CN105115570A - 一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,所述囊式贮箱的壳体内设置皮囊,壳体上端设置向皮囊内补充液体的液口,壳体下端设置向皮囊与壳体之间充气的气口,液口(2)附近设置液口霍尔元件,气口附近设置气口霍尔元件,所述皮囊底部设置n个磁钢;本发明的霍尔元件测量贮箱空、满指示装置可对囊式贮箱进行空、满指示,采用霍尔探头和磁钢,根据磁钢与探头的间距确定是否发出信号,该发明中磁钢和霍尔探头均不与贮存介质接触,不会对介质造成污染,并且霍尔探头和磁钢体积小、质量轻,带来的附加质量较小,同时霍尔探头的信号指示准确,能够实现对贮箱内液体空、满情况进行有效的测试。
Description
技术领域
本发明涉及微重力测量领域,尤其涉及一种基于霍尔元件的囊式贮箱空、满指示装置,用于在微重力环境下贮箱加注和排放即将完成时,发出注满或排空的信号指示。
背景技术
贮箱剩余液体测量是贮箱设计中的难题,由于在空间微重力环境下,液体的分布不规则,无法对液体界面进行准确的测量。囊式贮箱有时要在空间使用时反复加排,在加排过程中需要对贮箱的空、满进行测量,便于加排的开始和停止。目前,国内在轨使用的囊式贮箱还未有空、满指示功能。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种微重力环境下囊式贮箱空、满指示装置,能够克服微重力环境下囊式贮箱空、满指示的难题。
为了解决上述技术问题,本发明是这样实现的:
一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,所述囊式贮箱的壳体内设置皮囊,壳体上端设置向皮囊内补充液体的液口,壳体下端设置向皮囊与壳体之间充气的气口,还包括设置在液口附近的液口霍尔元件,设置在气口附近的气口霍尔元件以及设置在所述皮囊底部的n个磁钢;所述n为不小于5的整数;
所述磁钢设置在所述皮囊底部朝向气口一侧的表面上;其中,以皮囊底部中心为圆心在该表面上划分一个圆形区域,所述圆心处设置一个中心磁钢,该中心磁钢周围设置有两圈沿周均布的磁钢;
所述磁钢的表面覆盖有与所述圆形区域形状和大小相当的压紧膜片,压紧膜片的边缘固连在皮囊上。
进一步的,还包括装配膜片,厚度与磁钢厚度一致,分布在所述圆形区域上没有设置磁钢的部分区域,装配膜片与一侧的皮囊和另一侧的压紧膜片均固定连接。
较佳的,所述压紧膜片和装配膜片采用橡胶材料制成,两者通过高温硫化的方式与皮囊底部固连。
较佳的,所述n取17;中心磁钢的外侧设置的两圈磁钢的个数分别为6和10。
较佳的,所述磁钢直径为6mm。
较佳的,所述磁钢的磁通密度为0.3T。
较佳的,所述皮囊底部的所述圆形区域加工成圆形凹槽的形状,凹槽的深度为磁钢厚度的一半。
本发明具有如下有益效果:
(1)目前国内航天器使用的囊式贮箱均为一次性使用,不需进行反复加排,还未有空、满指示功能,本发明的霍尔元件测量贮箱空、满指示装置可对囊式贮箱进行空、满指示,采用霍尔探头和磁钢,根据磁钢与探头的间距确定是否发出信号,该发明中磁钢和霍尔探头均不与贮存介质接触,不会对介质造成污染,并且霍尔探头和磁钢体积小、质量轻,带来的附加质量较小,同时霍尔探头的信号指示准确,能够实现对贮箱内液体空、满情况进行有效的测试。
附图说明
图1为本发明具有空、满指示装置测量的贮箱结构图;
图2为本发明磁钢的安装示意图;
图3为本发明磁钢分布示意图;
其中,1-液口霍尔元件、2-液口、3-贮箱、4-皮囊、5-磁钢、6-装配膜片、7-压紧膜片、8-气口、9-气口霍尔元件。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,所述囊式贮箱3的壳体内设置皮囊4,壳体上端设置向皮囊4内补充液体的液口2,壳体下端设置向皮囊4与壳体之间充气的气口8,还包括设置在液口2附近的液口霍尔元件1,设置在气口8附近的气口霍尔元件9以及设置在皮囊4底部的n个磁钢5;n为不小于5的整数。
磁钢5设置在皮囊4底部朝向气口8一侧的表面上;其中,以皮囊4底部中心为圆心在该表面上划分一个圆形区域,圆心处设置一个中心磁钢5,该中心磁钢5周围设置有两圈沿周均布的磁钢5。将磁钢5分布在皮囊4底部中心的一个圆形区域内,可保证皮囊4变形时不影响霍尔元件与磁钢5之间互相感应。
磁钢5的表面覆盖有与圆形区域形状和大小相当的压紧膜片7,压紧膜片7的边缘固连在皮囊4上。还包括装配膜片6,厚度与磁钢5厚度一致,分布在所述圆形区域上没有设置磁钢5的部分区域,装配膜片6与一侧的皮囊4和另一侧的压紧膜片7均固定连接,如此可保证磁钢5不会在皮囊4与压紧膜片7之间移动,起到进一步固定磁钢5的作用。压紧膜片7和装配膜片6采用橡胶材料制成,两者通过高温硫化的方式与皮囊4底部固连,如此,可方便的将皮囊4、装配膜片6和压紧膜片7粘连在一起。本实施例中,n取17;中心磁钢5的外侧设置的两圈磁钢5的个数分别为6和10。磁钢5直径为6mm。磁钢5的磁通密度为0.3T。本发明中,皮囊4底部的圆形区域加工成圆形凹槽的形状,凹槽的深度为磁钢5厚度的一半。如此,可保证皮囊4向上和向下运动到极限位置时,到液口霍尔元件1的距离和到气口霍尔元件9的距离一致,不会影响探测的不准确性。
