微小型一体结构冷气推进器

摘要

本发明公开了属于精密机械和航天推进技术中微型流体控制元件范围的一种用于卫星姿态和位置控制的微小型一体结构冷气推进器。其减压器、截断阀两部分以共用底座、阀座、阀盖和密封薄膜等主要部件组成一体化结构，微小型平面喷管也直接加工在截断阀的气体出口附近。用弹性薄膜和板簧结构代替传统减压器中的弹簧或活塞来实现高压气体的减压和稳压，简化了结构和加工装配工艺、采用滚动式滚珠阀芯的截断原理提高截断阀的控制压力，并借助永磁吸力提供截断阀的密封压紧力和致动器的回复力，结构简单，仅需改变磁极和滚珠阀芯的装配位置，就能将阀门组态为常开或常闭不同类型，使用更加灵活。减压器和滚动式滚珠阀芯截断阀的主要部件采用平面结构和一体化设计，易于向平面微细工艺移植，将各腔体、管道、弹性薄膜和弹性梁、减压阀芯和密封阀芯等与其他结构集成为一体，不需要外装配，进一步减小了器件尺寸，提高集成度和控制精度。

主权项

1.一种微小型一体结构冷气推进器，包含精密机械工艺和平面微细工艺两种工艺制成的微小型一体结构冷气推进器，由微小型减压器、滚动式滚珠阀芯截断阀和微小型平面喷管组成，其特征在于：所述精密机械工艺加工的微小型一体结构冷气推进器的减压器和截断阀并列布置，两部分共用底板(1)、中板3)、顶板(6)和密封薄膜(4)组成一体化结构；密封薄膜(4)在中板(3)上表面，减压器的稳压薄膜(2)同时作为底板(1)和中板(3)之间的密封填料，预紧板簧(5)位于顶板(6)和密封薄膜(4)之间；底板(1)、中板(3)、顶板(6)、稳压薄膜(2)、密封薄膜(4)和预紧板簧(5)均为平面结构；对于减压器部分而言，顶板(6)作为底座，中板(3)作为阀座，底板(1)作为阀盖；顶板(6)中开有减压器的高压气源入口(11)，密封阀芯(12)置于预紧板簧(5)和密封薄膜(4)之间，对准阀座中板(3)上的阀口；减压阀芯(14)位于减压腔(15)内，稳压薄膜(2)和密封薄膜(4)之间；减压腔(15)的侧壁上设有低压气体出口(16)；稳压薄膜(2)夹在底板(1)和中板(3)之间，调压螺母(13)安装在底板(1)中，正对减压阀芯(14)，用于调节稳压薄膜(2)的预变形，从而改变减压腔(15)内的稳定气压值，即调节减压器的输出气压，对于滚动式滚珠阀芯截断阀部分而言，顶板(6)作为阀盖，中板(3)作为阀座，底板(1)作为底座；阀座内的气体入口(18)通过中板(3)上的平面管道(17)，与减压器的低压气体出口(16)相连；滚珠导轨(7)在滑板(8)的两边；固定在顶板(6)和滑板(8)内的永磁钢(9)相互吸引，因此滑板(8)把滚珠阀芯(10)压紧在密封薄膜(4)和气体入口(18)上；密封薄膜(4)将中板(3)内的流体和顶板(6)隔开；平面喷管(19)加工在中板(3)上表面，位于截断阀出口处；所述平面微细工艺加工的微型一体结构冷气推进器，其减压器和截断阀两部分共用底板(1)、中板(3)、顶板(6)三层，该底板(1)、中板(3)、顶板(6)为平面结构，将各腔体、管道、弹性梁和弹性薄膜、减压阀芯和密封阀芯集成在各层上，不需要外装配；对于减压器部分而言，顶板(6)和中板(3)组合形成阀座，底板(1)则作为底座和高压气源入口(11)；预紧板簧(5)、密封阀芯(12)和高压气源入口(11)集成在底板(1)上；稳压薄膜(2)和减压腔(15)集成在顶板(6)上；减压阀芯(14)分成两部分，上半部在顶板(6)内并与稳压薄膜(2)集成在一起，位于减压腔(15)中央，下半部通过一弹性梁支撑(20)固定在中板(3)上，在顶板(6)和中板(3)装配在一起后，这两半部分之间产成弹性预压力，作为减压阀芯(14)整体移动；减压腔(15)与减压阀芯(14)的高度差决定了减压器输出压力，因此不需要为减压器设置阀盖和调压结构；减压腔(15)内的低压气体通过中板(3)上的低压气体出口(16)和底板(1)上的平面管道(17)导出到截断阀；对于截断阀部分而言，顶板(6)、中板(3)、底板(1)分别作为阀盖、阀座和底座；底板(1)上表面的平面管道(17)将减压器的低压气体出口(16)和截断阀的气体入口(18)联通；密封薄膜(4)集成在顶板(6)的下表面，其上装配有滚珠阀芯(10)，通过该密封薄膜(4)压紧或者打开气体入口(18)，实现该截断阀的截断/开启；滚珠阀芯(10)、滚珠导轨(7)、滑板(8)、永磁钢(9)和致动器外置。采用悬涂工艺在各层间的结合表面上制作高分子柔性介质薄膜(21)，保证阀芯与阀座之间的可靠密封，同时充当层间密封介质防止外泄漏，平面喷管(19)位于中板(3)的上表面、截断阀出口处。