CN115955821A - 用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统及操作箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统及操作箱，风冷循环系统包括过滤装置、风机组件、气液换热器和出风组件，所述过滤装置的进口处于在线柜操作箱环境中，所述过滤装置的出口通过第一通风管路与风机组件的进风口连通，所述风机组件的出风口与气液换热器的进气端连通，所述气液换热器的出气端通过第二通风管路与出风组件的进口连通，所述出风组件的出口处于在线柜操作箱环境中。本发明的风冷循环系统既可以提供对废气、废液和废气颗粒物的处理，还兼具风冷循环的特点，在有限空间内实现风冷循环和过滤集成的结构形式，在满足航天员操作需求的同时，实现在线柜操作箱三废处理及风冷散热的需求。

Description

用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统及操作箱

技术领域

本发明涉及空间站在线柜技术领域，具体涉及一种用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统及操作箱。

背景技术

随着载人航天技术的发展，在外太空建立长期有人居住和工作的环境成为人类航天事业的重心。国际空间站的后勤补给相对任何以往人类的自然探索活动来说都是十分昂贵和不易的，未来在月球和火星上建立基地面临的后勤问题更为严峻，尤其是应对突发事件，由地面保障延误带来的损失将无法估量。因此考虑到航天员的主动性，通过给人员提供一系列的工具和技术支持，增强设施的自主维修和保障的能力是解决后勤补给问题的重要措施。

在线维修装调操作柜(以下简称“在线柜”)是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。在线柜可利用载人空间站提供的舱内空间环境条件，以及航天员在轨操作、维护、更换能力，基于外部机、电、热、信息、测控等资源约束，开展在轨的维修装调操作与实验研究。

在线维修操作支持单元(以下简称“操作箱”)是在线柜系统的主要功能部件，提供一个大容积、多类型接口、环境可控的密闭工作空间，保证航天员可直接参与一些需要人工的在线操作和科学实验。为保障操作和实验的顺利和安全进行，需要研究将操作箱设计成操作和实验过程可观、可测、可换、可控的系统。可观是指让航天员能通过在线维修操作支持单元的透明面板直接观察到被操作物和操作过程；可测是指利用配置的辅助设备(如三维扫描仪、智能诱导维修单元等)对被操作对象进行初步测量；可换是指在线维修操作支持单元内的装置可以得到更换，并根据操作和实验需要自由组合和拆分；可控是指在线维修操作支持单元内的环境(如光、温、气等)和精细操作(如灵巧机械手的末端精密操作等)过程可控，在线维修操作支持单元内的环境监测以及废气、废弃颗粒物的处理主要由三废处理单元完成。

操作箱要为航天员提供＞360L的操作空间，且需要进行三废处理(废气、废液及废弃颗粒物的处理)，同时需要散热。在有限空间内要兼具这些功能，同时要保证航天员操作的便捷性，是一个在设计过程亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题的一种或几种，提供了一种用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统及操作箱。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，包括过滤装置、风机组件、气液换热器和出风组件，所述过滤装置的进口处于在线柜操作箱环境中，所述过滤装置的出口通过第一通风管路与风机组件的进风口连通，所述风机组件的出风口与气液换热器的进气端连通，所述气液换热器的出气端通过第二通风管路与出风组件的进口连通，所述出风组件的出口处于在线柜操作箱环境中。

本发明的有益效果是：本发明的风冷循环系统既可以提供对废气、废液和废气颗粒物的处理，还兼具风冷循环的特点，在有限空间内实现风冷循环和过滤集成的结构形式，在满足航天员操作需求的同时，实现在线柜操作箱三废处理及风冷散热的需求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述过滤装置包括过滤筒支架、多个过滤组件和进风口封头，多个过滤组件分别装配在所述过滤筒支架上，所述进风口封头安装在所述过滤筒支架的一侧且与过滤筒支架围设形成进风通道，多个所述过滤组件的出口与所述进风通道连通；所述进风口封头通过第一通风管路与风机组件的进风口连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：可将经过过滤组件过滤的气体从进风通道进入风机组件，再通过出风组件送出，出风更加均匀稳定。

进一步，所述过滤组件包括过滤筒、滤芯、过滤网、顶盖和底盖，所述过滤筒呈两端敞口的圆筒状结构，所述滤芯适配设置在所述过滤筒内，所述过滤网设置在所述圆筒状结构的一端内侧，所述过滤网压接在所述滤芯上，所述顶盖固定在所述过滤筒的一端内侧且压接在所述过滤网上，所述底盖固定在所述过滤筒的另一端内侧且压接在所述滤芯上；所述顶盖背离所述过滤网的一侧设有多个快换孔，所述底盖背离所述滤芯的一侧中心位置设有第一螺纹段；

