CN108572679A - 一种基于压电泵的模块化热控装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于压电泵的模块化热控装置，涉及宇航空间技术领域；包括计算机、供电电源、热控器、辐射板和冷板；其中，计算机与热控器的一端连通；对热控器实现温控；供电电源与热控器的一端连通；实现为热控器供电；辐射板(3)的一端与热控器的一端连通；辐射板的另一端与冷板的一端串联；冷板的另一端与热控器连通；本发明结构简单、质量小能够通过改变压电泵输入电压调节热控流体流量，模块化热控装置提高了热控分系统的快速设计、升级与重构能力，增强系统的鲁棒性与灵活性。

Description

一种基于压电泵的模块化热控装置
技术领域
本发明涉及一种宇航空间技术领域，特别是一种基于压电泵的模块化热控装置。
背景技术
热控流体回路系统的灵活性和适应性使其成为复杂任务航天器或武器主要的传热与控温手段。传统热控流体回路设计采用“面向任务的设计模式”，设计过程成本高、周期长、系统鲁棒性和灵活性差，很难适应微小型卫星和高集成度空间载荷的快节奏、高密度和复杂性要求。为了能够用流体回路解决微小型卫星和高集成度空间载荷或大型航天器短时间内排热量增大的局部位置的散热与控温问题，针对热控流体回路系统的核心泵阀组件进行小型化、集成化、标准化设计，一方面需要研制小型化高集成度的产品；另一方面需要简化和整合机电接口，减少管路和接头、电连接器等的空间占用。
目前热控系统核心组件为泵阀组件，即离心泵和温控阀，热控系统模块化和小型化产品也是集中在泵阀组件的集成。传统热控流体回路系统中循环泵通过使用电磁机械作为其驱动源装置，其设计方法、制造技术及理论已经发展到十分完善的程度，但是，任何机械都不是全能的，由于传统泵在工作原理与其自身结构方面的限制，例如需要附加驱动电机，相对的泵装置的体积将会变得较大，因使用电磁驱动，会受到电磁干扰，因形体较大，不易控制微小流量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于压电泵的模块化热控装置，结构简单、质量小能够通过改变压电泵输入电压调节热控流体流量，模块化热控装置提高了热控分系统的快速设计、升级与重构能力，增强系统的鲁棒性与灵活性。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种基于压电泵的模块化热控装置，包括计算机、供电电源、热控器、辐射板和冷板；其中，计算机与热控器的一端连通；对热控器实现温控；供电电源与热控器的一端连通；实现为热控器供电；辐射板的一端与热控器的一端连通；辐射板的另一端与冷板的一端串联；冷板的另一端与热控器连通。
在上一种基于压电泵的模块化热控装置，所述的热控器包括壳体、电路基板、压电泵、过滤器、补偿器和热敏电阻；其中，壳体为中空壳体结构；电路基板、压电泵、过滤器、补偿器和热敏电阻均设置在壳体内部；电路基板与压电泵的一端连通；过滤器分别与压电泵和补偿器连通；热敏电阻与电路基板连接。
在上述的一种基于压电泵的模块化热控装置，所述的热控器还包括输出接口、输入接口、电连接器接口和服务阀接口；电连接器接口设置在壳体的左端侧壁上；电连接器接口与电路基板连通；输出接口设置在壳体的顶端侧壁上；输出接口与压电泵连通；输入接口设置在壳体右端的侧壁上；输入接口与过滤器连通；服务阀接口设置在壳体底端的侧壁上；服务阀接口与过滤器连通。
在上述的一种基于压电泵的模块化热控装置，计算机和供电电源通过电连接器接口与热控器实现连通；辐射板通过输出接口与热控器实现连通；冷板通过输入接口与热控器实现连通；热控器通过服务阀接口与外部服务阀连通。
在上述的一种基于压电泵的模块化热控装置，热控装置的工作过程为：计算机通过电路基板控制压电泵对外部流体工质进行增压；增压后的流体工质经输出接口流入辐射板进行散热冷却；冷却后的流体工质流入冷板，对外部微小卫星进行热交换实现控温；热交换后的流体工质依次经输入接口和过滤器直至流入压电泵形成闭式循环。
在上述的一种基于压电泵的模块化热控装置，所述补偿器实现对外部流体工质的压力进行调节。
在上述的一种基于压电泵的模块化热控装置，所述热敏电阻设置在输入接口处；实现对经输入接口输入的流体工质的温度进行监测；并将监测信息通过电路基板发送至计算机。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用压电泵、过滤器、补偿器、压电泵驱动和控制电路板、热敏电阻、电连接器接口、输出接口、输入接口、加排服务阀接口和共用基板组成，其他所有零部件集成在一块板卡式结构的共用基板中，以共用基板为壳体，形成一块小型化高集成的模块化装置，从而有利于快速、便捷的搭建热控系统；
(2)本发明根据压电泵的输出特性，由压电泵作为热控系统的工质驱动装置和温度调节装置，简化热控系统，降低系统的成本；
(3)本发明将加排服务阀接口、补偿器和输入接口直接连接在过滤器处，减少了管路的布置，使模块更加紧凑小型化。
附图说明
图1为本发明热控器结构示意图；
图2为本发明热控装置连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
一种基于压电泵的模块化热控装置，将所有结构集成到一块厚度较小的整体模块中，即共用基板，以共用基板为壳体，在共用基板的侧面布置输入输出接口、加排服务阀接口和电连接器接口，共用基板采用板卡式结构，便于在微小型卫星及局部发热位置安装。
如2所示为热控装置连接示意图，由图可知，一种基于压电泵的模块化热控装置，包括计算机11、供电电源12、热控器13、辐射板3和冷板4；其中，计算机11与热控器13的一端连通；对热控器13实现温控；供电电源12与热控器13的一端连通；实现为热控器13供电；辐射板3的一端与热控器13的一端连通；辐射板3的另一端与冷板4的一端串联；冷板4的另一端与热控器13连通。
