CN111361764A - 集成式气路组合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成式气路组合系统，包括：承力架以及安装在承力架上的安全阀、减压阀、充气阀以及高压电爆阀、高压测试口、高压压力检测元件以及低压压力检测元件。本发明中将承力架、高压气瓶、安全阀、减压阀、充气阀、高压电爆阀、高压测试口、高压压力检测元件以及低压压力检测元件集成在一起，能够提高航天器气路系统的独立性，便于进行气路系统的总装、测试及维修，操作性强，还能够有效利用航天器的有限空间，大大减小气路系统外包络尺寸。在实际生产的过程中，航天器气路系统的集成化设计更加便于进行力学试验项目考核，节省了组件单独进行试验验证费用，经济性高。

Description

集成式气路组合系统

技术领域

本发明涉及航天设备技术领域，具体而言，涉及一种集成式气路组合系统。

背景技术

航天器挤压式推进系统气路系统包括高压气瓶、充气阀、高压电爆阀、减压阀、压力传感器、安全阀和管路系统等多个组件，各个组件组合使用实现系统增压功能。气路系统单机组件种类多且各组件大小互不一致，一般航天器推进系统的空间的尺寸相对有限，重量指标要求又较严，这就要求推进系统在总装结构布局时精简化设计，力求结构布局紧凑且轻质化。

气路系统涉及单机组件多，在结构布局时既要考虑实现系统增压功能，又要充分、合理利用空间尺寸，同时还要兼顾系统重要指标要求。针对此类问题，本申请设计了一种集成式气路组合系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种集成式气路组合系统，可以提高气路系统的独立性，便于进行总装、测试及维修，操作性强。

为了实现上述目的，本发明提供了一种集成式气路组合系统，包括：承力架，所述承力架上设置有支撑部；高压气瓶，所述高压气瓶通过定位结构固定在所述支撑部上；安全阀、减压阀、充气阀以及高压电爆阀，所述安全阀、所述减压阀、所述充气阀以及所述高压电爆阀沿所述高压气瓶的外周安装在承力架上，所述安全阀、所述减压阀以及所述高压电爆阀通过管道依次连接，且所述高压电爆阀通过第一管道与所述高压气瓶连接，所述充气阀通过第二管道与所述高压气瓶连接；高压测试口，所述高压测试口设置在所述减压阀和所述高压电爆阀之间的管道上；高压压力检测元件，所述高压压力检测元件安装在所述承力架上，所述高压压力检测元件通过第三管道与所述第二管道连接；低压压力检测元件，所述低压压力检测元件安装在所述承力架上，所述低压压力检测元件通过第四管道连接在所述安全阀入口端的管道上。

进一步地，所述承力架为柱形承力筒，所述支撑部为形成在所述柱形承力筒内部的支撑环；所述高压气瓶为球形高压气瓶，所述球形高压气瓶安装在所述支撑环内。

进一步地，所述定位结构为十字形箍带，所述十字形箍带的四端通过卡扣或者螺栓固定在所述承力架上。

进一步地，所述柱形承力筒的上端设置有第一环形外凸缘，所述柱形承力筒的下端设置有第二环形外凸缘，其中，所述安全阀固定在所述第二环形外凸缘上；所述减压阀固定在所述第一环形外凸缘和所述第二环形外凸缘之间；所述高压压力检测元件、所述低压压力检测元件、所述高压电爆阀以及所述充气阀均安装在所述第一环形外凸缘上。

进一步地，所述集成式气路组合系统还包括垫块和卡箍，所述减压阀的两端通过穿设在垫块上的螺栓锁定在所述第一环形外凸缘和所述第二环形外凸缘之间，所述减压阀的阀体通过所述卡箍固定在所述柱形承力筒上。

进一步地，所述高压电爆阀的出口端设置有三通，所述三通下端出口处设置有所述高压测试口。

进一步地，所述高压压力检测元件和所述低压压力检测元件均为压力传感器。

进一步地，所述集成式气路组合系统还包括减压阀出口四通，所述减压阀出口四通安装在所述减压阀与所述安全阀之间并固定在所述第一环形外凸缘上，且所述减压阀出口四通上设置有低压阀测试口。