所述过滤筒支架具有多个装配通道，每个所述装配通道的底部均设有装配螺纹孔，每个装配通道内均插接有所述过滤组件，所述过滤组件通过底盖上的第一螺纹段螺纹连接在对应装配通道底部的装配螺纹孔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将滤芯、过滤网集成在圆筒状结构的过滤筒内，并通过顶盖和底盖进行压紧固定，整体结构紧凑可靠，而且方便在线柜操作箱内的狭小空间的集成耦合设计；通过在底盖上设置第一螺纹段，方便多个过滤组件之间的串联设置，也方便过滤组件装配到过滤筒支架的装配通道内；通过在过滤组件的顶盖上设置快换孔，也方便配合快换工具进行快换操作。

进一步，所述出风组件包括出风口封头和出风滤网，所述出风口封头一侧的出口为敞口结构，所述出风滤网覆盖所述出风口封头的敞口结构处；所述气液换热器的出气端通过第二通风管路与出风口封头的进口连通。

进一步，所述过滤装置和所述出风组件均为长条形结构，所述过滤装置的进口和所述出风组件的出口均朝向同一侧，所述风机组件和气液换热器设置在所述过滤装置和出风组件之间。

采用上述进一步方案的有益效果是；便于在操作箱背部狭小空间的布置，过滤装置和出风组件之间还预留有其他接口位置，更方便航天员的操作。

进一步，所述过滤装置的出口处设有第一温度传感器，所述出风组件内设有第二温度传感器。

进一步，所述风机组件包括风机支架、风机、风机滤波器和转接板，所述风机和风机滤波器分别间隔装配在所述转接板的同一侧面上，所述风机与所述转接板之间设有第一减震橡胶垫；所述风机和风机滤波器分别装配在所述风机支架内，所述风机滤波器与所述风机支架之间设有第二减震橡胶垫，所述风机与所述风机支架之间设有第三减震橡胶垫；

所述风机支架包括风机装配壳和滤波器限位板，所述风机装配壳的一侧设有用于风机插入装配的第一装配口，所述风机装配壳的另一侧设有风机限位底板；所述滤波器限位板固定在所述风机装配壳的外侧壁上且邻近所述风机限位底板布置。

操作箱，包括上述的用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，还包括操作箱本体，所述操作箱本体的背侧设有背板夹层，所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统设置在所述背板夹层中，所述过滤装置设置在所述背板夹层的底部，所述出风组件设置在所述背板夹层的顶部，所述风机组件的出风口朝上布置，所述风机组件的进风口朝下布置。

采用上述进一步方案的有益效果是：可将操作箱下部的废气通过过滤组件进行过滤，然后将过滤后的气体从操作箱顶部吹入到操作箱内，使操作箱内的气体循环起来，有利于操作箱内部气体的快速过滤干净。

进一步，还包括气体系统和排废气系统，所述排废气系统和气体系统均安装在所述操作箱本体的背板夹层中，所述排废气系统的废气输出管路密封穿过所述操作箱本体的外层背板并与操作箱本体外部环境连通，所述排废气系统的废气输入管路位于所述操作箱本体内；所述气体系统的气体输入管路密封穿过所述操作箱本体的外层背板并与外部供气设备连通，所述气体系统的气体输出管路位于所述操作箱本体内；所述操作箱本体的内层背板的内侧壁上还设有压差传感器和湿度传感器。

进一步，所述排废气系统中设有控制废气输入管路和废气输出管路通断的第一电磁阀，所述第一电磁阀通过第一阀支架固定在所述操作箱本体的内侧壁上；所述气体系统中设有控制气体输入管路和气体输出管路通断的第二电磁阀，所述第二电磁阀通过第二阀支架固定在所述操作箱本体的内侧壁上；所述废气输入管路的自由端设有第一快断公头，所述气体输出管路的自由端设有第二快断公头。

附图说明

图1为本发明用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统的结构示意图；

图2为本发明空间站用抗环境力学的可更换风机组件的立体结构示意图一；

图3为本发明空间站用抗环境力学的可更换风机组件的立体结构示意图二；

图4为本发明可更换风机组件内部的结构示意图；

图5为本发明风机和风机滤波器的装配结构示意图；

图6为本发明转接板装配结构示意图；

图7为本发明空间站用抗环境力学的可更换风机组件的分体结构示意图；

图8为本发明过滤组件快换状态的立体结构示意图一；

图9为本发明过滤组件快换状态的立体结构示意图二；

图10为本发明过滤组件快换状态的分体结构示意图；

图11为本发明过滤组件快换状态的立体结构示意图三；

图12为本发明两个过滤组件串联的立体结构示意图；

图13为本发明过滤组件与堵盖配合的分体结构示意图；

图14A为本发明过滤组件与过滤筒支架的分体结构示意图；

图14B为图14A中A部的放大结构示意图；

图15为本发明一种在线柜操作箱用可调节流量的短接硬管的立体结构示意图；

图16为本发明一种在线柜操作箱用可调节流量的短接硬管的立体爆炸结构示意图；

图17为本发明一种在线柜操作箱用可调节流量的短接硬管的主视结构示意图；

图18为图17中A-A的剖视结构示意图；

图19为图18中A部的放大结构示意图；

图20为本发明氮气系统的立体结构示意图；

图21为本发明空气系统的立体结构示意图；

图22为本发明废气系统的立体结构示意图；

图23为本发明操作箱的内部结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、短接硬管；101、快断母头；102、短接管；103、流量调节孔板；104、压头；105、第一环形台阶；106、流量调节孔；107、流道；108、滤网；109、第二环形台阶；110、操作通孔；111、圆形通孔；112、环形压边；113、环形限位筋；114、外套螺母；115、环形密封槽；116、第二外螺纹；117、环形压接台阶；118、中空结构；

