CN105152825B - 一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置，包括储存单组元推进剂的卸料箱、控制单组元推进剂通断的二位二通控制阀、催化分解单组元推进剂的催化剂床、单向阀、储存压缩气体的储气罐、显示压力的卸料箱压力表和储气罐压力表，在卸料箱的上端设有通过接管连接卸料箱压力表，卸料箱的下端通过接管连接二位二通控制阀的一端口，二位二通控制阀的另一端口与催化剂床的上端通过铜管连接，催化剂床的下端也通过铜管与单向阀的一端连接，单向阀的另一端通过铜管与储气罐相连，储气罐上端通过接管连接储气罐压力表。本发明可按需要通过催化分解单组元推进剂生成高压气体，无需电机或内燃机，其结构简单、体积小、工作噪声低。
Description
技术领域
本发明涉及气动技术领域，具体涉及一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置。
背景技术
气动装置以压缩气体作为传递动力的工作介质，因具有功率-质量比大、清洁、价格低、结构简单、易维护等优点，得到了迅速的发展及普遍应用。但是，目前公知的压缩气体生产方法是通过电机或内燃机驱动空压机将自由状态的空气压缩成体积小、压力高的压缩气体，系统结构复杂，体积笨重，工作时噪声大。此外，电机驱动的空压机无法在供电不便的野外、高温高湿、强磁场、要求防爆等恶劣环境下工作；内燃机驱动的空压机排放大量有害气体，无法用于室内、狭窄空间或爆炸性气体环境等场合。
近年来，随着气动伺服技术的飞速发展，气压驱动的移动机器人技术取得了长足的进步。但是，目前气压驱动的移动机器人需要拖曳供气管从空压机获得压缩气体，气管与地面之间的摩擦力随着机器人作业范围的增大而增大，甚至会达到机器人的牵引力所不能克服的程度，这不仅极大的限制了机器人的活动范围，也严重影响了机器人工作的可靠性。
因此，对野外作业、太空行走(如月球探测车)、水下游弋等气动机器人而言，实现能量自给、摆脱供气管的束缚具有重要的意义。于是人们期待一种代替空压机，结构简单、便于携带的压缩气体生成装置。
发明内容
发明目的：为了克服空压机生产压缩空气技术的不足，同时为了满足气压驱动的移动机器人能量自给的需要，本发明提出一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置，该压缩气体生成装置通过催化分解单组元推进剂产生高压气体，将化学能直接转化为气体的压力能，结构简单，便于携带。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置，包括储存单组元推进剂的卸料箱、控制单组元推进剂通断的二位二通控制阀、催化分解单组元推进剂的催化剂床、单向阀、储存压缩气体的储气罐、显示压力的卸料箱压力表和储气罐压力表，在卸料箱的上端通过接管连接卸料箱压力表，卸料箱的下端通过接管连接二位二通控制阀的一端口，二位二通控制阀的另一端口与催化剂床的上端通过铜管连接，催化剂床的下端也通过铜管与单向阀的一端连接，单向阀的另一端通过铜管与储气罐相连，储气罐上端通过接管连接储气罐压力表。
进一步的，所述的催化剂床包括端盖、使单组元推进剂催化更均匀的均流板、使单组元推进剂与其催化剂接触面积更广的催化银网床、催化床外壳、支撑催化银网的支撑环、垫片以及螺钉，催化床外壳的上端和下端均通过垫片、螺钉与端盖连接，催化床外壳上端和下端内壁均设有环形槽，均流板安装在环形槽内，催化床外壳内侧设置催化银网床，催化银网床通过支撑环与催化床外壳固定。
进一步的，所述储气罐设有监测压力的压力传感器，压力传感器通过数据线连接恒压控制器，恒压控制器通过数据线与二位二通控制阀相连接。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可以按需要通过催化分解单组元推进剂生成高压气体，因为是直接将燃料化学能转化为气体的压力能、无需电机或内燃机，该压缩气体生成装置结构简单、体积小、工作噪声低，可以在高温高湿、强磁场、要求防爆等恶劣环境下可靠地工作，同时是适合于能量自给机器人的一种新型动力源。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明催化剂床的剖视结构示意图。
图3为本发明催化剂床的俯视结构示意图。
图4为本发明催化剂床中均流板的结构示意图。
图5为本发明恒压控制器的结构示意图。
图中：1-卸料箱压力表；2-卸料箱；3-二位二通控制阀；4-催化剂床；5-单向阀；6-储气罐；7-恒压控制器；8-压力传感器；9-储气罐压力表；4-1-端盖；4-2-均流板；4-3-催化银网床；4-4-催化床外壳；4-5-支撑环；4-6-垫片；4-7-螺钉。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明的基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置包括储存单组元推进剂的卸料箱2、控制单组元推进剂通断的二位二通控制阀3、催化分解单组元推进剂的催化剂床4、单向阀5、储存压缩气体的储气罐6、显示压力的卸料箱压力表1和储气罐压力表9，在卸料箱2的上端通过接管连接卸料箱压力表1，卸料箱2的下端通过接管连接二位二通控制阀3的一端口，二位二通控制阀3的另一端口与催化剂床4的上端通过铜管连接，催化剂床4的下端也通过铜管与单向阀5的一端连接，单向阀5的另一端通过铜管与储气罐6相连，储气罐6上端通过接管连接储气罐压力表9。为了实现气源的恒压控制，所述储气罐6设有监测压力的压力传感器8，压力传感器8通过数据线连接恒压控制器7，恒压控制器7通过数据线与二位二通控制阀3相连接。
