微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，包括上殼體組件、下殼體組件和密封組件；所述上殼體組件包括閥芯組件和上殼體；所述下殼體組件包括過濾組件和下殼體；所述密封組件包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)和橡膠膜片，所述橡膠膜片外形為錐臺(tái)形，具有外伸的邊沿，所述邊沿帶有兩道半圓形密封凸起，所述邊沿夾持固定在所述外環(huán)和所述內(nèi)環(huán)之間，通過兩道所述半圓形密封凸起形成雙道冗余密封，所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)采用激光分段平面焊接，所述外環(huán)的外周具有焊接凸起，所述上殼體、所述下殼體和所述焊接凸起焊接在一起，從而通過所述密封組件和所述上殼體組件形成氣腔，通過所述密封組件和所述下殼體組件形成液腔。本發(fā)明的儲(chǔ)液器能用于流體回路，其密封性好、對(duì)壓力反應(yīng)靈敏、重量輕。
【專利說(shuō)明】
微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，屬于航天器熱控制領(lǐng)域，具體應(yīng)用于衛(wèi)星等小型航天器的單相流體回路。
【背景技術(shù)】
[0002]基于機(jī)械栗的單相流體回路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置靈活、魯棒性高以及可繼承性好等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了航天器的熱控難題。由于單相流體回路是一個(gè)封閉系統(tǒng)，當(dāng)溫度變化時(shí)，系統(tǒng)壓力會(huì)急劇變化，一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)壓力降低會(huì)影響栗的工作，而壓力升高超出設(shè)備的耐壓時(shí)會(huì)發(fā)生泄露等安全問題。因此系統(tǒng)中需要加入儲(chǔ)液器，來(lái)抑制流體回路因溫度變化而引起工質(zhì)熱脹冷縮對(duì)流體回路的影響，補(bǔ)償回路在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中工質(zhì)的泄漏，保障流體回路的正常、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，為實(shí)現(xiàn)這一功能，儲(chǔ)液器需具備對(duì)壓力波動(dòng)敏感、重量輕、密封性好等特性。
[0003]在空間站、航天飛機(jī)等大型航天器上，單相流體回路技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，但受限于機(jī)械栗的重量等問題，國(guó)內(nèi)對(duì)單相流體熱控回路在衛(wèi)星中的應(yīng)用尚處于研發(fā)階段，經(jīng)本發(fā)明
【申請(qǐng)人】在一定的范圍內(nèi)檢索，未發(fā)現(xiàn)適用于衛(wèi)星等小型航天器儲(chǔ)液器的相關(guān)專利與設(shè)計(jì)資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:提供一種適用于衛(wèi)星等小型航天器、使用壓力在
0.2Mpa以下且密封性好、對(duì)壓力反應(yīng)靈敏、重量輕的流體回路儲(chǔ)液器。
[0005]本發(fā)明的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器包括上殼體組件、下殼體組件和密封組件；所述上殼體組件包括閥芯組件和上殼體；所述下殼體組件包括過濾組件和下殼體；所述密封組件包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)和橡膠膜片，所述橡膠膜片外形為錐臺(tái)形，具有外伸的邊沿，所述邊沿帶有兩道半圓形密封凸起，所述邊沿夾持固定在所述外環(huán)和所述內(nèi)環(huán)之間，通過兩道所述半圓形密封凸起形成雙道冗余密封，所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)采用激光分段平面焊接，所述外環(huán)的外周具有焊接凸起，所述上殼體、所述下殼體和所述焊接凸起焊接在一起，從而通過所述密封組件和所述上殼體組件形成氣腔，通過所述密封組件和所述下殼體組件形成液腔。
[0006]優(yōu)選所述上殼體上部中軸線處具有氣口部，在所述氣口部裝配閥芯組件組成充氣閥，所述閥芯組件包括閥芯、彈簧和閥座，并按此順序依次裝入所述上殼體氣口部的內(nèi)腔，所述彈簧位于所述閥芯與所述閥座的定位腔內(nèi)，所述閥座焊接在所述上殼體上，所述閥芯組件與所述上殼體氣口部之間采用平面菌狀金屬-非金屬密封結(jié)構(gòu)，所述充氣口處采用目形密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行冗余密封。