300、风机组件；301、风机支架；302、风机；303、风机滤波器；304、转接板；305、第一减震橡胶垫；306、第二减震橡胶垫；307、第三减震橡胶垫；308、风机装配壳；309、滤波器限位板；310、第一装配口；311、风机限位底板；312、底部压板；313、支耳；314、法兰边；315、环形密封槽；316、换热器端法兰；317、管路端法兰；318、减重槽；319、把手盖板；322、转接块；323、绑扎孔；

400、排废气系统；401、气体系统；402、第一电磁阀；403、第一阀支架；404、第二阀支架；405、第一快断公头；406、第二快断公头；407、第二电磁阀；408、连接柱塞；

500、操作箱本体；501、内层背板；502、外层背板；

600、气液换热器；601、第二通风管路；602、液体入口管；603、液体出口管；

700、出风组件；701、出风口封头；702、出风滤网；703、第一通风管路；800、进风口封头；

900、过滤组件；901、过滤筒；902、滤芯；903、过滤网；904、顶盖；905、底盖；906、第一螺纹段；907、快换孔；908、第一圆环形固定结构；909、第一加强辐筋；910、第二圆环形固定结构；911、第二加强辐筋；912、扩展螺纹孔；913、堵盖；914、过滤筒支架；915、装配通道；916、装配螺纹孔；917、快换板；918、定位柱；919、快换把手；920、第一螺钉；921、第二螺钉；922、压接柱；923、湿度传感器；924、第一温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～图23所示，本实施例的用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，包括过滤装置、风机组件300、气液换热器600和出风组件700，所述过滤装置的进口处于在线柜操作箱环境中，所述过滤装置的出口通过第一通风管路703与风机组件300的进风口连通，所述风机组件300的出风口与气液换热器600的进气端连通，所述气液换热器600的出气端通过第二通风管路601与出风组件700的进口连通，所述出风组件700的出口处于在线柜操作箱环境中。所述气液换热器600的液体回路的液体入口连接有液体入口管602，所述气液换热器600的液体回路的液体出口连接有液体出口管603。

如图1所示，本实施例的所述过滤装置包括过滤筒支架914、多个过滤组件900和进风口封头800，多个过滤组件900分别装配在所述过滤筒支架914上，所述进风口封头800安装在所述过滤筒支架914的一侧且与过滤筒支架914围设形成进风通道，多个所述过滤组件900的出口与所述进风通道连通；所述进风口封头800通过第一通风管路703与风机组件300的进风口连通。可将经过过滤组件过滤的气体从进风通道进入风机组件，再通过出风组件送出，出风更加均匀稳定。

具体的，如图8～图14所示，本实施例的过滤组件900的一个优选方案为，所述过滤组件900包括过滤筒901、滤芯902、过滤网903、顶盖904和底盖905，所述过滤筒901呈两端敞口的圆筒状结构，所述滤芯902适配设置在所述过滤筒901内，所述过滤网903设置在所述圆筒状结构的一端内侧，所述过滤网903压接在所述滤芯902上，所述顶盖904固定在所述过滤筒901的一端内侧且压接在所述过滤网903上，所述底盖905固定在所述过滤筒901的另一端内侧且压接在所述滤芯902上；所述顶盖904背离所述过滤网903的一侧设有多个快换孔907，所述底盖905背离所述滤芯902的一侧中心位置设有第一螺纹段906。

如图10所示，为了使顶盖904与过滤网903之间预留出更多的过滤面积，也使压接更加稳定，可在顶盖904靠近过滤网的一侧面上设置多个压接柱922，利用压接柱922将过滤网903压紧在滤芯902上。压接柱922为多个，可沿所述顶盖904的周向均匀布置，可在顶盖904的中心位置也设置一个压接柱922。

如图8和图10所示，本实施例的一个优选方案为，所述快换孔907为三个，三个快换孔907靠近所述顶盖904的周侧边缘等间距布置。三个快换孔的设置，使快换工具与过滤组件之间的连接以及快换过程更加稳定可靠。

如图8～图10所示，本实施例的所述顶盖904包括第一圆环形固定结构908和多条第一加强辐筋909，所述第一圆环形固定结构908通过第一螺钉920固定在所述过滤筒901的一端侧壁上；多条第一加强辐筋909以所述第一圆环形固定结构908的中心呈辐射状固定在所述第一圆环形固定结构908的内环侧壁上。第一加强辐筋的设置，使顶盖处尽可能具有多的过滤面积。而且将第一圆环形固定结构通过第一螺钉固定在过滤筒的内侧壁上，方便将过滤组件插接到过滤筒支架上的装配通道内。

