單元采集流量控制器上溫度傳感器11的溫度值，判斷溫度值是否到達了設定的溫度范圍，若溫度低于設定的溫度范圍，則控制單元發出使加熱器12開啟的信號，加熱器12對可調流量控制器進行加熱，控制單元一直采集溫度傳感器11的信號值，當溫度高于設定的溫度范圍時，控制單元發送加熱器12關閉信號，系統停止加熱，通過上述操作，可調流量控制器則可保持在設定的環境溫度中，流體經過此溫度環境后，自身的溫度即會改變，從而導致自身物性參數的改變，從而完成輸出流量的調節，此種調節方法不僅可以通過地面直接操作調節，也可以通過遠程遙控指令調節，從而為在軌流量的精確調節提供了可操作性。
[0021]由于微流量控制系統是衛星推進系統中的核心組成部分，其是否能夠可靠運行直接關系到推進系統的成敗，因此，為了增加系統的可靠度，在微流量控制系統的關鍵部件上都進行了冗余備份。如可調流量控制器上的溫度傳感器設置有溫度傳感器11和溫度傳感器13，加熱器設置有加熱器12和加熱器14。
[0022]由于微流量控制系統內的流量都很小，因此，系統內部件的內部流動通道也都很小，如果系統內有較大的顆粒物流過，則會把流體流動通道堵塞，導致系統或則系統的流量變小或則無流量輸出，從而導致整個推進系統的失敗，因此，避免系統因大顆粒物堵塞，增加系統的可靠度，在系統內的關鍵部件如可調流流量控制器的上游都增加了高精度金屬過濾網15，可以有效防止10 μπι以上的顆粒物進入系統，有效防止了因系統堵塞而導致的失敗。
[0023]在完成系統設計后，對微流量控制系統進行了集成化模塊設計，圖3位微流量控制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。
[0024]根據不同的使用工況，本發明所提出的高精度流量控制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。
[0025]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】
1.一種微流量控制系統，其特征在于:包括第一流量控制電磁閥(3)、第二流量控制電磁閥(4)、第一流量控制器(5)、第二流量控制器￠)、第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)和控制單元(10);第一流量控制電磁閥(3)的進氣口端、第二流量控制電磁閥(4)的進氣口端、第三流量控制器(7)的進氣口端、第四流量控制器(8)的進氣口端、第五流量控制器(9)的進氣口端均連接至外部氣源；第一流量控制電磁閥(3)的出氣口端連接至第一流量控制器(5)的進氣口端；第二流量控制電磁閥(4)的出氣口端連接至第二流量控制器出)的進氣口端；第一流量控制器(5)的出氣口端和第三流量控制器(7)的出氣口端并聯后作為第一路輸出，第四流量控制器(8)的出氣口端作為第二路輸出，第五流量控制器(9)的出氣口端和第二流量控制器￠)的出氣口端并聯后作為第三路輸出，上述三路輸出為外部推力器供氣；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)上均安裝有溫度傳感器(11)和加熱器(12);設定外部氣源經過第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)后需要達到的溫度閾值，控制單元(10)實時采集溫度傳感器(11)輸出的溫度值，判斷溫度值是否到達溫度閾值，若溫度值大于等于設定的溫度閾值，則不啟動加熱器(12)，若溫度值小于設定的溫度閾值，則控制單元控制加熱器(12)對該路流量控制器進行加熱。
2.根據權利要求1所述的一種微流量控制系統，其特征在于:還包括低壓自鎖閥(I);低壓自鎖閥(I)的出氣口端分別連接至第一流量控制電磁閥(3)的進氣口端、第二流量控制電磁閥⑷的進氣口端、第三流量控制器(7)的進氣口端、第四流量控制器⑶的進氣口端、第五流量控制器(9)的進氣口端，低壓自鎖閥⑴的進氣口端連接至外部氣源。
3.根據權利要求1所述的一種微流量控制系統，其特征在于:所述第一流量控制器(5)、第二流量控制器￠)、第三流量控制器(7)、第四流量控制器(8)、第五流量控制器(9)的進口端以及出口端均加裝有金屬過濾網，防止產品的堵塞。
【文檔編號】G05D7/06GK104460707SQ201410637928
【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, 張兵, 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