本發(fā)明涉及一種手電一體溫度調(diào)節(jié)閥，應(yīng)用于載人航天器溫控系統(tǒng)流體回路領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、載人航天器溫控流體回路系統(tǒng)是航天器的重要分系統(tǒng)，承擔(dān)航天員與設(shè)備的環(huán)境控制，溫度調(diào)節(jié)閥是整個流體回路的關(guān)鍵單機，需求的溫度調(diào)節(jié)閥需要需有很高的壽命和可靠性，其本身的性能直接關(guān)系溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2、目前現(xiàn)有的電動調(diào)節(jié)閥采用套筒或單座形式的調(diào)節(jié)零件，在軌時無法實現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)下的手動操作動能，產(chǎn)品在軌可靠性低；同時手自一體的閥門重量和體積較大，串聯(lián)到系統(tǒng)中流阻大，調(diào)節(jié)精度較低。為解決載人航天器溫度調(diào)節(jié)閥的壽命和可靠性低問題，同時提高流體回路系統(tǒng)自動控制精度，需開發(fā)一種可靠性高、重量、體積小和流阻低的手電一體驅(qū)動的溫度調(diào)節(jié)閥。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種手電一體溫度調(diào)節(jié)閥，解決載人航天器用溫度調(diào)節(jié)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種手電一體溫度調(diào)節(jié)閥，包括：驅(qū)動反饋監(jiān)測組件、閥體、手電分體驅(qū)動組件、調(diào)節(jié)機構(gòu)組件、閥蓋、密封罩、蓋板組件和電連接器；

3、驅(qū)動反饋監(jiān)測組件通過法蘭安裝在閥體的安裝孔內(nèi)，手電分離驅(qū)動組件一端安裝在驅(qū)動反饋監(jiān)測組件的輸出軸上，另一端穿過閥體內(nèi)孔與調(diào)節(jié)機構(gòu)組件連接；在閥體上設(shè)置第二密封圈保證手電分離驅(qū)動組件轉(zhuǎn)動過程的密封；閥蓋與閥體通過法蘭螺釘連接，在兩者連接處設(shè)置第一密封圈，形成密封的液腔，將調(diào)節(jié)機構(gòu)組件包在密封腔內(nèi)；密封罩通過法蘭固定在閥體上，限制驅(qū)動反饋監(jiān)測組件的軸向和周向自由度，同時設(shè)置密封圈，實現(xiàn)密封罩與閥體之間的密封；蓋板組件安裝在閥體上，并采用密封墊密封后形成密封腔，為驅(qū)動反饋監(jiān)測組件和手電分體驅(qū)動組件提供工作環(huán)境；密封罩和閥體上安裝電連接器，用于驅(qū)動反饋監(jiān)測組件的供電控制和位置監(jiān)測；手電一體溫度調(diào)節(jié)閥通過閥蓋的管路與外部系統(tǒng)液路連接，通過電連接器與上位機控制系統(tǒng)連接；當(dāng)系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)溫度時，發(fā)送控制信號給驅(qū)動反饋監(jiān)測組件使其轉(zhuǎn)動，并帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)組件轉(zhuǎn)動，與閥蓋配合實現(xiàn)調(diào)節(jié)主、旁路流量調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)溫度的調(diào)節(jié)。

4、所述驅(qū)動反饋監(jiān)測組件包括：步進電機組件、減速組件、電位器組件、擴口銷、第一安裝螺釘和第二安裝螺釘；步進電機組件殼體通過電機安裝法蘭與減速組件的殼體一端的安裝法蘭定位，并通過第一安裝螺釘固定；減速組件殼體另一端法蘭通過第二安裝螺釘與電位器組件的安裝法蘭定位和連接；減速組件轉(zhuǎn)動部位的輸出軸端設(shè)置四方凸臺，用于傳遞力矩，同時減速組件輸出軸與電位器組件的轉(zhuǎn)軸通過擴口銷連接，實現(xiàn)軸向定位傳遞力矩；整個驅(qū)動反饋監(jiān)測組件通過減速組件的法蘭與閥體實現(xiàn)軸向和徑向定位和固定。

5、所述步進電機組件根據(jù)工作要求采用兩相、四相或其他形式機構(gòu)；減速組件根據(jù)工作要求采用齒輪減速機構(gòu)或諧波減速機構(gòu)，或采用齒輪減速機構(gòu)和諧波減速機構(gòu)的組合形式實現(xiàn)減速比的調(diào)節(jié)。

6、所述手電分體驅(qū)動組件用于溫度調(diào)節(jié)閥電動自動控制和手動控制功能的切換，包括閥桿、固定扳手和活動扳手；其中閥桿一端設(shè)置用于連接調(diào)節(jié)機構(gòu)組件的銷孔和定位凸臺，閥桿另一端設(shè)置四方凸臺，并插入固定扳手上的連接四方孔中，實現(xiàn)兩個零件的軸向定位和周向限位，進行力矩傳遞，同時固定扳手上設(shè)置矩形凸臺，用于與活動扳手連接；活動扳手上設(shè)置用于傳遞力矩的開口槽和矩形槽；當(dāng)活動扳手從側(cè)面插入反饋監(jiān)測組件和固定扳手時，開口槽與減速組件輸出軸端四方凸臺配合，矩形槽和固定扳手矩形凸臺配合，安裝到位后將反饋監(jiān)測組件和手電分體驅(qū)動組件連接一體，用于力矩傳遞，閥桿穿過閥體后，再通過第二密封圈保證動密封。