如图10所示，本实施例的所述快换孔907设置在所述第一加强辐筋909上。每条所述第一加强辐筋909上都设有一个快换孔907。

进一步优选的，如图10所示，本实施例的第一加强辐筋909为三条，每条第一加强辐筋909靠近边缘的位置上设有一个快换孔907。

如图9所示，本实施例的所述底盖905包括第二圆环形固定结构910和多条第二加强辐筋911，所述第二圆环形固定结构910通过第二螺钉921固定在所述过滤筒901的另一端侧壁上；多条第二加强辐筋911以所述第二圆环形固定结构910的中心呈辐射状固定在所述第二圆环形固定结构910的内环侧壁上。同样的，第二加强辐筋的设置，使底盖处尽可能具有多的过滤面积。而且将第二圆环形固定结构通过第二螺钉固定在过滤筒的内侧壁上，方便将过滤组件插接到过滤筒支架上的装配通道内。

如图11～图14所示，本实施例的空间站在线柜用可更换过滤装置可根据不同的需求，设置不同的装配方式。

装配方式一，如图10和图12所示，本实施例的所述过滤组件900的顶盖904的中心位置设有扩展螺纹孔912，所述过滤组件900为同轴串联的多个，一个过滤组件900的顶盖904通过扩展螺纹孔912与相邻过滤组件900的底盖905上的第一螺纹段906螺纹连接。方便多个过滤组件之间的同轴串联，能够提高过滤精度和效率。

装配方式二，如图10和图13所示，本实施例的空间站在线柜用可更换过滤装置还包括堵盖913，所述堵盖913中心位置设有通孔，所述堵盖913的一侧壁中心位置还设有第二螺纹段；所述过滤组件900的顶盖904的中心位置设有扩展螺纹孔912，所述堵盖913通过第二螺纹段螺纹连接在所述过滤组件900的顶盖904上的扩展螺纹孔912中，并将过滤筒901一端的敞口覆盖住。针对不同的过滤需求，还可以将顶盖封堵住，并将需要过滤的气体直接通过堵盖中心的通孔通入到过滤组件中进行过滤，不需要将需要过滤的气体扩散到操作箱的箱体内，以免对其他设备等造成污染。

装配方式三，如图9、图14A、图14B所示，本实施例的所述过滤组件900为多个，所述过滤筒支架914具有多个装配通道，每个所述装配通道的底部均设有装配螺纹孔916，每个装配通道内均插接有所述过滤组件900，所述过滤组件900通过底盖905上的第一螺纹段906螺纹连接在对应装配通道底部的装配螺纹孔916内。过滤筒支架的设置，可以为多个过滤组件提供有效的结构支撑，方便多个过滤组件的安装固定。

装配方式三中，所述过滤筒支架914的每个装配通道915的底部均设有通道过滤网903，所述通道过滤网903的中心位置设有装配螺纹孔916，可将过滤组件900的底盖905上的第一螺纹段906螺纹连接在所述装配螺纹孔916中。

本实施例的空间站在线柜用可更换过滤装置，通过将滤芯、过滤网集成在圆筒状结构的过滤筒内，并通过顶盖和底盖进行压紧固定，整体结构紧凑可靠，而且方便在线柜操作箱内的狭小空间的集成耦合设计；通过在底盖上设置第一螺纹段，方便多个过滤组件之间的串联设置，也方便过滤组件装配到过滤筒支架的装配通道内；通过在过滤组件的顶盖上设置快换孔，也方便配合快换工具进行快换操作。

本实施例还提供了一种空间站在线柜用可更换过滤装置的快换方法，采用上述空间站在线柜用可更换过滤装置实现，包括以下步骤：设置与过滤组件900的顶盖904形状相同的快换板917，所述快换板917的一侧面设有多个定位柱918，使多个所述定位柱918与多个所述快换孔907一一对应布置；在快换板917的另一侧面中心位置安装快换把手919；将过滤筒支架914装配通道中的过滤组件900取出时，将快换板917一侧面的多个定位柱918一一对应的插接在过滤组件900顶盖904上的多个快换孔907中，并握持快换把手919进行转动，将过滤组件900底盖905上的第一螺纹段906从装配通道底部的装配螺纹孔916中旋出，完成过滤组件900的取出；将新的过滤组件900换入过滤筒支架914装配通道中时，将新的过滤组件900插入对应的装配通道中，并将快换板917一侧面的多个定位柱918一一对应的插接在新的过滤组件900顶盖904上的多个快换孔907中，并握持快换把手919进行转动，将新的过滤组件900底盖905上的第一螺纹段906旋入对应的装配通道底部的装配螺纹孔916中即可。本实施例的快换方法，方便将过滤组件从过滤筒支架上快速取下，也方便将新的过滤组件快速装入过滤筒支架的装配通道内。