霍尔元件是霍尔探头的敏感元件,是以霍尔效应原理为基础工作的,它能够敏感作用于霍尔片表面的磁感应强度的垂直分量,将磁信号转换为电信号输出。当嵌在皮囊4上的磁钢5接近探头时,探头中的霍尔元件因霍尔效应而使内部电路状态发生改变,由此识别贮箱3的“空”或“满”,由于贮箱3采用钛合金加工制造,因钛合金材料本身无磁性,也不导磁,对磁场无影响,可利用钛合金将半膜上的磁钢5和探头完全隔离。磁钢5安装在皮囊4靠近气腔一侧,不与液体介质接触,因此,不会对贮存的液体介质造成污染。
在贮箱3空、满指示器应用中,在气口8侧,气口霍尔元件9与磁钢5之间的空间填充有空气,空气对磁场无影响;在液口2侧,液口霍尔元件1与磁钢5之间的空间填充有纯净水,纯净水是抗磁性物质,相对磁导率略小于1,纯净水不会对液口霍尔元件1的使用造成太大影响。另外,霍尔元件的工作不受微重力影响,能够在微重力环境下实现贮箱3空、满指示功能。
本发明的指示装置的工作原理如下:
(1)当向贮箱3加注时,皮囊4开始往气口8侧移动,当装在皮囊4上的磁钢5与气口霍尔元件9的间距达到设计距离以内时,气口霍尔元件9发出信号,表示贮箱3加注即将完成,停止加注;
(2)当向贮箱3的气口8进气,贮箱3开始排液时,皮囊4开始离开气口8,向液口2方向移动,同时挤压液腔内的液体,实现贮箱3的排液,当皮囊4上的磁钢5和气口霍尔元件9距离超过设计距离时,气口霍尔元件9信号消失;
(3)当贮箱3继续排液,皮囊4逐渐靠近液口2,皮囊4上的磁钢5与液口霍尔元件1的间距达到设计距离以内时,液口霍尔元件1发出信号,表示贮箱3排液即将完成,停止排液;
(4)当下次给贮箱3加注时,皮囊4离开液口2向气口8移动,当磁钢5与液口霍尔元件1距离超过设计距离时,液口霍尔元件1信号消失。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。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。
Claims (7)
1.一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,所述囊式贮箱(3)的壳体内设置皮囊(4),壳体上端设置向皮囊(4)内补充液体的液口(2),壳体下端设置向皮囊(4)与壳体之间充气的气口(8),其特征在于,还包括设置在液口(2)附近的液口霍尔元件(1),设置在气口(8)附近的气口霍尔元件(9)以及设置在所述皮囊(4)底部的n个磁钢(5);所述n为不小于5的整数;
所述磁钢(5)设置在所述皮囊(4)底部朝向气口(8)一侧的表面上;其中,以皮囊(4)底部中心为圆心在该表面上划分一个圆形区域,所述圆心处设置一个中心磁钢(5),该中心磁钢(5)周围设置有两圈沿周均布的磁钢(5);
所述磁钢(5)的表面覆盖有与所述圆形区域形状和大小相当的压紧膜片(7),压紧膜片(7)的边缘固连在皮囊(4)上。
2.如权利要求1所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,还包括装配膜片(6),厚度与磁钢(5)厚度一致,分布在所述圆形区域上没有设置磁钢(5)的部分区域,装配膜片(6)与一侧的皮囊(4)和另一侧的压紧膜片(7)均固定连接。
3.如权利要求2所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,所述压紧膜片(7)和装配膜片(6)采用橡胶材料制成,两者通过高温硫化的方式与皮囊(4)底部固连。
4.如权利要求1所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,所述n取17;中心磁钢(5)的外侧设置的两圈磁钢(5)的个数分别为6和10。
5.如权利要求1所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,所述磁钢(5)直径为6mm。
6.如权利要求1所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,所述磁钢(5)的磁通密度为0.3T。
7.如权利要求1所述的一种用于微重力环境的囊式贮箱指示装置,其特征在于,所述皮囊(4)底部的所述圆形区域加工成圆形凹槽的形状,凹槽的深度为磁钢(5)厚度的一半。
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