CN112124634B - 一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空间电推进系统设备技术领域，具体而言，涉及一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置，包括：贮胶装置、控制装置、供胶装置以及基板，其中：贮胶装置、控制装置以及供胶装置均固定安装在基板上；贮胶装置包括贮箱和贮箱支架，贮箱通过贮箱支架固定在基板上；控制装置包括控制器和电磁阀，电磁阀通过电磁阀支架固定在基板上，贮箱通过连接管路和电磁阀连通；供胶装置包括驱动装置、推杆以及推进腔，推进腔通过连接管路和电磁阀连通，控制器设置在驱动装置上。本申请解决了胶体推进器中流量供给控制难的问题，能够对推进剂进行流量分配与控制，及时的向推进器提供符合流量要求的推进剂，可以实现1nL/min‑150nL/min范围的体积流量推进剂的供给。

Description

一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置

技术领域

本申请涉及空间电推进系统设备技术领域，具体而言，涉及一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置。

背景技术

近年来，微小卫星以其独有的优势发展迅速，在科学观测、对地遥感、导航通讯、重力场测绘等领域内发挥着越来越重要的作用。微小卫星对推进器的要求苛刻，要求推力小(牛、毫牛甚至微牛量级)、推力调节范围大、推力调节分辨率高、比冲大、推力噪声小等。

胶体推进器是电推进中比冲高、体积小、质量轻、功率低的一种推进器，可产生微牛级别的推力，在微纳卫星的无拖拽控制、姿态精确调整、组网和编队飞行方面具有很大的优势。

而使用胶体推进器，需要nL/min级别的流量供给，并且对大小、重量、功率等均有一定要求。胶体推进器微小流量贮供装置可以为胶体推进器提供流量控制和供给，但是现有的胶体推进器微小流量贮供装置不能很好的对推进器进行流量控制和供给，不能及时的向推进器提供符合流量的推进剂。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置，主要用于贮存推进剂，并及时给胶体推进器提供符合流量要求的推进剂。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置。

根据本申请的用于胶体推进器的微小流量贮供装置，包括：贮胶装置、控制装置、供胶装置以及基板，其中：贮胶装置、控制装置以及供胶装置均固定安装在基板上；贮胶装置包括贮箱和贮箱支架，贮箱通过贮箱支架固定在基板上；控制装置包括控制器和电磁阀，电磁阀通过电磁阀支架固定在基板上，贮箱通过连接管路和电磁阀连通；供胶装置包括驱动装置、推杆以及推进腔，推进腔通过连接管路和电磁阀连通，控制器设置在驱动装置上；通过调节控制器可以控制驱动装置将推杆推入到推进腔的腔体内。

进一步的，贮箱支架包括贮箱上支架和贮箱下支架，贮箱下支架固定在基板上，贮箱上支架与贮箱下支架连接，贮箱卡设在贮箱上支架和贮箱下支架之间。

进一步的，电磁阀包括第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀设置在电磁阀支架的上层，第二电磁阀设置在电磁阀支架的下层。

进一步的，第一电磁阀通过连接管路分别与贮箱和推进腔连通，第二电磁阀通过连接管路分别和推进腔和胶体推进器连通。

进一步的，连接管路的内径小于5mm。

进一步的，驱动装置包括步进电机、减速器以及滚动丝杆模组，步进电机的输出轴和减速器的输入轴连接，减速器通过联轴器与滚动丝杆模组连接。

进一步的，推杆通过推杆支架固定在滚动丝杆模组的平台上，推杆在滚动丝杆模组的驱动下能够水平滑动。

进一步的，推杆的前端为圆台型，圆台型的后方设置有凹槽，推杆的后端设置有凸台。

进一步的，推进腔固定在基板上，推进腔内部设置有圆柱形腔体，顶部设置有出气孔。

进一步的，推杆前端圆台型的直径小于推进腔圆柱形腔体的直径，推杆能够在推进腔的腔体内滑动。

本申请提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮存装置，具有以下有益效果：

本申请提供的用于胶体推进器的微小流量贮存装置解决了胶体推进器中流量供给控制难的问题，能够对推进剂进行流量分配与控制，及时的向推进器提供符合流量要求的推进剂，可以实现1nL/min-150nL/min范围的体积流量推进剂的供给。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的结构示意图；