具体的，本实施例的快换板917可采用多种结构形式，例如，可采用图8～图10中，与顶盖904形状结构相同的快换板917，然后采用T型结构的快换把手919，使快换把手919固定在所述快换板917的中心位置。也可采用图4中圆形的快换板917，然后在圆形的快换板917的周侧直径方向设置两个耳板，然后快换把手919采用U型把手，并把U型把手的两端分别固定在两个耳板上。

如图1所示，本实施例的所述出风组件700包括出风口封头701和出风滤网702，所述出风口封头701一侧的出口为敞口结构，所述出风滤网702覆盖所述出风口封头701的敞口结构处；所述气液换热器600的出气端通过第二通风管路601与出风口封头701的进口连通。

进一步，如图1所示，所述过滤装置和所述出风组件700均为长条形结构，所述过滤装置的进口和所述出风组件700的出口均朝向同一侧，所述风机组件300和气液换热器600设置在所述过滤装置和出风组件700之间。便于在操作箱背部狭小空间的布置，过滤装置和出风组件之间还预留有其他接口位置，更方便航天员的操作。具体的，本实施例的所述过滤装置的出口处设有第一温度传感器924，所述出风组件内设有第二温度传感器。

本实施例的风机组件采用抗环境力学的可更换风机组件，具体如下：

如图2～图7所示，本实施例的风机组件300，包括风机支架301、风机302、风机滤波器303和转接板304，所述风机302和风机滤波器303分别间隔装配在所述转接板304的同一侧面上，所述风机302与所述转接板304之间设有第一减震橡胶垫305；所述风机302和风机滤波器303分别装配在所述风机支架301内，所述风机滤波器303与所述风机支架301之间设有第二减震橡胶垫306，所述风机302与所述风机支架301之间设有第三减震橡胶垫307。本实施例的空间站用抗环境力学的可更换风机组件，通过设置风机支架，为风机以及风机滤波器在空间站用的三废处理装置中提供了稳定的中转支撑。由于风机组件在上行过程中会受到各个方向的振动作用力，通过将风机以及风机滤波器分别通过减震橡胶垫与风机支架进行连接，能够保证上行过程中的减震效果。

如图2～图7所示，本实施例的一个具体方案为，所述风机支架301包括风机装配壳308和滤波器限位板309，所述风机装配壳308的一侧设有用于风机302插入装配的第一装配口310，所述风机装配壳308的另一侧设有风机限位底板311；所述滤波器限位板309固定在所述风机装配壳308的外侧壁上且邻近所述风机限位底板311布置。通过设置风机装配壳和滤波器限位板，可以将装配在转接板上的风机从第一装配口插拔式装配在风机装配壳内，同时可将风机滤波器对应的抵接在滤波器限位板上，可通过转接板将风机和风机滤波器整体插入到风机支架中或从风机支架中抽出，方便风机组件的更换。

如图2和图7所示，本实施例的一个具体方案为，所述滤波器限位板309上粘贴有第二减震橡胶垫306，所述第二减震橡胶垫306还通过绑扎线绑扎在所述滤波器限位板309上；所述风机滤波器303与所述第二减震橡胶垫306接触的端面上设有聚酰亚胺胶带。通过将第二减震橡胶垫通过绑扎线绑扎固定在滤波器限位板上，避免在抽拉更换或风机组件的时候，将第二减震橡胶垫从滤波器限位板上脱落，而产生空间站多余物等。而且通过在风机滤波器底部设置聚酰亚胺胶带，也进一步保证压缩减震的同时，减小抽拉过程可能产生的粘连而造成的抽拉阻力。

如图2和图7所示，本实施例的一个具体方案为，可在滤波器限位板309的内侧面上设置装配槽，可将第二减震橡胶垫306通过硅橡胶粘贴在装配槽内，可在滤波器限位板309以及第二减震橡胶垫306上分别设置多个绑扎孔323，通过绑扎线穿出绑扎孔323将第二减震橡胶垫306进一步绑扎固定在装配槽内。

如图4～图7所示，本实施例的所述风机302的底部设有第三减震橡胶垫307，所述风机302的底部通过第三减震橡胶垫307与所述风机限位底板311接触配合。通过设置第三减震橡胶垫，进一步使风机与风机限位底板减震配合，减小上行过程中产生的振动。具体还可在风机限位底板311上设置聚酰亚胺胶带，用于与第三减震橡胶垫307进行接触配合，避免第三减震橡胶垫307与风机限位底板311长时间接触发生粘连。

如图4～图7所示，本实施例的所述风机302的底部设有底部压板312，所述底部压板312通过支耳313与所述风机302的两端端面固定连接，所述底部压板312上设有第三减震橡胶垫307。通过在风机底部设置风机压板，为第三减震橡胶垫的设置提供结构支撑。

