[发明专利]热驱动常闭式微型调节阀门及电推进流量控制系统

说明书

热驱动常闭式微型调节阀门及电推进流量控制系统，属于阀门技术领域。出口阀体和入口阀体相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过出口阀体和入口阀体之间的连接能够阻断气道连通，加热膜包裹在出口阀体和入口阀体外侧，为出口阀体和入口阀体加热，出口阀体和入口阀体加热膨胀后能够使两个气道连通。本发明利用材料的热膨胀特性，使用两种不同线膨胀系数的材料，在外部加热器的作用下，造成阀门温度变化，从而发生膨胀变形进而使阀门开启和关闭，不同温度下阀门开启程度不同，且受热膨胀变形量产生的变形量差通常在纳米级，因此能够用于精确控制阀门的通流面积，进而实现对微流量的高稳定控制。

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种热驱动常闭式微型调节阀门及微纳卫星电推进流量控制系统。

背景技术

随着我国航天技术的发展和空间探索任务的多样化和深入，对于高精度控制阀门的应用也大大增加，对于某些场合，如航天器的电推进系统，其工作时推进剂供给流量比较小，一般为μg/s，因此要求阀门具有很高的控制精度，很好的密封性，很低的功耗，很长的使用寿命，还要求具有很小的体积和质量。国内现有的气体流量、压力调节阀大多是电动、气动、手动等，其体积大、质量重并且结构复杂寿命低，无法满足航空航天需求。

电推进一般采用惰性气体氙和氪作为推进工质，需要从较高的储存压力转换成一个稳定的微小流量，由于储气罐和推进器单元中存在很高的压力差，两者之间高、低压是否可靠隔离，直接关系着推进剂供给单元的结构安全性。近年来，集推进剂高、低压隔离，压力调节与流量控制三种功能为一体的多功能阀门在多个航天器得到应用。调节阀门作为工质供给系统中的核心部件，目前常用的驱动方式诸如电磁比例驱动具有功耗高、体积大的缺点，而压电和磁滞伸缩驱动都存在弹性部件和产生相对滑动的结构，增大了阀门体积并使其使用寿命受影响，与电推进系统的高比冲优势和航天器的长期稳定工作特点相违背，因此开发一种可用于微量气体流量调节的低能耗高稳定阀门具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决电推进的气体供给系统中的调节阀门存在能耗高、体积大、质量重且使用寿命短的问题，进而提供热驱动常闭式微型调节阀门。

本发明所采取的技术方案是：

热驱动常闭式微型调节阀门，包括出口阀体、入口阀体及加热膜；所述出口阀体和入口阀体相互连接，且均设置有轴向贯通的气道，两个气道能够相互连通，通过所述出口阀体和入口阀体之间的连接能够阻断气道连通，所述加热膜包裹在出口阀体和入口阀体外侧，为出口阀体和入口阀体加热，出口阀体和入口阀体加热膨胀后能够使两个气道连通。

电推进流量控制系统，包括热驱动常闭式微型调节阀门及两个刻蚀节流器；所述热驱动常闭式微型调节阀门一端与起源连通，另一端与两个刻蚀节流器连通，所述两个刻蚀节流器的出口分别与推力器的阴极和阳极相连，用于分配阳极和阴极的不同流量。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明利用材料的热膨胀特性，使用两种不同线膨胀系数的材料，在外部加热器的作用下，造成阀门温度变化，从而发生膨胀变形进而使阀门开启和关闭，不同温度下阀门开启程度不同，且受热膨胀变形量产生的变形量差通常在纳米级，因此能够用于精确控制阀门的通流面积，进而实现对微流量的高稳定控制。

2.由于热驱动阀的结构简单，其组成元件数量少，使得本发明具有很小的体积和质量，加热温升速度快，具有低能耗的优势。同时，由于不存在相对滑动的部件，可靠性高。

3.本发明能够满足航天器使用要求。

附图说明

图1是热驱动常闭式微型调节阀门的结构示意图；

图2是本发明出口阀体结构示意图；

图3是本发明入口阀体结构示意图；

图4是热驱动常闭式微型调节阀门不加热时的工作示意图；