进一步地，所述减压阀出口四通上还设置有贮箱气路接口。

进一步地，所述安全阀和所述减压阀之间的管道、所述减压阀和所述高压电爆阀之间的管道、所述第一管道、第二管道、所述第三管道以及所述第四管道采用钛合金材料TA2制作而成。

应用本发明的技术方案，本发明中将承力架、高压气瓶、安全阀、减压阀、充气阀、高压电爆阀、高压测试口、高压压力检测元件以及低压压力检测元件集成在一起，能够提高航天器气路系统的独立性，便于进行气路系统的总装、测试及维修，操作性强。将承力架、高压气瓶、安全阀、减压阀、充气阀、高压电爆阀、高压测试口、高压压力检测元件以及低压压力检测元件集成在一起，还能够有效利用航天器的有限空间，大大减小气路系统外包络尺寸。在实际生产的过程中，航天器气路系统的集成化设计更加便于整体进行力学试验项目考核，节省了组件单独进行试验验证费用，经济性高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的集成式气路组合系统在第一视角位置处的主视图；

图2示意性示出了本发明的集成式气路组合系统在第二视角位置处的主视图；

图3示意性示出了本发明的集成式气路组合系统在第三视角位置处的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、承力架；11、支撑部；12、第一环形外凸缘；13、第二环形外凸缘；20、高压气瓶；30、定位结构；40、安全阀；50、减压阀；60、充气阀；70、高压电爆阀；80、第一管道；90、第二管道；100、第四管道；110、高压测试口；120、高压压力检测元件；130、低压压力检测元件；140、垫块；150、卡箍；160、三通；170、减压阀出口四通；180、低压阀测试口；190、贮箱气路接口；200、第三管道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种集成式气路组合系统，该集成式气路组合系统包括承力架10、高压气瓶20、安全阀40、减压阀50、充气阀60、高压电爆阀70、高压测试口110、高压压力检测元件120以及低压压力检测元件130。

其中，承力架10上设置有支撑部11；实际安装时，高压气瓶20通过定位结构30固定在支撑部11上；安全阀40、减压阀50、充气阀60以及高压电爆阀70沿高压气瓶20的外周安装在承力架10上，安全阀40、减压阀50以及高压电爆阀70通过管道依次连接，且高压电爆阀70通过第一管道80与高压气瓶20连接，充气阀60通过第二管道90与高压气瓶20连接；高压测试口110设置在减压阀50和高压电爆阀70之间的管道上；高压压力检测元件120安装在承力架10上，高压压力检测元件120通过第三管道200与第二管道90连接；低压压力检测元件130安装在承力架10上，低压压力检测元件130通过第四管道100连接在安全阀40入口端的管道上。

根据上述的结构可以知道，本实施例中将承力架10、高压气瓶20、安全阀40、减压阀50、充气阀60、高压电爆阀70、高压测试口110、高压压力检测元件120以及低压压力检测元件130集成在一起，能够提高航天器气路系统的独立性，便于进行气路系统的总装、测试及维修，操作性强。将承力架10、高压气瓶20、安全阀40、减压阀50、充气阀60、高压电爆阀70、高压测试口110、高压压力检测元件120以及低压压力检测元件130集成在一起，还能够有效利用航天器的有限空间，大大减小气路系统外包络尺寸。

在实际生产的过程中，航天器气路系统的集成化设计更加便于进行力学试验项目考核，节省了组件单独进行试验验证费用，经济性高。

具体设计时，本实施例中的承力架10为柱形承力筒，支撑部11为形成在柱形承力筒内部的支撑环，高压气瓶20为球形高压气瓶，安装时，将球形高压气瓶20安装在支撑环内，然后通过定位结构30固定即可，结构简单，稳定可靠。

优选地，本实施例中的支撑环为弧形支撑环，

本实施例中的柱形承力筒上设置有镂空孔，柱形承力筒采用复合材料，实现了集成式气路组合系统模块的轻质化设计。

优选地，本实施例中的柱形承力筒为圆柱形承力筒，当然，还可以将柱形承力筒设置为棱柱形结构或者其他异形结构，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

再次结合图1至图3所示，本实施例中的定位结构30为十字形箍带，十字形箍带的四端通过螺栓固定在承力架10上。实际加工时，柱形承力筒的上面板在安装气瓶十字形箍带的位置设有方形安装垫块，方形安装垫块上设有螺纹孔，利用气瓶十字形箍带和钛合金内六角螺栓将高压气瓶20固定在柱形承力筒上。