如图2、图3、图6和图7所示，本实施例的所述风机支架301的第一装配口310的外周侧设有一圈法兰边314，所述法兰边314上设有环形密封槽315，所述环形密封槽315内设有密封圈，所述转接板304与所述法兰边314通过连接件直接固定连接，并通过密封圈与所述法兰边314密封连接。所述风机302通过转接块322与转接板304进行连接。连接件可以采用松不脱螺钉，方便空间环境操作装配。通过设置法兰边，便于与转接板进行固定配合。而且通过在法兰边上设置密封圈，不仅可以起到密封减震作用，还能够避免风机内的噪音穿出，起到降噪作用。

如图6和图7所示，本实施例的一个进一步方案为，所述法兰边314可以通过多个松不脱螺钉与转接板304进行固定，可将环形密封槽315设置在第一装配口310的外周侧。

如图4和图5所示，本实施例的所述转接板304上固定有两个转接块322，两个所述转接块322相对的一侧面分别为与所述风机302的圆周侧壁适配的圆弧面，所述圆弧面上设有所述第一减震橡胶垫305，所述风机302的圆周侧壁通过第一减震橡胶垫305分别与两个所述转接块322抵接，所述风机302的两端端面分别通过连接件与所述转接块322固定连接。通过设置两个转接块，并在转接块上设置第一减震橡胶垫，使风机的装配更加稳定可靠，可以为风机的圆周侧壁起到支撑减震作用。

如图2、图3、图6和图7所示，本实施例的所述风机装配壳308相对的两端端面上分别设有第二装配口和第三装配口，所述第二装配口和第三装配口处分别设有用于连接气液换热器的换热器端法兰316和用于连接第一通风管路703的管路端法兰317。通过设置第二装配口和第三装配口，可以为换热器和管路的装配提供结构支持。

具体的，本实施例的第二装配口正对风机的出风端面，所述第三装配口正对风机的进风端面。

如图2、图3、图5、图7所示，本实施例的所述转接板304背离所述风机302的一侧面上设有方便插拔的把手盖板319；所述风机支架301的风机限位底板311上设有减重槽318。通过设置把手盖板，方便航天员操作。通过设置减重槽，减少风机底部的第三减震橡胶垫与风机支架的接触面积，防止插拔风机时产生粘连。

如图2～图7所示，本实施例的风机装配壳308可采用方形结构。

本实施例的空间站用抗环境力学的可更换风机组件的组装顺序是，先将风机顶部左右两侧分别通过第一减震橡胶垫与两个转接块连接，然后再将风机底部与底部压板连接，形成风机组合体。再将风机组合体顶部与转接板连接，同时使风机的线缆穿过转接板上的走线孔，然后再将风机滤波器装配在转接板上，使风机滤波器的线缆也穿过转接板上的走线孔。连接风机输入电缆和风机滤波器输出电缆。将把手盖板通过把手框架装配在转接板上，将线缆等隐藏在把手框架内，拧紧把手盖板与转接板之间的螺钉即可。

本实施例的风冷循环系统既可以提供对废气、废液和废气颗粒物的处理，还兼具风冷循环的特点，在有限空间内实现风冷循环和过滤集成的结构形式，在满足航天员操作需求的同时，实现在线柜操作箱三废处理及风冷散热的需求。

本实施例还提供了一种操作箱，如图23所示，所述操作箱包括上述的用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，还包括操作箱本体500，所述操作箱本体500的背侧设有背板夹层，所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统设置在所述背板夹层中，所述过滤装置设置在所述背板夹层的底部，所述出风组件700设置在所述背板夹层的顶部，所述风机组件300的出风口朝上布置，所述风机组件300的进风口朝下布置。可将操作箱下部的废气通过过滤组件进行过滤，然后将过滤后的气体从操作箱顶部吹入到操作箱内，使操作箱内的气体循环起来，有利于操作箱内部气体的快速过滤干净。

如图20～图23所示，本实施例的操作箱还包括气体系统401和排废气系统400，所述排废气系统400和气体系统401均安装在所述操作箱本体500的背板夹层中，所述排废气系统400的废气输出管路密封穿过所述操作箱本体500的外层背板502并与操作箱本体500外部环境连通，所述排废气系统400的废气输入管路位于所述操作箱本体500内；所述气体系统401的气体输入管路密封穿过所述操作箱本体500的外层背板502并与外部供气设备连通，所述气体系统401的气体输出管路位于所述操作箱本体500内；所述操作箱本体500的内侧壁上还设有压差传感器和湿度传感器923。所述废气输出管路和气体输入管路可通过连接柱塞408与外层背板502进行密封连接，连接柱塞408设置与外层背板502密封连接的密封端板。