如图2-4所示，所述的催化剂床4包括端盖4-1、使单组元推进剂催化更均匀的均流板4-2、使单组元推进剂与其催化剂接触面积更广的催化银网床4-3、催化床外壳4-4、支撑催化银网的支撑环4-5、垫片4-6以及螺钉4-7，催化床外壳4-4的上端和下端均通过垫片4-6、螺钉4-7与端盖4-1连接，催化床外壳4-4的上端和下端内壁均设有环形槽，均流板4-2安装在环形槽内，催化床外壳4-4内侧设置催化银网床4-3，催化银网床4-3通过支撑环4-5与催化床外壳4-4固定。
如图5所示，恒压控制器7是基于DSP控制器设计的，其包括信号调理电路、DSP控制器和D/A转换器，DSP控制器包括A/D转换模块和数据处理模块，信号调理电路输入端连接压力传感器8，信号调理电路的输出端连接A/D转换模块输入端，A/D转换模块输出端连接数据处理模块输入端，接数据处理模块输出端连接D/A转换器输入端，D/A转换器输出端连接二位二通控制阀3。
恒压控制器7工作原理：系统通过安装在储气罐的压力传感器8，将储气罐内气体的非电量信号(压力信号)变成模拟电信号，经过信号调理电路后，进行A/D转换并将转换结果送到DSP控制器内，经微处理器与预设定压力进行比较后，得到误差量，再经控制器进行数据处理得出控制参数，然后经D/A转换后变成相应的模拟信号，以此控制二位二通控制阀3的通断。
本发明工作过程：将一定浓度的单组元推进剂储存在卸料箱2中，液面上方充满高压氮气，并利用卸料箱压力表1监控卸料箱2中高压氮气的压力，卸料箱2中存储的单组元推进剂在一个二位二通控制阀3控制下进入催化剂床4进行催化分解，在催化剂床4内产生的气体通过单向阀5进入储气罐6，通过储气罐压力表9监控储气罐6储存的单组元推进剂催化分解生成的高压气体，同时采用压力传感器8测量储气罐6的压力，并将监测的压力传递给恒压控制器7，恒压控制器7通过控制二位二通控制阀3的通断，当实际储气罐6内气体压力小于给定压力时，调节二位二通控制阀3通开；反之，调节二位二通控制阀3断开，如此上下调整多次，直到偏差值为零为止，这样，实际压力值围绕设定压力值上下波动而稳定，从而保持储气罐内气体压力恒定，进而通过控制流经催化剂床4的单组元推进剂量控制储气罐6中压缩气体压力，储气罐6为气动装置提供设定压力的压缩气体。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置，其特征在于：包括储存单组元推进剂的卸料箱(2)、控制单组元推进剂通断的二位二通控制阀(3)、催化分解单组元推进剂的催化剂床(4)、单向阀(5)、储存压缩气体的储气罐(6)、显示压力的卸料箱压力表(1)和储气罐压力表(9)，在卸料箱(2)的上端通过接管连接卸料箱压力表(1)，卸料箱(2)的下端通过接管连接二位二通控制阀(3)的一端口，二位二通控制阀(3)的另一端口与催化剂床(4)的上端通过铜管连接，催化剂床(4)的下端也通过铜管与单向阀(5)的一端连接，单向阀(5)的另一端通过铜管与储气罐(6)相连，储气罐(6)上端通过接管连接储气罐压力表(9)；
所述的催化剂床(4)包括端盖(4-1)、使单组元推进剂催化更均匀的均流板(4-2)、使单组元推进剂与其催化剂接触面积更广的催化银网床(4-3)、催化床外壳(4-4)、支撑催化银网的支撑环(4-5)、垫片(4-6)以及螺钉(4-7)，催化床外壳(4-4)的上端和下端均通过垫片(4-6)、螺钉(4-7)与端盖(4-1)连接，催化床外壳(4-4)的上端和下端内壁均设有环形槽，均流板(4-2)安装在环形槽内，催化床外壳(4-4)内侧设置催化银网床(4-3)，催化银网床(4-3)通过支撑环(4-5)与催化床外壳(4-4)固定；
所述储气罐(6)设有监测压力的压力传感器(8)，压力传感器(8)通过数据线连接恒压控制器(7)，恒压控制器(7)通过数据线与二位二通控制阀(3)相连接，采用压力传感器(8)测量储气罐(6)的压力，并将监测的压力传递给恒压控制器(7)，恒压控制器(7)通过控制二位二通控制阀(3)的通断，当实际储气罐(6)内气体压力小于给定压力时，调节二位二通控制阀(3)通开；反之，调节二位二通控制阀(3)断开，如此上下调整多次，直到偏差值为零为止，从而保持储气罐内气体压力恒定，进而通过控制流经催化剂床(4)的单组元推进剂量控制储气罐(6)中压缩气体压力。
2.根据权利要求1所述的一种基于单组元推进剂催化分解的压缩气体生成装置，其特征在于：所述恒压控制器(7)包括信号调理电路、DSP控制器和D/A转换器，DSP控制器包括A/D转换模块和数据处理模块，信号调理电路输入端连接压力传感器(8)，信号调理电路的输出端连接A/D转换模块输入端，A/D转换模块输出端连接数据处理模块输入端，接数据处理模块输出端连接D/A转换器输入端，D/A转换器输出端连接二位二通控制阀(3)。
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