一种气路压力调节装置的制作方法

1.本发明涉及电解制氧系统技术领域，具体为一种应用于载人航天领域的气路压力调节装置。


背景技术：

2.随着航天新技术的不断突破，载人航天器逐渐在月球基地，火星基地及深空探测等领域具有越来越重要的作用。航天器的系统也由非再生系统向再生系统及受控生态系统过渡。因此电解制氧系统的研发越来越受到重视。有效的、低损耗地利用电解制氧系统能够延长航天器使用寿命，减少地面运输供给费用。前期在轨运行的航天器上的电解制氧系统由多个软管连接多种阀门构成，组成复杂，因存在多处管路连接的连接点，系统整体稳定性差，易出现泄漏点。不同尺寸与型号的软管与功能不同的阀门的连接需要多种刚性的安装基座，固定卡箍，管体支架等，使得整体气路系统重量重，占据空间大，使用维护成本高，且软管易老化、对气路系统的使用寿命有较大影响。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，提供一种不易泄漏，集成度高、具有轻量化特点的，易维护的气路压力调节装置。
4.本发明涉及的气路压力调节装置，包括：
5.基座，所述基座内部设置可介质连通主通路和相互独立的支路，与设置于主通路入口的主进气口和设置于支路的出气口；和
6.调压机构,固定安装于基座，介质连通地安装于支路。
7.连接调压机构中各个元件的由不同支路和主通路构成的管路都集成在刚性的基座的内部，由机加工手段加工而成。有效地减少了本气路压力调节装置的重量，显著地节约了安装空间。因为采用了模块化的设置，安装时，只需将各个元件固定安装在所述基座的上的预留的安装位置即可，安装方式是刚性的固定连接，能够保证固定连接牢固可靠，不会轻易脱离造成流通介质的泄漏。在维修时，不用考虑对管路的维修与更换，只需更换损坏的元件即可，降低了维修的难度，减轻了维修工作的强度。
8.根据本发明的一个方面，所述支路分别为封装调压支路、氢气调压支路、氧气调压支路和水箱调压支路；所述封装调压支路的封装调压支路进气口、所述氢气调压支路的氢气调压支路进气口、所述氧气调压支路的氧气调压支路进气口和所述水箱调压支路的水箱调压支路进气口分别与所述主通路的相连通。
9.本发明提供的气路压力调节装置，是用于载人航天器生态系统的电解水制氧系统的气路压力调节装置。具体地，用于实现电解制氧系统中对进入封装供气系统、氢气供气系统、氧气供气系统、水箱供气系统的介质的压力的调节。封装调压支路、氢气调压支路、氧气调压支路和水箱调压支路均与主通路连通，但相互之间独立设置。
10.根据本发明的一个方面，所述调压机构包括封装调压支路组件、氢气调压支路组
件、氧气调压支路组件、水箱调压支路组件，所述封装支路调压组件包括介质密封地、从封装调压支路进气口至封装调压支路出气口依次连接于所述封装调压支路的封装压力调节器、第一电磁阀；封装压力调节器用于调节在封装调压支路中流通的介质的压力。第一电磁阀用于控制从第一电磁阀到封装调压支路出气口之间的封装调压支路的开启和关闭。
11.所述氢气调压支路组件包括介质密封地、从氢气调压支路进气口至氢气调压支路出气口依次连接于所述氢气调压支路的氢气压力调节器、第二电磁阀；氢气压力调节器用于调节在氢气调压支路中流通的介质的压力。第二电磁阀用于控制从第二电磁阀到氢气调压支路出气口之间的氢气调压支路的开启和关闭。
12.所述氧气调压支路组件包括介质密封地、从氧气调压支路进气口至氧气调压支路出气口依次连接于所述氧气调压支路的氧气压力调节器、第三电磁阀；氧气压力调节器用于调节在氧气调压支路中流通的介质的压力。第三电磁阀用于控制从第三电磁阀到氧气调压支路出气口之间的氧气调压支路的开启和关闭。