图2是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的原理示意图；

图3是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的供胶装置的示意图；

图4是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的推进腔的示意图；

图5是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的推杆的示意图；

图6是根据本申请实施例提供的一种用于胶体推进器的微小流量贮供装置的基板的示意图；

图中：1-基板、11-第一连接座、12-第二连接座、13-第三连接座、14-连接管路、21-贮箱、22-贮箱上支架、23-贮箱下支架、31-控制器、32-第一电磁阀、33-第二电磁阀、34-电磁阀支架、41-推杆、42-推进腔、43-推杆支架、44-出气孔、45-密封装置、51-步进电机、52-减速器、53-滚动丝杆模组、54-电机支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。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。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

如图1所示，本申请提供的用于胶体推进器的微小流量贮供装置，包括：贮胶装置、控制装置、供胶装置以及基板1，其中：贮胶装置、控制装置以及供胶装置均固定安装在基板1上；贮胶装置包括贮箱21和贮箱支架，贮箱21通过贮箱支架固定在基板1上；控制装置包括控制器31和电磁阀，电磁阀通过电磁阀支架34固定在基板1上，贮箱21通过连接管路14和电磁阀连通；供胶装置包括驱动装置、推杆41以及推进腔42，推进腔42通过连接管路14和电磁阀连通，控制器31设置在驱动装置上；通过调节控制器31可以控制驱动装置将推杆41推入到推进腔42的腔体内。

具体的，本申请实施例提供的用于胶体推进器的微小流量贮存装置一方面用于贮存推进剂，另一方面对贮存的推进剂进行流量分配与控制，向胶体推进器提供符合流量要求的推进剂。贮胶装置主要用于贮存推进剂，控制装置可以与上位机进行通信连接，主要用于对推进剂进行流量分配与控制，供胶装置主要用于推动推进剂，提供动力，将推进剂推入胶体推进器内。基板1为整套装置的安装基本，主要起到固定支撑的作用，基板1内部设置有用于导通液体的通道槽，液体通道的内径优选为1mm，主要用于推进剂进出推进腔42，基板1的材料优选为绝缘性能好的材料。贮箱21优选为圆柱形滚筒，主要用于贮存放置推进剂，一端可以设置有加注口，另一端通过连接管路14和电磁阀连接。推进腔42固定在基板1上，内部设置有横截面积恒定的圆柱形腔体，推进腔42的一端通过连接管路14和电磁阀连接。驱动装置固定在基板1上，驱动装置的一侧设置有控制器31，另一侧设置有推杆41，推杆41能够在驱动装置上滑动，通过控制器31的调节，驱动装置能够控制推杆41移动，使推杆41进入到推进腔42的腔体内。

进一步的，贮箱21支架包括贮箱上支架22和贮箱下支架23，贮箱下支架23固定在基板1上，贮箱上支架22与贮箱下支架23连接，贮箱21卡设在贮箱上支架22和贮箱下支架23之间。贮箱下支架23通过螺栓固定在基板1上，贮箱上支架22通过螺栓和贮箱下支架23连接，贮箱上支架22和贮箱下支架23之间形成环状空间，贮箱21卡设在环状空间内，能够稳定的放置在基板1上，平稳持续的为推进腔42提供推进剂。

进一步的，电磁阀包括第一电磁阀32和第二电磁阀33，第一电磁阀32设置在电磁阀支架34的上层，第二电磁阀33设置在电磁阀支架34的下层。电磁阀放置在电磁阀支架34上，第一电磁阀32放置在上层，为常闭电磁阀，第二电磁阀33放置在下层，为常开电磁阀。