[0007]優(yōu)選所述下殼體側(cè)壁包括圓柱部分和與所述橡膠膜片外形配合的錐臺(tái)部分，所述圓柱部分外壁帶有三個(gè)耳形固定凸起，所述錐臺(tái)部分底部中軸線處具有液口部，所述液口部具有出口管，所述過濾組件通過圓形孔板與過濾網(wǎng)點(diǎn)焊而成，并焊接在所述液口部，所述過濾組件的流通面積大于所述出口管的流通面積。
[0008]優(yōu)選所述錐臺(tái)形的母線與軸線的夾角為45° ο
[0009]優(yōu)選所述的橡膠膜片的主體材料為三元乙丙橡膠，并添加錦絲綢作為支撐骨架，所述的橡膠膜片厚度為0.5mm。
[0010]優(yōu)選所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)壁厚相同，所述內(nèi)環(huán)上帶有半圓形凸起，所述外環(huán)上有相應(yīng)的半圓形凹槽，兩者配合壓緊時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述橡膠膜片的夾持固定。
[0011]優(yōu)選所述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)分段平面焊接的每段焊縫長(zhǎng)度在15mm?30mm之間，并沿周向均勾分布。
[0012]優(yōu)選還具有用于安裝在所述液口部和所述氣口部的保護(hù)帽。
[0013]本發(fā)明的有益之處在于:
[0014]1、主要部件的連接方式均為焊接，既提高了密封的可靠性，又降低了產(chǎn)品重量；
[0015]2、在關(guān)鍵密封部位均采用冗余密封設(shè)計(jì)，大大提高了密封的可靠性；
[0016]3、橡膠膜片設(shè)計(jì)為錐臺(tái)形，便于橡膠膜片翻轉(zhuǎn)與恢復(fù)；橡膠膜片材料選用低硬度、高氣密的膠料，采用錦絲綢作為支撐骨架，在提高橡膠膜片強(qiáng)度與氣密性的同時(shí)，降低了膜片厚度，提高了橡膠膜片對(duì)壓力的敏感性與耐疲勞性；
[0017]4、橡膠膜片固定方式為內(nèi)、外環(huán)夾持結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)與外環(huán)采用激光分段平面焊接進(jìn)行定位，在保證可靠定位的同時(shí)，便于裝配與測(cè)試，同時(shí)相對(duì)于螺紋連接，減輕了重量。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為儲(chǔ)液器整體結(jié)構(gòu)剖切圖。
[0019]圖2為上殼體組件結(jié)構(gòu)剖切圖。
[0020]圖3為菌狀密封結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4為密封組件裝配示意圖。
[0022]圖5為內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6為外環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖7為橡膠膜片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖8為下殼體組件裝配示意圖。
[0026]圖9為過濾組件裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]圖1為儲(chǔ)液器整體結(jié)構(gòu)剖切圖，它主要由上殼體組件(1，2，3，4，5，6，7)、下殼體組件(10，12，13)、密封組件(8,9,11)組成，上殼體組件(1，2，3，4，5，6，7)、下殼體組件(10，12，13)、密封組件(8，9，11)通過電子束焊接方式連接，焊縫按照GJB1718A-2005《電子束焊接》I級(jí)執(zhí)行。由于電子束焊焊縫窄，焊接速度快，熱影響區(qū)域小，焊接后既保證了整體氣密，又避免密封組件的橡膠膜片的高溫老化。焊接前，將上殼體組件(1，2，3，4，5，6，7)的上殼體7、下殼體組件(10，12，13)的下殼體10沿密封組件(8，9，11)的焊接定位面(如圖4所示)進(jìn)行裝配，并壓緊外環(huán)8上的焊接凸起(如圖4所示)，然后采用真空電子束焊接將三者沿圓周焊接在一起，這樣通過上殼體7與密封組件(8，9，11)的橡膠膜片11組成氣腔，并通過密封組件(8，9，11)的橡膠膜片11與的下殼體10組成液腔。焊接前要用專用工具將閥芯4打開，再抽真空進(jìn)行焊接，為避免橡膠膜片11的高溫老化，要分段進(jìn)行焊接。焊接完成后，依次在充氣閥的充氣口(圖1中H處)裝入O形密封圈3、堵頭2，擰緊外套螺母1，實(shí)現(xiàn)雙級(jí)密封。儲(chǔ)液器在未接入系統(tǒng)前，要加入保護(hù)帽14防塵。
[0029]圖2為上殼體組件(1，2，3，4，5，6，7)結(jié)構(gòu)剖切圖，上殼體7上部中軸線處具有氣口部，裝配時(shí)，首先將閥芯4、彈簧5依次裝入上殼體7氣口部的內(nèi)腔，然后緩慢旋入閥座6，裝配過程要保證彈簧5置于閥芯4與閥座6的定位腔內(nèi)，最后將閥座6與上殼體7進(jìn)行點(diǎn)焊防松，組成充氣閥(4，5，6，7)。充氣閥(4，5，6，7)的閥芯4與上殼體7之間采用平面菌狀金屬-非金屬密封結(jié)構(gòu)，充氣閥的充氣口處采用目形密封結(jié)構(gòu)(1，2，3)進(jìn)行冗余密封，進(jìn)一步提尚了密封的可靠性。