13.所述水箱调压支路组件包括介质密封地、从水箱调压支路进气口至水箱调压支路出气口依次连接于所述水箱调压支路的水箱压力调节器、第四电磁阀。水箱压力调节器用于调节在水箱调压支路中流通的介质的压力。第四电磁阀用于控制从第四电磁阀到水箱调压支路出气口之间的水箱调压支路的开启和关闭。
14.根据本发明的一个方面，所述封装支路调压组件还包括介质密封地、在所述第一电磁阀与所述封装调压支路出气口之间，连接于所述封装调压支路的封装压力传感器；所述封装压力传感器固定安装于所述基座；所述封装压力传感器用于监测封装调压支路中经过调压后的介质压力。
15.所述氢气调压支路组件还包括介质密封地、在所述第二电磁阀封与所述氢气调压支路出气口之间，连接于所述氢气调压支路的氢气压力传感器；所述氢气压力传感器固定安装于所述基座；所述氢气压力传感器用于监测氢气调压支路中经过调压后的介质压力。
16.所述氧气调压支路组件还包括介质密封地、在所述第三电磁阀与所述氧气调压支路出气口之间，连接于所述氧气调压支路的氧气压力传感器；所述氧气压力传感器固定安装于所述基座；所述氧气压力传感器用于监测氧气调压支路中经过调压后的介质压力。
17.所述水箱调压支路组件还包括介质密封地、在所述第四电磁阀与所述水箱调压支路出气口之间，连接于所述水箱调压支路的水箱压力传感器；所述水箱压力传感器固定安装于所述基座。所述水箱压力传感器用于监测水箱调压支路中经过调压后的介质压力。
18.根据本发明的一个方面，所述封装支路调压组件还包括介质密封地、在所述封装压力调节器与所述第一电磁阀之间，连接于所述封装调压支路的第一手动截止阀；所述第一手动截止阀固定安装于所述基座；所述第一手动截止阀作为封装调压支路的安全元件，设置在封装压力调节器与第一电磁阀之间，处于常开状态，当出现故障时可手动关闭所述第一手动截止阀，切断封装调压支路的供气输入。
19.所述氢气调压支路组件还包括介质密封地、在所述氢气压力调节器与所述第二电磁阀之间，连接于所述氢气调压支路的第二手动截止阀；所述第二手动截止阀固定安装于所述基座；所述第二手动截止阀作为氢气调压支路的安全元件，设置在氢气压力调节器与所述第二电磁阀之间，处于常开状态，当出现故障时可手动关闭所述第二手动截止阀，切断氢气调压支路的供气输入。
20.所述氧气调压支路组件还包括介质密封地、在所述氧气压力调节器与所述第三电磁阀之间，连接于所述氧气调压支路的第三手动截止阀；所述第三手动截止阀固定安装于所述基座；所述第三手动截止阀作为氧气调压支路的安全元件，设置在氧气压力调节器与所述第三电磁阀之间，处于常开状态，当出现故障时可手动关闭所述第三手动截止阀，切断氧气调压支路的供气输入。
21.所述水箱调压支路组件还包括介质密封地、在所述水箱压力调节器与所述第四电磁阀之间，连接于所述水箱调压支路的第四手动截止阀；所述第四手动截止阀固定安装于所述基座。所述第四手动截止阀作为水箱调压支路的安全元件，设置在水箱压力调节器与所述第四电磁阀之间，处于常开状态，当出现故障时可手动关闭所述第四手动截止阀，切断水箱调压支路的供气输入。
22.根据本发明的一个方面，所述氢气调压支路组件还包括介质密封地、在所述氢气压力传感器与所述氢气调压支路出气口之间，连接于所述氢气调压支路的氢气气液单向阀；所述氢气气液单向阀固定安装于所述基座；所述氢气气液单向阀用于防止与氢气调压支路出气口连接的下游装置中的流通介质的逆流进入氢气调压支路，保护氢气调压支路不被腐蚀，延长使用寿命。
23.所述氧气调压支路组件还包括介质密封地、在所述氧气压力传感器与氧气调压支路出气口之间，连接于所述氧气调压支路的氧气气液单向阀；所述氧气气液单向阀固定安装于所述基座。所述氧气气液单向阀用于防止与氧气调压支路出气口连接的下游装置中的流通介质的逆流进入氧气调压支路，保护氧气调压支路不被腐蚀，延长使用寿命。
24.根据本发明的一个方面，所述氢气气液单向阀和所述氧气气液单向阀采用锥面密封结构。
