CN108150693B - 用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，包括第一阀门系统、第二阀门系统及阀门机座，第一阀门系统和第二阀门系统对称地安装在阀门机座的两侧，第一阀门系统和第二阀门系统分别包括阀盖、驱动电机及传动机构，传动机构包括齿轮箱以及与齿轮箱通过旋转螺母连接的丝杠，齿轮箱通过支架与阀门机座连接，驱动电机通过电机安装块与所述齿轮箱连接，阀盖通过设置在阀盖上的连接槽与丝杠固定连接，旋转螺母能够将驱动电机通过齿轮箱传递的扭矩转变为丝杠的直线运动，进而带动阀盖移动，实现阀盖的开启或关闭。本发明采用丝杆及旋转螺母齿轮箱作为传动机构改善阀门的漏气缺陷，并采用双余度设计提高飞艇阀门装置的可靠性。

Description

用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置
技术领域
本发明涉及浮空飞行器机载硬件技术领域，特别是涉及一种用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置。
背景技术
临近空间飞艇依靠静浮力来平衡重力和实现升降。在飞行包线内，控制艇身囊体的进气量、囊体内外压差是极其重要的环节。因此，艇载阀门装置是实现临近空间飞艇稳定升空和安全降落的关键设备。采用常规设计的阀门，例如采用蜗轮蜗杆传动机构的阀门，在关闭阀门时由于空程往往存在漏气，而且在阀门发生故障的情况下，无法继续做出有效的控制以保证平流层临近空间飞艇的安全飞行，因而安全系数不高。
发明内容
本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供了一种用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，包括第一阀门系统、第二阀门系统以及阀门机座，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统对称地安装在所述阀门机座的两侧，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统分别包括阀盖、驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括齿轮箱以及与所述齿轮箱通过旋转螺母连接的丝杠，所述齿轮箱通过支架与所述阀门机座固定连接，所述驱动电机通过电机安装块与所述齿轮箱连接，所述阀盖通过设置在所述阀盖上的连接槽与所述丝杠固定连接，所述旋转螺母能够将所述驱动电机通过所述齿轮箱传递的扭矩转变为所述丝杠的直线运动，进而带动所述阀盖移动，实现所述阀盖的开启或关闭。
进一步地，所述旋转螺母设置在所述齿轮箱的内部。
进一步地，所述丝杠上设有与所述旋转螺母配合的螺纹。
进一步地，还包括导向罩，所述导向罩通过设置在所述导向罩内的导向棱柱与所述丝杠连接。
进一步地，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统的结构相同。
进一步地，所述阀盖与所述阀门机座的开口之间设有相互配合连接的密封圈。
进一步地，所述密封圈为改性硅橡胶圈。
进一步地，所述驱动电机的输出轴与旋变元件连接，所述旋变元件用于测量所述驱动电机的旋转角度，进而监测所述阀盖的开启高度。
进一步地，所述阀盖上安装有切割装置。
本发明的优点如下：
本发明采用丝杆以及旋转螺母齿轮箱作为传动机构改善了阀门的漏气缺陷，并采用双余度设计，利用两个阀盖相互配合对平流层临近空间飞艇进行控制，极大地提高了飞艇阀门装置的可靠性和适应性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置的开启状态示意图；
图3为本发明实施例提供的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置的闭合状态示意图；
图中附图标记如下：
100-第一阀门系统 200-第二阀门系统
300-阀门机座
1-阀盖 2-驱动电机
21-电机安装块 31-齿轮箱
311-旋转螺母 32-丝杆
4-导向罩 5-支架
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的实施方式提供的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置的结构示意图。如图1所示，本装置包括第一阀门系统100、第二阀门系统200以及阀门机座300，第一阀门系统100和第二阀门系统200均安装在阀门机座300上并且相对设置，阀门机座300提供对各功能部件的支撑，并将相关载荷传递到临近空间飞艇的囊体。第一阀门系统100和第二阀门系统200的结构相同，以第一阀门系统100为例详细说明。
第一阀门系统100包括阀盖1、驱动电机2以及传动机构，传动机构包括齿轮箱31以及与齿轮箱31通过旋转螺母311连接的丝杠32，旋转螺母311设置在齿轮箱31的内部，丝杠32上设有与旋转螺母311配合的螺纹。
齿轮箱31通过支架5与阀门机座300固定连接，驱动电机2通过电机安装块21与齿轮箱31连接，阀盖1通过设置在阀盖1上的连接槽与丝杠32连接，驱动电机2输出的旋转动力通过齿轮箱31的齿轮组带动旋转螺母311同步旋转使丝杠32产生上下运动，从而通过连接槽带动阀盖1移动，实现阀盖1的开启或关闭。