当然，在本发明的其他实施例中，十字形箍带的四端还可以通过卡扣等固定在承力架10上，结构简单，便于拆装和维护。

在本发明的一种优选的实施例中，柱形承力筒的上端设置有第一环形外凸缘12，柱形承力筒的下端设置有第二环形外凸缘13。

安装时，安全阀40通过垫块、箍带、钛合金内六角螺钉和自锁螺母固定在第二环形外凸缘13上；

减压阀50固定在第一环形外凸缘12和第二环形外凸缘13之间，具体地，集成式气路组合还包括垫块140和卡箍150，减压阀50的两端通过穿设在垫块140上的螺栓锁定在第一环形外凸缘12和第二环形外凸缘13之间，减压阀50的阀体通过卡箍150固定在柱形承力筒上；为了便于安装，本实施例中的柱形承力筒上设置有垫块140，卡箍150安装在垫块140上，进而能够稳定地将减压阀50固定在柱形承力筒上。

高压压力检测元件120用于监测球形高压气瓶的工作压力，高压压力检测元件120对外接口的圆柱面上设有安装螺纹，柱形承力筒的第一环形外凸缘12上设有安装通孔，高压压力检测元件120对外接口的圆柱面穿过安装通孔利用锁紧螺母固定在柱形承力筒的第一环形外凸缘12上，高压压力检测元件120本体在柱形承力筒的第一环形外凸缘12的上端；

高压电爆阀70顶端设有安装法兰，法兰上设有4个φ4.3mm的通孔，柱形承力筒的第一环形外凸缘12上在高压电爆阀70安装位置处设有与高压电爆阀法兰匹配的4个φ4.3mm的通孔，通过4个M4内六角钛合金螺钉和自锁螺母将高压电爆阀70固定在柱形承力筒的第一环形外凸缘12上。

充气阀60安装在第一环形外凸缘12上。所述充气阀60阀体本体设有安装支耳，安装支耳设有2个φ4.3mm安装通孔，柱形承力筒的第一环形外凸缘12上在充气阀60安装位置处设有与充气阀60安装支耳匹配的2个φ4.3mm的通孔，通过阀体本体安装支耳、M4钛合金内六角螺钉和自锁螺母将充气阀60安装固定在柱形承力筒的第一环形外凸缘12上；

低压压力检测元件130用于监测减压阀50出口压力，低压压力检测元件130对外接口的圆柱面上设有安装螺纹，柱形承力筒的第一环形外凸缘12在低压压力检测元件130的安装位置设有安装通孔，低压压力检测元件130对外接口的圆柱面穿过安装通孔利用锁紧螺母固定在柱形承力筒的第一环形外凸缘12上，低压压力检测元件130本体在柱形承力筒第一环形外凸缘12的下端。

优选地，本实施例中的高压压力检测元件120和低压压力检测元件130均为压力传感器。

本实施例中的高压电爆阀70的出口端设置有三通160，该三通160下端出口处设置有高压测试口110，高压测试口110可方便用于进行集成式气路组合系统检漏测试。

集成式气路组合系统还包括减压阀出口四通170，该减压阀出口四通170安装在减压阀50与安全阀40之间，并固定在第一环形外凸缘12上，且减压阀出口四通170上设置有低压阀测试口180。所述减压阀出口四通170本体上设有安装支耳，安装支耳设有2个φ4.3mm安装通孔，柱形承力筒的第一环形外凸缘12上在减压阀出口四通170安装位置处设有与安装支耳匹配的2个φ4.3mm的通孔，利用钛合金内六角螺钉和自锁螺母将减压阀出口四通170固定在柱形承力筒的第一环形外凸缘12上。所述减压阀出口四通170设有低压阀测试口180，低压阀测试口180可方便用于进行气路系统检漏测试。减压阀出口四通170上还设置有贮箱气路接口190。贮箱气路接口190用于连接推进系统贮箱，实现增压气体的供给。

优选地，本实施例中的安全阀40和减压阀50之间的管道、减压阀50和高压电爆阀70之间的管道、第一管道80、第二管道90、第三管道200以及第四管道100采用钛合金材料TA2制作而成。各管道将各个单机组件通过螺接方式连接起来实现气路组合系统模块增压功能。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