25.锥面密封结构既保证了单向截止功能，又实现了低流阻功能。
26.根据本发明的一个方面，在所述主通路的主进气口与最靠近主进气口的调压支路进气口之间的主通路上，设置与主通路介质连通的气源压力传感器；所述气源压力传感器介质密封地固定安装于所述基座。
27.所述气源压力传感器用于监测进入主进气口的气源的压力。
28.根据本发明的一个方面，在所述主通路的所述主进气口设置与主通路介质连通的双柱塞接头；所述双柱塞接头介质密封地固定安装于所述基座；
29.所述双柱塞接头，作为本发明涉及的气路压力调节装置与气路系统的上游装置的接口。所述双柱塞接头是可以快速插拔的元件，当出现所述气路压力调节装置出现故障时，便于实现所述气路压力调节装置在轨快速更换；
30.在主通路的主进气口一端的双柱塞接头与所述气源压力传感器之间，设置与主通路介质连通的过滤器；所述过滤器固定安装于所述基座。
31.通过所述过滤器可过滤来自气路系统的上游装置的介质，得到满足电解制氧系统的洁净的介质。
32.根据本发明的一个方面，所述气路压力调节装置还包括固定设置于所述基座的一型、二型断接器；在封装调压支路出气口、氢气调压支路出气口介质密封地设置一型断接器，在氧气调压支路出气口、水箱调压支路出气口介质密封地设置二型断接器；
33.调压完成后的介质通过快速断接器与气路系统的下游装置连接，当出现所述气路
压力调节装置出现故障时，便于实现所述气路压力调节装置在轨快速更换；
34.所述基座内腔使用磨粒流工艺加工；
35.本发明涉及的气路压力调节装置所用所述基座采用一体化机加成形技术制成，内部的主通路和支路的内壁使用磨粒流工艺，使本发明涉及的气路压力调节装置具备较好的承力性能及流通能力。
36.所述封装压力调节器、氢气压力调节器、氧气压力调节器和水箱压力调节器采用膜片式结构。采用膜片式结构能够有效地提高调压精度。
37.与现有技术相比，本发明具有以下显著的有益效果：
38.本发明涉及的气路压力调节装置满足新型的在轨更换模块的通用化要求，具备高可靠性，易维护，易更换，以保障空间站能够长期在轨运行，能有效延长航天器的电解制氧系统使用寿命，提升航天器的电解制氧系统功能性能，保证航天器持续地执行任务，从而降低航天器的使用成本，增强航天器对任务需求变化和新技术应用的快速响应能力。
39.使用本发明涉及的气路压力调节装置能够减少70％-80％的安装空间，降低40％-60％的重量，实现了轻量化，能够节约发射成本。显著地降低泄漏率，降低电解制氧系统的气路压力调节装置在轨运行的维护成本。
附图说明
40.图1是本发明的一种实施例的气路压力调节装置的主视结构示意图；
41.图2是本发明的一种实施例的气路压力调节装置的俯视结构示意图；
42.图3是本发明的一种实施例的气路压力调节装置的后视结构示意图；
43.图4是本发明的一种实施例的气路压力调节装置的左视结构示意图；
44.图5是本发明的一种实施例的基座的主视结构示意图；
45.图6是本发明的一种实施例的基座的俯视结构示意图；
46.图7是本发明的一种实施例的基座的后视结构示意图；
47.图8是本发明的一种实施例的基座的j-j向剖视图；
48.图9是本发明的一种实施例的基座的a-a向和g-g向剖视图；
49.图10是本发明的一种实施例的基座的d-d向和f-f向剖视图；
50.图11是本发明的一种实施例的基座的b1-b1向和h1-h1向剖视图；
51.图12是本发明的一种实施例的基座的k-k向剖视图。
52.附图编号：1-封装调压支路组件；11-封装压力调节器；12-第一手动截止阀；13-第一电磁阀；14-封装压力传感器；
53.2-氢气调压支路组件；21-氢气压力调节器；22-第二手动截止阀；23-第二电磁阀；24-氢气压力传感器；25-氢气气液单向阀；
