[发明专利]一种卫星贮箱全工况气液分离装置

说明书

一种卫星贮箱全工况气液分离装置，包括上盖板(1)等；多个离心叶片(2)沿周向均匀分布，安装在上盖板(1)、下盖板(3)之间；圆柱腔体(8)安装在上盖板(1)中心，圆柱腔体(8)与离心叶片(2)间的腔体相通；下隔板(4)固定在圆柱腔体(8)下端，导流板(5)沿周向均匀固定在圆柱腔体(8)内壁面上；开孔板(7)安装在上隔板(6)上，开孔板(7)和上隔板(6)安装在圆柱腔体(8)的上端。本发明利用离心力和表面张力驱动流体的原理实现卫星推进剂贮箱微重力环境气液有效分离，避免贮箱排气过程夹液，该装置结构简单，无动部件，易加工，重量轻，可靠性高，可以满足多种空间环境的使用需求。

技术领域

本发明涉及一种卫星贮箱全工况气液分离装置，属于航天技术领域。

背景技术

卫星在轨加注技术可以分为增压式、排气式和贯通式加注等，排气式加注需要通过贮箱的气口排气以保证贮箱内部压力不会持续增高，降低推进剂重复加注的压力。贮箱气口安装气液分离器是排气式在轨加注方式的关键装置，目前国内还没有成熟的气液分离器装置。在地面上气液分离可以通过重力分离、离心分离等技术实现。卫星在轨运行时重力作用消失，表面张力作用显著，贮箱内部无法通过重力作用实现气液分离。地面上使用的离心式气液分离技术基本采用旋转部件或设计螺旋流道实现，旋转部件的增加使卫星推进剂贮箱变成了机电产品，降低了贮箱的可靠性和安全性。螺旋流道式气液分离只能在流量较大的情况下起到分离作用，在流量或压差较小时无法起到分离作用。目前已有的气液分离器是基于表面张力分离，安装在贮箱气体出口管路上，需要单独的安装空间，增加了卫星的成本，安装在贮箱内部用于排气式在轨加注技术的气液分离装置是实现卫星推进剂重复补加的关键。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于卫星排气式在轨加注的气液分离装置，利用不旋转的离心叶片形成间隙射流，产生离心运动实现微重力下的气液分离，同时，锥形吸气腔使气体容易排出，设置的开孔板是微重力下排气阻液的第二道防线，开孔板阻隔下的液体由板式导流结构蓄留和输送至贮箱内部，该装置的安装在推进剂贮箱内部固定在贮箱的气口端，实现推进剂贮箱的排气式在轨加注。

本发明的技术解决方案是：一种卫星贮箱全工况气液分离装置，包括上盖板、离心叶片、下盖板、下隔板、导流板、上隔板、开孔板、圆柱腔体；多个离心叶片沿周向均匀分布，安装在上盖板、下盖板之间；圆柱腔体安装在上盖板中心，圆柱腔体与离心叶片间的腔体相通；下隔板固定在圆柱腔体下端，导流板沿周向均匀固定在圆柱腔体内壁面上；开孔板安装在上隔板上，开孔板和上隔板安装在圆柱腔体的上端；下隔板和上隔板上均设置锥台形凹槽，凹槽底部开口；开孔板上均匀分布若干通孔。

所述的离心叶片为矩形叶片，数量为12～20个，从俯视角度看，在离心叶片与下盖板的交点处的切线与对应的离心叶片之间的夹角的取值范围为30°～60°。

所述的开孔板上的通孔的直径为0.02～0.05mm。

所述的下隔板上的锥台形凹槽的锥角为30°～80°。

所述的上隔板上的锥台形凹槽的锥角为30°～80°。

所述的导流板共有6个，均匀固定在圆柱腔体内部，布置在上隔板和下隔板之间的区域。

所述的上盖板和下盖板均为两个外径相同的平行圆盘结构。

上盖板和下盖板之间的间距为10～30mm。

所述的卫星贮箱全工况气液分离装置的材料为钛合金。

所述卫星贮箱全工况气液分离装置安装在贮箱顶部气口处，气液混合介质从离心叶片的外侧进入离心叶片之间的区域，经离心加速后，推进剂被分离到直径大的区域，气体向离心叶片中心汇集，实现气液分离，气体在下隔板作用下吸入圆柱腔体内部，气体继续通过上隔板和开孔板后排出；圆柱腔体内液体沿导流板继续汇集在圆柱腔体的壁面处。

本发明与现有技术相比具有如下优点：