7、當(dāng)采用電動驅(qū)動來控制系統(tǒng)溫度時，保持活動扳手插入固定扳手，反饋監(jiān)測組件與閥桿連成一體，當(dāng)反饋監(jiān)測組件接收到上位機的信號時，驅(qū)動閥桿帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)組件進行系統(tǒng)主旁路流量調(diào)節(jié)，同時通過電位器組件反饋閥桿的位置，再經(jīng)過上位機的解碼得到溫度調(diào)節(jié)閥實際的開度；當(dāng)電動失效或需采用手動驅(qū)動來控制系統(tǒng)溫度時，將將活動扳手取出，反饋監(jiān)測組件與手電分體驅(qū)動組件分離，此時扳動固定扳手驅(qū)動閥桿帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)組件進行系統(tǒng)主旁路流量調(diào)節(jié)，實現(xiàn)手動驅(qū)動控制，完成試驗后將活動扳手插入切換至電動驅(qū)動模式。

8、所述調(diào)節(jié)機構(gòu)組件為緊湊式扁平盤式結(jié)構(gòu)，由彈簧座、彈簧、滑盤組成；彈簧座為帶中心孔的階梯軸，安裝在閥桿定位凸臺處，用于彈簧端頭的定位和安裝；彈簧另一端安裝在滑盤上；滑盤上設(shè)置介質(zhì)入口流道、介質(zhì)主路出口流道和介質(zhì)旁路出口流道，其中介質(zhì)主路出口流道和介質(zhì)旁路出口流道結(jié)構(gòu)呈三角形窗口，沿轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向延伸，用于調(diào)節(jié)閥門的流通面積進而調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，主路通道和旁路通道結(jié)構(gòu)相同，延伸方向相反；彈簧安裝后，將滑盤壓在閥蓋上，同時由彈簧提供密封力，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)閥的內(nèi)密封。

9、所述閥蓋與閥體在法蘭處定位，并通過緊固件連接固定；閥蓋與閥體之間通過第一密封圈實現(xiàn)密封；閥體與閥桿之間通過第二密封圈密封，閥蓋安裝后形成密封的液腔；閥蓋由入口流道、主路流道、旁路流道和閥座構(gòu)成，其中介質(zhì)由入口流道進入閥蓋后，流經(jīng)閥座的入口通道進入密封的液腔，經(jīng)過調(diào)節(jié)機構(gòu)組件后再通過閥座的主路通道和旁路通道分別流出至主路流道和旁路流道。

10、所述閥蓋的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)根據(jù)實際工況進行一體或分體加工；當(dāng)需求壽命相對短時，閥蓋使用鋁合金一體加工，在閥座上開有平面凸臺，平面凸臺上采用陽極化處理，提高表面硬度；當(dāng)需求壽命相對長時，閥座進行分體加工，并選擇擦系數(shù)小的材料，包括金屬、非金屬或者組合復(fù)合材料；分體加工后采用第三密封圈保證外密封，采用密封墊隔離主路和旁路流道，保證內(nèi)密封。

11、所述滑盤通過彈簧壓緊在平面凸臺上，提供初始的密封力，用電動或手動驅(qū)動閥桿時，閥桿帶動滑盤在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動，此時滑盤的介質(zhì)主路出口流道與閥蓋的主路通道配合，滑盤的介質(zhì)旁路出口流道與閥蓋的旁路通道配合，在不同角度形成不同的節(jié)流面積，實現(xiàn)系統(tǒng)流量分配調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度。

12、當(dāng)設(shè)備串入系統(tǒng)后工作時，介質(zhì)由閥蓋入口流入，通過閥蓋內(nèi)部流道，流進密封的液腔，流經(jīng)滑盤異形窗口和閥座的主、旁路出口流道，再經(jīng)閥蓋出口流出；若系統(tǒng)中溫度需要降低時，即增大主路的流量，驅(qū)動閥桿帶動滑盤轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)主路開度增大，增大節(jié)流面積進而增大流量；若系統(tǒng)中溫度需要提高時，即減小主路的流量，驅(qū)動閥桿帶動滑盤轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)主路開度減小，減小節(jié)流面積進而減小流量；

13、當(dāng)采用電動控制時，上位機發(fā)送脈沖信號給驅(qū)動反饋監(jiān)測組件，驅(qū)動閥桿反饋溫度調(diào)節(jié)閥的開度值，根據(jù)系統(tǒng)溫度和溫度調(diào)節(jié)閥反饋的開度采用pid控制技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)溫度的自動控制；當(dāng)采用手動控制時，打開蓋板組件，取出活動扳手，將驅(qū)動反饋監(jiān)測組件與閥桿分離，此時采用固定板手驅(qū)動閥桿調(diào)節(jié)閥門開度，實現(xiàn)系統(tǒng)溫度的手動控制；需再次啟用電動驅(qū)動時，將活動扳手插入原位置，即將驅(qū)動反饋監(jiān)測組件與閥桿連接，進入電動控制模式。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

15、(1)現(xiàn)有常用溫度調(diào)節(jié)閥壽命可靠性低，本發(fā)明設(shè)計的手電一體溫度調(diào)節(jié)閥，具備手動備份功能，可實現(xiàn)電動和手動驅(qū)動快速切換，兩者互不影響，具有很高的可靠性。

16、(2)現(xiàn)有溫度調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)、體積較大，本發(fā)明具備一體式驅(qū)動反饋監(jiān)測組件和扁平式調(diào)節(jié)機構(gòu)組件，集成化程度高，重量體積小，可根據(jù)方案實現(xiàn)模塊化設(shè)計。