54.3-氧气调压支路组件；31-氧气压力调节器；32-第三手动截止阀；33-第三电磁阀；34-氧气压力传感器；35-氧气气液单向阀；
55.4-水箱调压支路组件；41-水箱压力调节器；42-第四手动截止阀；43-第四电磁阀；44-水箱压力传感器；
56.5-基座；6-气源压力传感器；7-过滤器；8-双柱塞接头；9-一型断接器；10-二型断接器；
57.z-封装调压支路；zi-封装调压支路进气口；z1-封装调压支路第一孔z2-封装调压支路第二孔；z3-封装调压支路第三孔；z4-封装调压支路第四孔；zo-封装调压支路出气口；
58.q-氢气调压支路；qi-氢气调压支路进气口；q1-氢气调压支路第一孔；q2-氢气调压支路第二孔；q3-氢气调压支路第三孔；q4-氢气调压支路第四孔；qo-氢气调压支路出气口；
59.y-氧气调压支路；yi-氧气调压支路进气口；y1-氧气调压支路第一孔；y2-氧气调压支路第二孔；y3-氧气调压支路第三孔；y4-氧气调压支路第四孔；yo-氧气调压支路出气口；
60.s-水箱调压支路；si-水箱调压支路进气口；s1-水箱调压支路第一孔；s2-水箱调压支路第二孔；s3-水箱调压支路第三孔；s4-水箱调压支路第四孔；so-水箱调压支路出气口；
具体实施方式
61.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
62.下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
63.如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一个实施例的气路压力调节装置，包括:
64.基座5，基座5内部设置可介质连通主通路和相互独立的支路，与设置于主通路入口的主进气口和设置于支路的出气口；和
65.调压机构,固定安装于基座5，介质连通地安装于支路。
66.具体地，如图8、图9、图10和图11所示，支路分别为封装调压支路z、氢气调压支路q、氧气调压支路y和水箱调压支路s；封装调压支路z的封装调压支路进气口zi、氢气调压支路q的氢气调压支路进气口qi、氧气调压支路y的氧气调压支路进气口yi和水箱调压支路s的水箱调压支路进气口si分别与主通路的相连通。
67.如图1、图2、图3和图4所示，调压机构包括封装调压支路组件1、氢气调压支路组件2、氧气调压支路组件3、水箱调压支路组件4。
68.封装调压支路组件1包括介质密封地、从封装调压支路进气口zi至封装调压支路z出气口zo依次连接于封装调压支路z的封装压力调节器11、第一手动截止阀12、第一电磁阀13、封装压力传感器14；
69.氢气调压支路组件2包括介质密封地、从氢气调压支路进气口qi至氢气调压支路出气口qo依次连接于氢气调压支路q的氢气压力调节器21、第二手动截止阀22、第二电磁阀23、氢气压力传感器24；
70.氧气调压支路组件3包括介质密封地、从氧气调压支路进气口yi至氧气调压支路出气口yo依次连接于氧气调压支路y的氧气压力调节器31、第三手动截止阀32、第三电磁阀33、氧气压力传感器34；
71.水箱调压支路组件4包括介质密封地、从水箱调压支路进气口si至水箱调压支路
出气口so依次连接于水箱调压支路s的水箱压力调节器41、第四手动截止阀42、第四电磁阀43、水箱压力传感器44；
72.在该实施例中，氢气调压支路组件2还包括介质密封地、在氢气压力传感器24与氢气调压支路出气口qo之间，连接于氢气调压支路q的氢气气液单向阀25；氢气气液单向阀25固定安装于基座5；
73.氧气调压支路组件3还包括介质密封地、在氧气压力传感器34与氧气调压支路出气口yo之间，连接于氧气调压支路y的氧气气液单向阀35；氧气气液单向阀35固定安装于基座5。