进一步的，第一电磁阀32通过连接管路14分别与贮箱21和推进腔42连通，第二电磁阀33通过连接管路14分别和推进腔42和胶体推进器连通。第一电磁阀32的阀体一方面通过连接管路14和贮箱21的连接头连通，另一方面通过连接管路14与设置在基板1上的第一连接座11连通；第二电磁阀33的阀体一方面通过连接管路14和胶体推进器连通，另一方面通过连接管路14与设置在基板1上的第二连接座12连通；推进腔42通过连接管路14与设置在基板1上的第三连接座13连通，第三连接座13通过基板1内部设置的液体通道分别与第一连接座11和第二连接座12连通。提供推进剂时，贮箱21内的推进剂通过连接管路14依次穿过第一电磁阀32、第一连接座11、液体通道以及第三连接座13，进入到推进腔42内，然后在推杆41的作用下，推进腔42内的推进剂通过连接管路14依次穿过第三连接座13、液体通道、第二连接座12以及第二电磁阀33，最终进入胶体推进器，实现推进剂的供给。

进一步的，连接管路14的内径小于5mm。连接管路14主要用于连通贮箱21、第一电磁阀32、推进腔42、第二电磁阀33以及胶体推进器，推进剂通过连接管路14在各个装置之间流动。在本发明实施例中，连接管路14优选为内径为1mm的软管，主要为了方便管路的连接和节省管路内液体的体积。

进一步的，驱动装置包括步进电机51、减速器52以及滚动丝杆模组53，步进电机51的输出轴和减速器52的输入轴连接，减速器52通过联轴器与滚动丝杆模组53连接。步进电机51和减速器52通过电机支架54固定在基板1上，电机支架54优选为热传导率大的铜材料制作，主要起到对步进电机51和减速器52定位和支撑作用。步进电机51为整套装置的动力驱动源，通过胶连接的方式和减速器52连接在一起，减速器52通过联轴器和滚动丝杆模组53连接在一起，通过联轴器将动力从减速器52传递到滚动丝杆上。

进一步的，推杆41通过推杆支架43固定在滚动丝杆模组53的平台上，推杆41在滚动丝杆模组53的驱动下能够水平滑动。推杆41通过推杆支架43固定连接在滚动丝杆模组53的具有直线位移功能的平台上，推杆41可以随着位移平台一起移动，动力通过联轴器传递到滚动丝杆模组53后，最终会传递到推杆41处，将电机的旋转运动转换成推杆41的直线运动，使推杆41能够在推进腔42的腔体内滑动。

进一步的，推杆41的前端为圆台型，圆台型的后方设置有凹槽，推杆41的后端设置有凸台。推杆41前端设置为圆台型，主要为了方便插入推进腔42，对推进剂进行挤压推动，圆台后方设置有凹槽，主要用于固定密封装置45，推杆41的后端设置有凸台，主要用于和推杆支架43配合连接，起到调整定位的作用。

进一步的，推进腔42固定在基板1上，推进腔42内部设置有圆柱形腔体，顶部设置有出气孔44。推进腔42主要用于对推进剂进行流量控制，推进腔42的内部优选加工直径为3mm的圆柱形通孔用于充当腔体，和推杆41的前端进行配合，实现流量精密的控制。推进腔42顶部加工有出气孔44，主要用于向推进腔42注射推进剂时排除腔体内的气体。

进一步的，推杆41前端圆台型的直径小于推进腔42圆柱形腔体的直径，推杆41能够在推进腔42的腔体内滑动。推杆41在步进电机51和滚动丝杆模组53的带动下能够在滑动平台上进行水平位移，从而推杆41的前端会进入推进腔42，挤压推动腔体内的推进剂，使推进腔42内的推进剂能够挤压推到到胶体推进器处，实现推进剂的及时供给。