[0030]圖3為菌狀金屬-非金屬密封結(jié)構(gòu)示意圖，閥芯4主要由銅基體與橡膠硫化粘接而成，充氣后，依靠彈簧5壓縮力及內(nèi)腔壓力將橡膠與上殼體7的菌狀凸起壓緊，實(shí)現(xiàn)密封，將這種密封稱為菌狀金屬-非金屬密封結(jié)構(gòu)。
[0031]通過采用整體焊接及冗余密封的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)氦質(zhì)譜檢測(cè)，在0.2Mpa壓力下，儲(chǔ)液器的外漏率小于10 8Pa.m3/s，完全滿足空間環(huán)境對(duì)外漏率的要求
[0032]圖4為密封組件裝配示意圖，橡膠膜片11的外形為錐臺(tái)形，具有外伸的邊沿，該邊沿帶有兩道半圓形密封凸起。裝配時(shí)，首先將橡膠膜片11邊沿展平放入外環(huán)8內(nèi)，保證邊沿的兩道半圓形密封凸起(如圖7所示)與外環(huán)密封平面充分接觸，然后將內(nèi)環(huán)9套入外環(huán)8內(nèi)，內(nèi)環(huán)9上帶有半圓形凸起(如圖5所示)，外環(huán)8上相應(yīng)有半圓形凹槽(如圖6所示)，依靠專用工具將內(nèi)環(huán)9、外環(huán)8壓緊后進(jìn)行焊接，在實(shí)現(xiàn)對(duì)橡膠膜片11的夾持固定的同時(shí)，通過壓縮橡膠膜片11邊沿的兩道半圓形密封凸起(如圖7所示)，實(shí)現(xiàn)氣腔與液腔的隔離。內(nèi)環(huán)9與外環(huán)8采用激光分段平面焊接(焊接位置如圖4所示)進(jìn)行定位，焊接處內(nèi)環(huán)9與外環(huán)8壁厚一致，為在保證焊接強(qiáng)度的同時(shí)，避免橡膠膜片11高溫老化，每段焊縫長(zhǎng)度在15mm?30mm之間，焊縫沿周向均勾分布。
[0033]密封組件(8，9，11)依靠外環(huán)8與內(nèi)環(huán)9壓緊橡膠膜片11邊沿的兩道半圓形密封凸起(如圖7所示)實(shí)現(xiàn)氣腔同液腔的隔離，這種密封方式為雙道冗余密封，提高了密封可靠性；內(nèi)環(huán)9與外環(huán)8采用激光分段平面焊接(如圖4所示)進(jìn)行定位，激光焊接速度快，熱影響區(qū)域小，分段后可以進(jìn)一步減少熱量積聚，這種焊接方式可以使焊接位置與橡膠膜片11距離最短，在避免焊接余熱損害橡膠膜片11的同時(shí)，保證半圓形密封凸起的壓縮量，進(jìn)一步提高了密封的可靠性。
[0034]通過冗余密封、合理選擇膜片的材料及夾持固定方式，經(jīng)氦質(zhì)譜檢測(cè)，在0.2MPa壓力下，儲(chǔ)液器的內(nèi)漏率小于10 5Pa.m3/s，完全滿足使用要求。
[0035]橡膠膜片11主體材料為三元乙丙橡膠，該橡膠材料具有良好的氣密性，其硬度(邵爾)為50，并采用錦絲綢作為支撐骨架，厚度僅為0.5mm，這種設(shè)計(jì)在保證橡膠膜片11強(qiáng)度與氣密性的同時(shí)，提高了橡膠膜片11對(duì)壓力的敏感性及耐疲勞性。橡膠膜片11外形設(shè)計(jì)為錐臺(tái)形，錐角(母線同軸線的夾角)為45°，在保證氣腔容積的同時(shí)，便于橡膠膜片11翻轉(zhuǎn)與恢復(fù)。
[0036]經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定，在0.0006MPa壓差下，橡膠膜片(11)可以完全翻轉(zhuǎn)與恢復(fù)。
[0037]圖8為下殼體組件裝配示意圖。下殼體7側(cè)壁包括圓柱部分和與橡膠膜片11外形配合的錐臺(tái)部分，圓柱部分外壁帶有三個(gè)耳形固定凸起，錐臺(tái)部分底部中軸線處具有液口部，液口部具有出口管Y，在液口部附近的錐臺(tái)部分具有定位凹槽，裝配時(shí)，先將過濾組件(12，13)定位在定位凹槽內(nèi)，然后在過濾組件(12，13)邊緣采用氬弧焊分段焊接進(jìn)行固定，下殼體10側(cè)壁錐臺(tái)部分的錐角(母線同軸線的夾角)為45°，圓柱部分外壁帶有三個(gè)耳形固定凸起，用于將儲(chǔ)液器固定在回路系統(tǒng)上。圖9為過濾組件(12，13)結(jié)構(gòu)示意圖，它以圓形孔板12為支撐骨架，將一定目數(shù)的過濾網(wǎng)13點(diǎn)焊固定在圓形孔板12上，過濾組件(12，13)焊接在液口部。設(shè)計(jì)時(shí)，要保證過濾組件(12，13)的流通面積要大于出口管Y(如圖1)處的流通面積。
[0038]上述組件裝配完成以后，儲(chǔ)液器使用方式如下:
[0039]1、將儲(chǔ)液器Y處(如圖1)管路采用焊接的方式接入單相熱控流體回路；
[0040]2、卸下O形密封圈3、堵頭2、外套螺母1，借助專用工具，對(duì)儲(chǔ)液器氣腔與液腔同時(shí)抽真空，然后從回路的加注口將工質(zhì)注入儲(chǔ)液器內(nèi)；