74.在该实施例中，氢气气液单向阀25和氧气气液单向阀35采用锥面密封结构。
75.在该实施例中，在主通路的主进气口与最靠近主进气口的调压支路进气口之间的主通路上，设置与主通路介质连通的气源压力传感器6；气源压力传感器6介质密封地固定安装于基座5。
76.在该实施例中，在主通路的主进气口设置与主通路介质连通的双柱塞接头8；双柱塞接头8介质密封地固定安装于基座5；
77.在主通路的主进气口一端的双柱塞接头8与气源压力传感器6之间，设置与主通路介质连通的过滤器7；过滤器7固定安装于基座5。
78.在该实施例中，气路压力调节装置还包括固定设置于基座5的一型断接器9、二型断接器10；在封装调压支路z出气口zo、氢气调压支路出气口qo介质密封地设置一型断接器9，在氧气调压支路出气口yo、水箱调压支路出气口so介质密封地设置二型断接器10；
79.在该实施例中，基座5内腔使用磨粒流工艺加工；
80.封装压力调节器11、氢气压力调节器21、氧气压力调节器31和水箱压力调节器41采用膜片式结构。
81.具体地，如图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，从主通路的主进气口进入该实施例的介质，经过主通路，进入封装调压支路z。在封装调压支路z内的流通路径为，依次通过封装调压支路z进气孔、封装调压支路第一孔z1、封装调压支路第二孔z2、封装调压支路第三孔z3、封装调压支路第四孔z4，从封装调压支路z出气孔流出。从封装调压支路第三孔z3中流出的介质，通过封装调压支路第三孔z3与封装压力传感器14之间的介质通路进入封装压力传感器14中。其中封装调压支路第三孔z3、封装调压支路第四孔z4均介质连通地与第一电磁阀13的内腔相连接。
82.从主通路的主进气口进入该实施例的介质，经过主通路，进入氢气调压支路q。在氢气调压支路q内的流通路径为，依次通过氢气调压支路q进气孔、氢气调压支路第一孔q1、氢气调压支路第二孔q2、氢气调压支路第三孔q3、氢气调压支路第四孔q4，从氢气调压支路q出气孔流出。从氢气调压支路第三孔q3中流出的介质，通过氢气调压支路第三孔q3与氢气压力传感器24之间的介质通路进入氢气压力传感器24中。其中氢气调压支路第三孔q3、氢气调压支路第四孔q4均介质连通地与第二电磁阀23的内腔相连接。
83.从主通路的主进气口进入该实施例的介质，经过主通路，进入氧气调压支路y。在氧气调压支路y内的流通路径为，依次通过氧气调压支路y进气孔、氧气调压支路第一孔y1、氧气调压支路第二孔y2、氧气调压支路第三孔y3、氧气调压支路第四孔y4，从氧气调压支路y出气孔流出。从氧气调压支路第三孔y3中流出的介质，通过氧气调压支路第三孔y3与氧气
压力传感器34之间的介质通路进入氧气压力传感器34中。其中氧气调压支路第三孔y3、氧气调压支路第四孔y4均介质连通地与第三电磁阀33的内腔相连接。
84.从主通路的主进气口进入该实施例的介质，经过主通路，进入水箱调压支路s。在水箱调压支路s内的流通路径为，依次通过水箱调压支路s进气孔、水箱调压支路第一孔s1、水箱调压支路第二孔s2、水箱调压支路第三孔s3、水箱调压支路第四孔s4，从水箱调压支路s出气孔流出。从水箱调压支路第三孔s3中流出的介质，通过水箱调压支路第三孔s3与水箱压力传感器44之间的介质通路进入水箱压力传感器44中。其中水箱调压支路第三孔s3、水箱调压支路第四孔s4均介质连通地与第四电磁阀43的内腔相连接。
85.上述内容仅为本发明的具体技术方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
86.以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。