CN114560089A - 一种超声电机活门及温度调节系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于航空技术领域，特别涉及一种超声电机活门及温度调节系统；系统包括：控制器、智能化配平活门、温度传感器、流量传感器、温度选择面板、单向活门。其中智能化配平活门由超声电机、活门组件、微型控制单元组成。当控制器正常时，可由控制器根据目标温度，控制温度调节系统的正常工作。当控制器发生故障时，智能化配平活门的微型控制单元将进行自我调控，保证温度调节系统出口的温度在合适的范围内。本发明的优点是当座舱温度调节系统的控制器发生故障时，座舱温度调节系统仍可继续工作，提高系统的可靠性与安全裕度。另外采用超声电机作为动力源，可以省去减速组件，进而降低系统的代偿损失。
Description
技术领域
本申请属于航空技术领域，特别涉及一种超声电机活门及温度调节系统。
背景技术
电动活门组件在飞机环控系统中具有极其重要的作用，多用于联接、隔断气体或液体的作用。传统的电动活门组件通常由电动执行机构、减速器、活门联接起来，这不仅增加了机构部件的复杂性，而且增加了体积和重量。减速器是一种由封闭在刚性壳体的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的部件，用于电动机组件和活门组件之间的减速传动装置，在电动机组件和活门组件之间起匹配转速和传递转矩的作用。减速器中的齿轮传动地空隙和磨损会大大减小电动活门的敏捷性和精确性。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种超声电机活门，包括：
超声电机；
与超声电机连接的活门组件；
接收座舱压力的压力传感器；
与所述压力传感器连接的微型控制单元，所述微型控制单元通过所述压力传感器的压力值控制超声电机的步进。
优选的是，超声电机的型号包括环式电机或者棒式电机。
优选的是，超声电机的输出轴连接有蜗杆，连接有涡轮，所述蜗杆与所述涡轮相互啮合。
优选的是，超声电机数量为两个，分别连接聚酰亚胺活门组件的两端。
优选的是，其中一个超声电机通过蜗轮蜗杆与聚酰亚胺活门组件连接。
优选的是，聚酰亚胺活门组件的两端安装有轴承。
优选的是，超声电机通过棘轮传动连接聚酰亚胺活门组件。
一种温度调节系统，其包括超声电机活门，其还包括：
冷源通道与热源通道，所述冷源通道与热源通道分别安装所述超声电机活门，所述冷源通道与所述热源通道在末端汇合；
所述超声电机活门安装有微型控制单元，其出口端安装有温度传感器与流量传感器，所述温度传感器与所述流量传感器连接所述微型控制单元，所述微型控制单元基于所述流量传感器控制所述超声电机活门，；
其还具有控制器和控制面板，所述控制面板单独控制连接所述超声电机活门；所述控制器单独控制连接所述超声电机活门，所述控制面板控制所述控制器，具体的是，操作人员能够通过控制面板直接控制超声电机活门，也能够使用控制器自动控制超声电机，此外，超声电机的微型控制单元能够作为备多余度的控制器，在控制器以及控制面板出现错误或者极限情况，微型控制单元能够根据传感器的数据及时响应，进行纠正和报警。
本申请的优点包括：利用超声电机本身具有的低速高扭矩的性质，能够直接与活门组件连接，简化了传统的装置，同时可以连接处增加棘轮防止活门回转，或者在高扭矩的环境下增加蜗轮蜗杆，添加自锁的同时有增加高扭矩，大大减小了传动装置的占用空间和重量，同时使装置具备了超声电机的高控制精度和敏捷性。
活门组件使用聚酰亚胺材料，具有突出的热稳定性能、优异的机械性能、良好的耐腐蚀性和粘结性等。
附图说明
图1是一种超声电机驱动的电动活门及超声电机结构原理图。
图2是一种超声电机驱动的电动活门具体实施例的原理图。
图3是温度调节系统的框图；
其中，1-超声电机，2-活门组件，3-轴承，4-转轴。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
微型控制单元接收座舱压力传感器的压力信号、大气机的飞机飞行高度，通过自身的解算，调节活门的开度，保证飞机的座舱压力始终处于一个合适的范围。
超声电机传动机构用于控制活门的打开与关闭，同时通过压力传感器检测压力，可以控制。
本申请一实施超声电机活门实施方式是：超声电机活门包括：超声电机、活门组件2、轴承3、转轴4。其中，活门组件2由转轴4连接板状体组成，转轴4的两端连接分别连接有轴承3，保证转轴4的转动灵活性。其中超声电机1连接微型控制单元，微型控制单元连接接收座舱压力的压力传感器；所述微型控制单元通过所述压力传感器的压力值控制超声电机的步进，从而能够控制活门组件2在任意位置停止，从而达到调节活门大小以及控制流量的目的。此外本装置还可以安装棘轮，其可以使装置具有较好的自锁性能。