[0041]3、利用專用工具從充氣口 H充入一定壓強(qiáng)的氮?dú)猓⒈阂欢螘r(shí)間；
[0042]4、卸掉專用工具，依次在充氣口(圖1中H處)裝入O形密封圈、堵頭，擰緊外套螺母。
[0043]上述步驟完成以后，儲(chǔ)液器依靠氣體的可壓縮性及橡膠半膜的變形，維持流體回路壓力在工作范圍內(nèi)，補(bǔ)償回路在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中工質(zhì)的泄漏，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、補(bǔ)漏的設(shè)計(jì)目的。
[0044]本發(fā)明總?cè)莘e550ml，在0.0006MPa壓差下，橡膠膜片可以完全翻轉(zhuǎn)與恢復(fù)，25°C下在氣腔壓力由0.2MPa降為0.09MPa時(shí)，液體排出量為275ml，外漏率彡10 8Pa.ι?3/8。本發(fā)明應(yīng)用于衛(wèi)星等小型航天器的單相流體回路，也適用于各類閉式低壓流體回路。
[0045]以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:包括上殼體組件、下殼體組件和密封組件；所述上殼體組件包括閥芯組件和上殼體；所述下殼體組件包括過濾組件和下殼體；所述密封組件包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)和橡膠膜片，所述橡膠膜片外形為錐臺(tái)形，具有外伸的邊沿，所述邊沿帶有兩道半圓形密封凸起，所述邊沿夾持固定在所述外環(huán)和所述內(nèi)環(huán)之間，通過兩道所述半圓形密封凸起形成雙道冗余密封，所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)采用激光分段平面焊接，所述外環(huán)的外周具有焊接凸起，所述上殼體、所述下殼體和所述焊接凸起焊接在一起，從而通過所述密封組件和所述上殼體組件形成氣腔，通過所述密封組件和所述下殼體組件形成液腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述上殼體上部中軸線處具有氣口部，所述閥芯組件包括閥芯、彈簧和閥座，在所述氣口部的內(nèi)腔依次裝入所述閥芯、所述彈簧和所述閥座而組成充氣閥，所述彈簧位于所述閥芯與所述閥座的定位腔內(nèi)，所述閥座焊接在所述上殼體上，所述閥芯組件與所述上殼體氣口部之間采用平面菌狀金屬一非金屬密封結(jié)構(gòu)，所述充氣閥的充氣口處采用目形密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行冗余密封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述下殼體側(cè)壁包括圓柱部分和與所述橡膠膜片外形配合的錐臺(tái)部分，所述圓柱部分外壁帶有三個(gè)耳形固定凸起，所述錐臺(tái)部分底部中軸線處具有液口部，所述液口部具有出口管，在所述液口部附近的錐臺(tái)部分上具有定位凹槽，所述過濾組件通過圓形孔板與過濾網(wǎng)點(diǎn)焊而成，并焊接在所述定位凹槽中，所述過濾組件的流通面積大于所述出口管的流通面積。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述錐臺(tái)形的母線與軸線的夾角為45°。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述的橡膠膜片的主體材料為三元乙丙橡膠，并添加錦絲綢作為支撐骨架，所述的橡膠膜片厚度為0.5mmο6.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述外環(huán)與所述內(nèi)環(huán)壁厚相同，所述內(nèi)環(huán)上帶有半圓形凸起，所述外環(huán)上有相應(yīng)的半圓形凹槽，兩者配合壓緊時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述橡膠膜片的夾持固定。7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:所述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)分段平面焊接的每段焊縫長(zhǎng)度在15_?30_之間，并沿周向均勻分布。8.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的微壓響應(yīng)儲(chǔ)液器，其特征在于:還具有用于安裝在所述液口部和所述氣口部的保護(hù)帽。
【文檔編號(hào)】F15B1/12GK105889145SQ201410753573
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月11日
【發(fā)明人】李華, 李業(yè)棟, 陳磊, 黃紅耀, 劉廣續(xù), 趙鼎, 董航
【申請(qǐng)人】西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