另外，驱动电机2的输出轴与旋变元件(未示出)连接，旋变元件用于测量驱动电机2旋转的角度，进而监测阀盖1的开启高度。
本阀门装置还包括导向罩4，用于对丝杠32进行导向，导向罩4通过设置在导向罩4内的导向棱柱(未示出)与丝杠32连接。
阀盖1是圆盘形件，阀门机座300的开口与阀盖1之间设有相配合的密封圈(未示出)，用于改善阀盖1与阀门机座300之间的配合密封效果。
密封圈的材料为航空铝合金或改性硅橡胶，优选实施中，采用改性硅橡胶圈，利用其弹性变形充满空间可以阻止气体在接触面处通过，从而实现密封。
本装置采用丝杠32以及旋转螺母齿轮箱31作为传动机构较大改善了传统设计中阀盖1在闭合状态下的漏气缺陷。
另外，阀盖1上设有应急切割装置(未示出)，用于实现故障时的快速分离操纵。
另外，阀盖1上安装有压杆(未示出)，开启关闭时可触发微动开关(未示出)。压杆通过螺栓与阀盖1连接在一起，压杆与阀盖1的相对位置可调，便于调节阀盖1关到位时的压紧力以及阀盖1开启到位的情况。当压杆压下时，能够带动微动开关触点使开关闭合。采用微动开关可以实时反馈调节装置的状态，增强阀门装置的可靠性。
第一阀门系统100和第二阀门系统200可以交替配合使用，当第一阀门系统100的阀盖1由于某种原因不能关闭或者卡死在某位置而不能完成控制任务时，第二阀门系统200的阀盖1可以代替第一阀门系统100的阀盖1继续对飞艇进行控制。
当第一阀门系统100的阀盖1出现故障时，应急切割装置切除第一阀门系统100的阀盖1的镂空凸台，由第二阀门系统200的阀盖1继续执行对平流层飞艇的控制。若第二阀门系统200的阀盖1也发生了故障，系统可选择利用应急切割装置切除第二阀门系统200的阀盖1的镂空凸台，排出飞艇装载气体，使飞艇降落到地面，从而实现物资的回收。
本发明的工作原理如下：
本装置有一套与之相配合的控制系统，当阀门处于如图3所示正常闭合状态时，压杆紧压微动开关使其闭合，发出关到位反馈信号。
当需要打开阀门时，机载电源提供电信号驱动驱动电机2转动，旋转螺母311将驱动电机2通过齿轮箱31传递来的扭矩转变为丝杠32的直线运动，再通过连接槽将阀盖1打开。当阀盖1开启到一定位置，阀盖1上的压杆压紧微动开关，微动开关反馈到位信号，控制系统接收到位信号后，停止对驱动电机2供电，阀门停止在如图2所示的开启状态。
阀盖1的闭合与开启类似，当阀盖1动作到关紧位置时，靠丝杠32以及传动旋转螺母311提供的压紧力与飞艇内外压差提供的压力将密封圈压紧在阀门机座300上，保证阀盖1的气密性。
此外，控制系统通过接受旋变元件(未示出)发出的信号，可以精确地感知阀盖1的位置信息，达到精确控制的目的。
需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，包括第一阀门系统、第二阀门系统以及阀门机座，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统对称地安装在所述阀门机座的两侧，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统分别包括阀盖、驱动电机以及传动机构，所述传动机构包括齿轮箱以及与所述齿轮箱通过旋转螺母连接的丝杠，所述齿轮箱通过支架与所述阀门机座固定连接，所述驱动电机通过电机安装块与所述齿轮箱连接，所述阀盖通过设置在所述阀盖上的连接槽与所述丝杠固定连接，所述旋转螺母能够将所述驱动电机通过所述齿轮箱传递的扭矩转变为所述丝杠的直线运动，进而带动所述阀盖移动，实现所述阀盖的开启或关闭；所述双余度阀门装置还包括导向罩，所述导向罩通过设置在所述导向罩内的导向棱柱与所述丝杠连接。
2.根据权利要求1所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述旋转螺母设置在所述齿轮箱的内部。
3.根据权利要求1所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述丝杠上设有与所述旋转螺母配合的螺纹。
4.根据权利要求1所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述第一阀门系统和所述第二阀门系统的结构相同。
5.根据权利要求1所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述阀盖与所述阀门机座的开口之间设有相互配合连接的密封圈。
6.根据权利要求5所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述密封圈为改性硅橡胶圈。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述驱动电机的输出轴与旋变元件连接，所述旋变元件用于测量所述驱动电机的旋转角度，进而监测所述阀盖的开启高度。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于临近空间飞艇的丝杠旋转螺母双余度阀门装置，其特征在于，所述阀盖上安装有切割装置。
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