（1）本发明的集成式气路组合系统各组件模块化集成设计，提高了气路系统的独立性，便于进行总装、测试及维修，操作性强。

（2）姿轨控动力系统气路组件相对较多，将气路系统集成化设计可有效利用弹体的有限空间，大大减小系统外包络尺寸。

（3）柱形承力筒采用复合材料，实现了气路组合系统模块的轻质化设计。

（4）气路组件集成化设计方便气路系统整体进行力学试验项目考核，节省了组件单独进行试验验证费用，经济性高。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式气路组合系统，其特征在于，包括：

承力架（10），所述承力架（10）上设置有支撑部（11）；

高压气瓶（20），所述高压气瓶（20）通过定位结构（30）固定在所述支撑部（11）上；

安全阀（40）、减压阀（50）、充气阀（60）以及高压电爆阀（70），所述安全阀（40）、所述减压阀（50）、所述充气阀（60）以及所述高压电爆阀（70）沿所述高压气瓶（20）的外周安装在承力架（10）上，所述安全阀（40）、所述减压阀（50）以及所述高压电爆阀（70）通过管道依次连接，且所述高压电爆阀（70）通过第一管道（80）与所述高压气瓶（20）连接，所述充气阀（60）通过第二管道（90）与所述高压气瓶（20）连接；

高压测试口（110），所述高压测试口（110）设置在所述减压阀（50）和所述高压电爆阀（70）之间的管道上；

高压压力检测元件（120），所述高压压力检测元件（120）安装在所述承力架（10）上，所述高压压力检测元件（120）通过第三管道（200）与所述第二管道（90）连接；

低压压力检测元件（130），所述低压压力检测元件（130）安装在所述承力架（10）上，所述低压压力检测元件（130）通过第四管道（100）连接在所述安全阀（40）入口端的管道上。

2.根据权利要求1所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述承力架（10）为柱形承力筒，所述支撑部（11）为形成在所述柱形承力筒内部的支撑环；

所述高压气瓶（20）为球形高压气瓶（20），所述球形高压气瓶（20）安装在所述支撑环内。

3.根据权利要求2所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述定位结构（30）为十字形箍带，所述十字形箍带的四端通过卡扣或者螺栓固定在所述承力架（10）上。

4.根据权利要求2所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述柱形承力筒的上端设置有第一环形外凸缘（12），所述柱形承力筒的下端设置有第二环形外凸缘（13），其中，

所述安全阀（40）固定在所述第二环形外凸缘（13）上；

所述减压阀（50）固定在所述第一环形外凸缘（12）和所述第二环形外凸缘（13）之间；

所述高压压力检测元件（120）、所述低压压力检测元件（130）、所述高压电爆阀（70）以及所述充气阀（60）均安装在所述第一环形外凸缘（12）上。

5.根据权利要求4所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述集成式气路组合系统还包括垫块（140）和卡箍（150），所述减压阀（50）的两端通过穿设在垫块（140）上的螺栓锁定在所述第一环形外凸缘（12）和所述第二环形外凸缘（13）之间，所述减压阀（50）的阀体通过所述卡箍（150）固定在所述柱形承力筒上。

6.根据权利要求1所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述高压电爆阀（70）的出口端设置有三通（160），所述三通（160）下端出口处设置有所述高压测试口（110）。

7.根据权利要求1所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述高压压力检测元件（120）和所述低压压力检测元件（130）均为压力传感器。

8.根据权利要求4所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述集成式气路组合系统还包括减压阀出口四通（170），所述减压阀出口四通（170）安装在所述减压阀（50）与所述安全阀（40）之间并固定在所述第一环形外凸缘（12）上，且所述减压阀出口四通（170）上设置有低压阀测试口（180）。

9.根据权利要求8所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述减压阀出口四通（170）上还设置有贮箱气路接口（190）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的集成式气路组合系统，其特征在于，所述安全阀（40）和所述减压阀（50）之间的管道、所述减压阀（50）和所述高压电爆阀（70）之间的管道、所述第一管道（80）、第二管道（90）、所述第三管道（200）以及所述第四管道（100）采用钛合金材料TA2制作而成。

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