如图1所示为热控器结构示意图，由图可知，热控器13包括壳体15、电路基板10、压电泵1、过滤器6、补偿器7、输出接口2、输入接口5、电连接器接口14、服务阀接口9和热敏电阻8；其中，壳体15为中空壳体结构；电路基板10、压电泵1、过滤器6、补偿器7和热敏电阻8均设置在壳体15内部；电路基板10与压电泵1的一端连通；过滤器6分别与压电泵1和补偿器7连通；热敏电阻8与电路基板10连接。
其中，电连接器接口14设置在壳体15的左端侧壁上；电连接器接口14与电路基板10连通；输出接口2设置在壳体15的顶端侧壁上；输出接口2与压电泵1连通；输入接口5设置在壳体15右端的侧壁上；输入接口5与过滤器6连通；服务阀接口9设置在壳体15底端的侧壁上；服务阀接口9与过滤器6连通。计算机11和供电电源12通过电连接器接口14与热控器13实现连通；辐射板3通过输出接口2与热控器13实现连通；冷板4通过输入接口5与热控器13实现连通；热控器13通过服务阀接口9与外部服务阀连通。
模块化热控装置的输出接口2与辐射板3连接，辐射板3与冷板4连接，冷板4与模块化热控装置的输入接口5连接，供电电源12和计算机11与电连接器接口14连接。在微小型卫星或大型航天器发热部位需要布置热控装置，直接将模块与其他结构模块组装连接在一起即可。热控装置安装完成后，先通过加排服务阀与壳体15的服务阀接口9连接，进行抽真空和工质加注，之后将服务阀接口9封堵。在热控装置运行时，由供电电源12和计算机11分别为模块化热控装置提供供电和控温指令，计算机11通过电路基板10控制压电泵1对外部流体工质进行增压；增压后的流体工质经输出接口2流入辐射板3进行散热冷却；冷却后的流体工质流入冷板4，对外部微小卫星进行热交换实现控温；热交换后的流体工质依次经输入接口5和过滤器6直至流入压电泵1形成闭式循环。补偿器7实现对外部流体工质的压力进行调节。
热敏电阻8设置在输入接口5处；实现对经输入接口5输入的流体工质的温度进行监测；并将监测信息通过电路基板10发送至计算机11。
基于压电泵的模块化热控装置中没有温控阀，由压电泵代替温控阀。当安装在输入接口5附近的热敏电阻8检测到流体工质的温度升高时，将监测信息通过电路基板10发送至计算机11，由计算机11进行分析比较，按照既定程序升高压电泵的驱动电压，使压电泵的输出流量和扬程升高，增强换热，稳定微小卫星或发热部位的温度；当热敏电阻8检测到工质的温度降低时，控制压电泵1的驱动电压降低，压电泵1输出的流量减小，实现控温。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：包括计算机(11)、供电电源(12)、热控器(13)、辐射板(3)和冷板(4)；其中，计算机(11)与热控器(13)的一端连通；对热控器(13)实现温控；供电电源(12)与热控器(13)的一端连通；实现为热控器(13)供电；辐射板(3)的一端与热控器(13)的一端连通；辐射板(3)的另一端与冷板(4)的一端串联；冷板(4)的另一端与热控器(13)连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：所述的热控器(13)包括壳体(15)、电路基板(10)、压电泵(1)、过滤器(6)、补偿器(7)和热敏电阻(8)；其中，壳体(15)为中空壳体结构；电路基板(10)、压电泵(1)、过滤器(6)、补偿器(7)和热敏电阻(8)均设置在壳体(15)内部；电路基板(10)与压电泵(1)的一端连通；过滤器(6)分别与压电泵(1)和补偿器(7)连通；热敏电阻(8)与电路基板(10)连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：所述的热控器(13)还包括输出接口(2)、输入接口(5)、电连接器接口(14)和服务阀接口(9)；电连接器接口(14)设置在壳体(15)的左端侧壁上；电连接器接口(14)与电路基板(10)连通；输出接口(2)设置在壳体(15)的顶端侧壁上；输出接口(2)与压电泵(1)连通；输入接口(5)设置在壳体(15)右端的侧壁上；输入接口(5)与过滤器(6)连通；服务阀接口(9)设置在壳体(15)底端的侧壁上；服务阀接口(9)与过滤器(6)连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：计算机(11)和供电电源(12)通过电连接器接口(14)与热控器(13)实现连通；辐射板(3)通过输出接口(2)与热控器(13)实现连通；冷板(4)通过输入接口(5)与热控器(13)实现连通；热控器(13)通过服务阀接口(9)与外部服务阀连通。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：热控装置的工作过程为：计算机(11)通过电路基板(10)控制压电泵(1)对外部流体工质进行增压；增压后的流体工质经输出接口(2)流入辐射板(3)进行散热冷却；冷却后的流体工质流入冷板(4)，对外部微小卫星进行热交换实现控温；热交换后的流体工质依次经输入接口(5)和过滤器(6)直至流入压电泵(1)形成闭式循环。
6.根据权利要求5所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：所述补偿器(7)实现对外部流体工质的压力进行调节。
7.根据权利要求6所述的一种基于压电泵的模块化热控装置，其特征在于：所述热敏电阻(8)设置在输入接口(5)处；实现对经输入接口(5)输入的流体工质的温度进行监测；并将监测信息通过电路基板(10)发送至计算机(11)。
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