如图20～图22所示，本实施例的所述排废气系统400中设有控制废气输入管路和废气输出管路通断的第一电磁阀407，所述第一电磁阀407通过第一阀支架404固定在所述操作箱本体500的内侧壁上；所述气体系统401中设有控制气体输入管路和气体输出管路通断的第二电磁阀402，所述第二电磁阀402通过第二阀支架403固定在所述操作箱本体500的内侧壁上；所述废气输入管路的自由端设有第二快断公头406，所述气体输出管路的自由端设有第一快断公头405。具体的，所述气体系统包括氮气系统和空气系统，图20给出了氮气系统的结构示意图，图21给出了空气系统的结构示意图，图22给出了排废气系统400的结构示意图。

如图15～图19所示，本实施例的所述第一快断公头和第二快断公头上均连接有短接硬管，所述排废气系统和气体系统均设置在所述操作箱本体的背板夹层中，所述短接硬管设置在所述背板夹层的内层背板501的内侧壁上。所述短接硬管采用可调节流量的短接硬管100，短接硬管的具体结构如下：

如图15～图17所示，本实施例的短接硬管包括快断母头101、短接管102和流量调节组件，所述短接管102一端密封插接在所述快断母头101一端内侧，所述短接管102为两端敞口的中空结构且与快断母头101连通，所述流量调节组件设置在所述短接管102另一端敞口内侧。

如图16、图18和图19所示，本实施例的一个具体方案为，所述流量调节组件包括流量调节孔板103和压头104，所述短接管另一端敞口内侧壁上设有第一环形台阶105，所述流量调节孔板103压接在所述第一环形台阶105上，所述压头104与所述短接管102另一端敞口内侧壁适配并压接在所述流量调节孔板103上；所述流量调节孔板103中部具有轴向贯通的流量调节孔106，所述压头104中部具有轴向贯通的流道107，所述流道107、所述流量调节孔106以及所述短接管102的中空结构118相互连通。可将流量调节孔板通过压头压接在第一环形台阶上，流量调节孔板的安装定位。

具体的，本实施例的所述流量调节孔106可采用圆形通孔。

如图16、图18和图19所示，本实施例的一个具体方案为，所述流量调节组件还包括滤网108，所述短接管102另一端敞口内侧壁上还设有第二环形台阶109，所述第二环形台阶109的外径大于所述第一环形台阶105的外径，且所述第二环形台阶109邻近短接管102的另一端敞口布置；所述滤网108压接在所述第二环形台阶109上，使所述流量调节孔板103被限位在滤网108和第一环形台阶105之间；所述压头104压接在所述滤网108上，所述滤网108压接在所述流量调节孔板103上。滤网的设置，可以将气路中的杂质过滤掉，由于滤网很薄，可将滤网设置在第二环形台阶上，再通过压头压紧滤网，使滤网夹设在压头与流量调节孔板之间，避免滤网发生变形。

具体的，如图19所示，本实施例的流量调节孔板103的厚度大于或等于所述第一环形台阶105的台阶侧壁高度，即所述流量调节孔板103放置到第一环形台阶105上后，流量调节孔板103的上端与所述第二环形台阶109的台阶面平齐或略高于第二环形台阶109的台阶面。

如图19所示，本实施例的所述短接管102另一端敞口内侧壁上设有内螺纹，所述压头104的外侧壁设有第一外螺纹，所述第一外螺纹与所述短接管102的内螺纹适配螺纹连接。

如图19和图21所示，本实施例的所述压头104内具有轴向贯通的操作通孔110，所述操作通孔110为多边形结构；所述压头104靠近所述滤网108的一端设有环形压边112，所述环形压边112具有圆形通孔111；所述圆形通孔111与所述操作通孔110连通。可通过扳手配合操作通孔将压头拧入到短接管中，并利用压头一端的环形压边压接滤网，不影响滤网的过滤性能。

具体的，所述操作通孔110的多边形结构可采用六边形结构，便于用标准内六角扳手施加力矩。所述圆形通孔111的内径小于所述操作通孔110的最大孔径。本实施例的压头104可隐藏在所述短接管102的另一端敞口内侧，不从短接管102另一端敞口处露出。所述环形压边112凸出于所述压头104的端面布置，用于压接滤网。

如图21所示，本实施例的所述流量调节孔板103的周侧与所述第一环形台阶105的台阶侧壁间隔布置或适配抵接，所述滤网108的周侧与所述第二环形台阶109的台阶侧壁间隔布置或适配抵接。

如图19和图21所示，本实施例的所述短接管102的外侧壁上设有环形限位筋113，所述环形限位筋113抵接所述快断母头101一端端面上。环形限位筋可将短接管限位在快断母头的端面上。

如图15、图16、图19和图21所示，本实施例的短接硬管100还包括外套螺母114，所述快断母头101的一端外侧壁上设有第二外螺纹116，所述外套螺母114螺纹连接在所述快断母头101的第二外螺纹116上；所述外套螺母114的一端设有环形压接台阶117，所述环形压接台阶117压接在环形限位筋113上。外套螺母可将短接头的环形限位筋压紧在快断母头的一端端面上。

如图19所示，本实施例的所述短接管102的一端外侧壁上设有多个环形密封槽115，所述环形密封槽115内设有密封圈，所述短接管102通过密封圈与所述快断母头101一端内侧壁密封连接。