采用本发明实施例提供的用于胶体推进器的微小流量贮供装置进行推进剂供给时，先将推进剂通过加注阀将推进剂从加注口注入到贮箱21内，然后开启第一电磁阀32常闭电磁阀，关闭第二电磁阀33常开电磁阀，控制电机反向旋转，使贮箱21内的推进剂通过连接管路14依次穿过第一电磁阀32、第一连接座11、液体通道以及第三连接座13，进入到推进腔42内，当推进腔42内充满推进剂时，关闭第一电磁阀32常闭电磁阀，打开第二电磁阀33常开电磁阀，控制电机正向旋转，步进电机51通过具有超高减速比的减速器52减速，滚动丝杆模组53将步进电机51的旋转运动转换为推杆41的直线运动，此时推杆41以极低的速度进入推进腔42的腔体内，将腔体内的推进剂推出，推进腔42内的推进剂通过连接管路14依次穿过第三连接座13、液体通道、第二连接座12以及第二电磁阀33，最终进入胶体推进器，实现推进剂的供给。另外在控制推杆41进入推进腔42时，可以根据如下公式，控制电机的转速，实现对推进剂流量的控制。

其中，Qv为体积流率(单位nL/min)，v为电机转速(单位r/min)，n为减速箱减速比，S为丝杠导程(单位mm)，D为推杆41直径(单位mm)。在推进剂的供给过程中，根据胶体推进器实际需要推进剂的流量，调整步进电机51的转速、推杆41直径、丝杆导程、减速箱减速比等参数，对推进剂进行合理的流量分配与控制，向胶体推进器提供符合流量要求的推进剂。

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

Claims (5)

1.一种用于微小卫星胶体推进器的微小流量贮供装置，其特征在于，包括：贮胶装置、控制装置、供胶装置以及基板，其中：

所述贮胶装置、所述控制装置以及所述供胶装置均固定安装在所述基板上；

所述贮胶装置包括贮箱和贮箱支架，所述贮箱通过所述贮箱支架固定在所述基板上；

所述控制装置包括控制器和电磁阀，所述电磁阀通过电磁阀支架固定在所述基板上，所述贮箱通过连接管路和所述电磁阀连通；

所述供胶装置包括驱动装置、推杆以及推进腔，所述推进腔通过连接管路和所述电磁阀连通，所述控制器设置在所述驱动装置上；

通过调节所述控制器可以控制所述驱动装置将所述推杆推入到所述推进腔的腔体内；

所述驱动装置包括步进电机、减速器以及滚动丝杆模组，所述步进电机的输出轴和所述减速器的输入轴连接，所述减速器通过联轴器与所述滚动丝杆模组连接；

所述推杆通过推杆支架固定在所述滚动丝杆模组的平台上，所述推杆在所述滚动丝杆模组的驱动下能够水平滑动；

所述推杆的前端为圆台型，圆台型的后方设置有凹槽，所述推杆的后端设置有凸台；

所述推进腔固定在所述基板上，所述推进腔内部设置有圆柱形腔体，顶部设置有出气孔；

所述推杆前端圆台型的直径小于所述推进腔圆柱形腔体的直径，所述推杆能够在所述推进腔的腔体内滑动。

2.如权利要求1所述的用于微小卫星胶体推进器的微小流量贮供装置，其特征在于，所述贮箱支架包括贮箱上支架和贮箱下支架，所述贮箱下支架固定在所述基板上，所述贮箱上支架与所述贮箱下支架连接，所述贮箱卡设在所述贮箱上支架和所述贮箱下支架之间。

3.如权利要求1所述的用于微小卫星胶体推进器的微小流量贮供装置，其特征在于，所述电磁阀包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述电磁阀支架的上层，所述第二电磁阀设置在所述电磁阀支架的下层。

4.如权利要求3所述的用于微小卫星胶体推进器的微小流量贮供装置，其特征在于，所述第一电磁阀通过连接管路分别与所述贮箱和所述推进腔连通，所述第二电磁阀通过连接管路分别和所述推进腔和胶体推进器连通。

5.如权利要求4所述的用于微小卫星胶体推进器的微小流量贮供装置，其特征在于，所述连接管路的内径小于5mm。