本申请利用超声电机本身具有的低速高扭矩的性质，能够直接与活门组件2连接，简化了传统的装置，同时可以连接处增加棘轮防止活门回转，或者在高扭矩的环境下增加蜗轮蜗杆，添加自锁的同时有增加高扭矩，大大减小了传动装置的占用空间和重量，同时使装置具备了超声电机的高控制精度和敏捷性。
活门组件2使用聚酰亚胺材料，具有突出的热稳定性能、优异的机械性能、良好的耐腐蚀性和粘结性等。
本申请温度调节系统实施方式是：飞行员结合自身的舒适度，通过温度选择面板，选择需达到的座舱温度。温度选择面板的温度信号分别传递给控制器和冷、热路的智能化配平活门，当控制器正常时，控制器直接控制冷路与热路的配平活门，控制冷路与热路的供气流量，进而调节座舱的供气温度达到设定的目标值。
智能化配平活门的动力装置选用超声电机，没有传统驱动机构的减速传动机构，具有低速大转矩的特点，不需要传动机构，大大减小了传动装置的占用空间和重量，超声电机具有较高的的控制精度和敏捷性。
当控制器发生故障后，冷路与热路的智能化配平活门将自行控制，自身的微型控制单元将通过超声电机直接驱动活门组件，改变活门组件的开度，调整供气流量，使冷路与热路的流量满足要求。冷路与热路的流量控制算法可参考以下公式。
C冷Q冷(T目-T冷)＝C热Q热(T热-T目)
Q冷+Q热＝Q总
式中，C冷-冷路空气的比热容，Q冷-冷路的供气流量，T冷-冷路的供气温度，C热-热路空气的比热容，Q热-热路的供气流量，T热-热路的供气温度，T目-温度选择面板的温度，Q总-座舱供气流量。
微型控制单元接收温度选择面板、温度传感器、流量传感器反馈的温度与流量信息，通过控制算法结算出需要调节到的流量，当管路的供气流量少于结算出的流量时，微型控制单元增大活门的开度；当管路的供气流量大于结算出的流量时，微型控制单元减少活门的开度。
冷路与热路的智能化配平活门之间保持信号的传递，将各自的活门位置、流量信息、温度信息传递给对方。
在冷路与热路混合后的管路上设有温度传感器，用于监测温度调节的效果，若温度值与温度选择面板的数值接近，冷路与热路的智能化配平活门将保持目前的活门开度；若数值相差较大，则冷路与热路的智能化配平活门继续改变活门开度，调整冷路与热路的供气流量，直至冷路与热路混合后的气体温度接近温度选择面板上的温度值。
为防止系统气体的倒流，管路内设有单向活门。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种超声电机活门，其特征在于，包括：
超声电机(1)；
与超声电机(1)连接的活门组件(2)；
接收座舱压力的压力传感器；
与所述压力传感器连接的微型控制单元，所述微型控制单元通过所述压力传感器的压力值控制超声电机(1)的步进。
2.如权利要求1所述的一种超声电机活门，其特征在于，超声电机(1)的型号包括环式电机或者棒式电机。
3.如权利要求1所述的一种超声电机活门，其特征在于，超声电机(1)的输出轴连接有蜗杆，连接有涡轮，所述蜗杆与所述涡轮相互啮合。
4.如权利要求1所述的一种超声电机活门，其特征在于，超声电机(1)数量为两个，分别连接活门组件(2)的两端。
5.如权利要求4所述的一种超声电机活门，其特征在于，其中一个超声电机(1)通过蜗轮蜗杆与活门组件(2)连接。
6.如权利要求1所述的一种超声电机活门，其特征在于，活门组件(2)的两端安装有轴承(3)。
7.如权利要求1所述的一种超声电机活门，其特征在于，超声电机(1)通过棘轮传动连接活门组件(2)。
8.一种温度调节系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任意一种超声电机活门，其还包括：
分别有冷气流与热气流通过的冷源通道与热源通道，所述冷源通道与热源通道分别安装所述超声电机活门，所述冷源通道与所述热源通道在所述超声电机活门之后汇合；
所述超声电机活门的出口端安装有温度传感器与流量传感器，所述温度传感器与所述流量传感器连接所述微型控制单元，所述微型控制单元根据基于所述流量传感器控制所述超声电机活门；
9.如权利要求8所述的温度调节系统，其特征在于，其还具有控制器和控制面板，所述控制面板单独控制连接所述超声电机活门；所述控制器控制所述超声电机活门。
10.如权利要求8所述的温度调节系统，其特征在于，活门组件(2)安装有监控位置的位置传感器，所述位置传感器与所述微型控制单元连接。
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2021
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