本实施例的的短接硬管，通过在快断母头上连接短接管和流量调节组件，既能保证气体系统中电磁阀打开时候的气路连通，又能保证当电磁阀意外打开的时候，快速将连通气路断开的能力，同时还能调节通路的流量，保证整个过程按照设计可控。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，包括过滤装置、风机组件、气液换热器和出风组件，所述过滤装置的进口处于在线柜操作箱环境中，所述过滤装置的出口通过第一通风管路与风机组件的进风口连通，所述风机组件的出风口与气液换热器的进气端连通，所述气液换热器的出气端通过第二通风管路与出风组件的进口连通，所述出风组件的出口处于在线柜操作箱环境中。

2.根据权利要求1所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述过滤装置包括过滤筒支架、多个过滤组件和进风口封头，多个过滤组件分别装配在所述过滤筒支架上，所述进风口封头安装在所述过滤筒支架的一侧且与过滤筒支架围设形成进风通道，多个所述过滤组件的出口与所述进风通道连通；所述进风口封头通过第一通风管路与风机组件的进风口连通。

3.根据权利要求2所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述过滤组件包括过滤筒、滤芯、过滤网、顶盖和底盖，所述过滤筒呈两端敞口的圆筒状结构，所述滤芯适配设置在所述过滤筒内，所述过滤网设置在所述圆筒状结构的一端内侧，所述过滤网压接在所述滤芯上，所述顶盖固定在所述过滤筒的一端内侧且压接在所述过滤网上，所述底盖固定在所述过滤筒的另一端内侧且压接在所述滤芯上；所述顶盖背离所述过滤网的一侧设有多个快换孔，所述底盖背离所述滤芯的一侧中心位置设有第一螺纹段；

所述过滤筒支架具有多个装配通道，每个所述装配通道的底部均设有装配螺纹孔，每个装配通道内均插接有所述过滤组件，所述过滤组件通过底盖上的第一螺纹段螺纹连接在对应装配通道底部的装配螺纹孔内。

4.根据权利要求1所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述出风组件包括出风口封头和出风滤网，所述出风口封头一侧的出口为敞口结构，所述出风滤网覆盖所述出风口封头的敞口结构处；所述气液换热器的出气端通过第二通风管路与出风口封头的进口连通。

5.根据权利要求1所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述过滤装置和所述出风组件均为长条形结构，所述过滤装置的进口和所述出风组件的出口均朝向同一侧，所述风机组件和气液换热器设置在所述过滤装置和出风组件之间。

6.根据权利要求1所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述过滤装置的出口处设有第一温度传感器，所述出风组件内设有第二温度传感器。

7.根据权利要求1所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，其特征在于，所述风机组件包括风机支架、风机、风机滤波器和转接板，所述风机和风机滤波器分别间隔装配在所述转接板的同一侧面上，所述风机与所述转接板之间设有第一减震橡胶垫；所述风机和风机滤波器分别装配在所述风机支架内，所述风机滤波器与所述风机支架之间设有第二减震橡胶垫，所述风机与所述风机支架之间设有第三减震橡胶垫；

所述风机支架包括风机装配壳和滤波器限位板，所述风机装配壳的一侧设有用于风机插入装配的第一装配口，所述风机装配壳的另一侧设有风机限位底板；所述滤波器限位板固定在所述风机装配壳的外侧壁上且邻近所述风机限位底板布置。

8.操作箱，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统，还包括操作箱本体，所述操作箱本体的背侧设有背板夹层，所述用于在线柜操作箱三废处理的风冷循环系统设置在所述背板夹层中，所述过滤装置设置在所述背板夹层的底部，所述出风组件设置在所述背板夹层的顶部，所述风机组件的出风口朝上布置，所述风机组件的进风口朝下布置。

9.根据权利要求8所述操作箱，其特征在于，还包括气体系统和排废气系统，所述排废气系统和气体系统均安装在所述操作箱本体的背板夹层中，所述排废气系统的废气输出管路密封穿过所述操作箱本体的外层背板并与操作箱本体外部环境连通，所述排废气系统的废气输入管路位于所述操作箱本体内；所述气体系统的气体输入管路密封穿过所述操作箱本体的外层背板并与外部供气设备连通，所述气体系统的气体输出管路位于所述操作箱本体内；所述操作箱本体的内层背板的内侧壁上还设有压差传感器和湿度传感器。

10.根据权利要求9所述操作箱，其特征在于，所述排废气系统中设有控制废气输入管路和废气输出管路通断的第一电磁阀，所述第一电磁阀通过第一阀支架固定在所述操作箱本体的内侧壁上；所述气体系统中设有控制气体输入管路和气体输出管路通断的第二电磁阀，所述第二电磁阀通过第二阀支架固定在所述操作箱本体的内侧壁上；所述废气输入管路的自由端设有第一快断公头，所述气体输出管路的自由端设有第二快断公头。

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