CN106731025A - 静态旋流式高效低流阻气泡分离器 - Google Patents

Abstract

为了解决现有静态旋流离心式气泡分离器分离效率较低的问题，本发明提供了一种静态旋流式高效低流阻气泡分离器，包括壳体和孔板；所述孔板安装在壳体内；所述壳体上设置有工作介质入口；其特征在于：所述孔板设置在壳体的工作介质入口处，孔板入口径向截面中心与壳体入口中心轴线具有偏置距离△L，孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线具有偏置角度α。

Description

静态旋流式高效低流阻气泡分离器

技术领域

本发明涉及一种气泡分离器，特别涉及一种空间微重力领域用静态旋流式高效低流阻气泡分离器。

背景技术

在大多数载人航天工作介质回路系统中，当工作介质中的气泡达到一定浓度，会对循环泵、热交换器等设备造成损坏，同时，气泡还会影响传感器的工作，导致仪表读数失准。为提高空间站某驱动回路系统的使用寿命、工作可靠性，需要将系统循环液体中夹杂或产生的气泡分离、排出。

离心式气泡分离器主要分为动态旋流和静态旋流，动态旋流离心式气泡分离器在运转时会产生较大的振动及噪声，体积、质量较大，而且需要额外的电能，连续工作时间有限，可靠性与被动式分离器相比较低。相比之下，静态旋流离心式气泡分离器不需要额外的电能，通过入口压力及流量靠导向结构使介质产生旋流，振动及噪声、体积、质量相对较小，但分离效率也相对较低。

发明内容

为了解决现有静态旋流离心式气泡分离器分离效率较低的问题，本发明提供了一种静态旋流式高效低流阻气泡分离器。

本发明解决上述问题的技术方案为：

静态旋流式高效低流阻气泡分离器，包括壳体和孔板；所述孔板安装在壳体内；所述壳体上设置有工作介质入口；其特殊之处在于：所述孔板设置在壳体的工作介质入口处，孔板入口径向截面中心与壳体入口中心轴线具有偏置距离△L，孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线具有偏置角度α。

基于上述基本技术方案，本发明还作出以下优化和/或限定：

上述△L由具体结构确定，没有确定的范围，原则是孔板入口应尽量与壳体内腔圆台锥面相切，即使不相切，偏差越小越好；α的较佳取值范围为1°≤α≤8°。最优的，孔板的入口与壳体内腔圆台锥面相切，α＝2°时，分离效率最高。

上述气泡分离器还包括固定安装在壳体上端的盖板；所述盖板的下端设置有集气罩便于对气泡进行收集。

上述工作介质入口位于壳体下方侧壁上；所述壳体侧壁上设置有液体工作介质出口，工作介质出口的最低点高于集气罩的最低点，这样设置有利于减小气泡逃逸的机率，以增大分离器的集气能力，进一步提高分离效率。

上述气泡分离器还包括与盖板相连的排气阀；所述排气阀与壳体内腔连通，用于将分离器内腔中分离出的气泡排出。

上述盖板上端设置有沿轴向向外伸出的圆筒结构，圆筒结构的径向开设有通孔；所述排气阀的一端通过导向钉限位于所述圆筒结构内；导向钉位于所述通孔内，导向钉与排气阀固连，整体能够沿所述圆筒结构的轴向移动。由于排气阀能够沿盖板的圆筒机构移动，工作时，可手动推拉排气阀，使得分离器内腔中心轴线上不同位置的气泡及时排出，进一步提高分离器的排出能力和效率。

上述排气阀的气体入口端的下端面为内凹式锥面或圆弧面，以利于气泡的吸附和排出。

上述壳体的内腔为圆台结构，工作介质入口段为圆台小端。

为了进一步提高气泡的收集效率，上述集气罩为圆弧形结构、圆锥形结构或者上端为圆弧下端为圆锥的结构。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)本发明采用双偏置喷射式孔板，即孔板的入口径向截面中心与壳体的入口中心轴线偏置一定距离△L，孔板的入口中心轴线与壳体入口中心轴线偏置一定角度α，流阻小，能够有效增加气泡的分离动能，极大地提高了分离和排气效率。

2)本发明采用在盖板下端设置有集气罩，能够减小气泡逃逸的机率，增大了分离器的集气能力。

3)本发明将液体工作介质出口设置在盖板集气罩外侧的后端(即远离工作介质入口的侧壁处)，进一步减小了气泡逃逸的机率，进一步增大分离器的集气能力。

4)本发明采用推拉伸缩式排气结构设计，排气阀可在导向钉的限位下沿盖板的圆筒结构的轴向移动，使得排气阀的气体入口端能够位于分离器内腔中心轴线的各个位置上，排出中心轴线各个位置的气泡，提高分离器的排气能力和排气效率。

5)本发明的排气阀的气体入口端的下端面采用内凹式锥面或圆弧面设计，有利于气泡的吸附、排出。

附图说明

图1是本发明的静态旋流式高效低流阻气泡分离器结构示意图；

图2是本发明的双偏置喷射式孔板结构示意图；

图3是本发明的钟罩式盖板结构示意图。

其中，1-排气阀、2-孔板、3-壳体、4-盖板、5-第一密封圈、6-第二密封圈、7-导向钉。

具体实施方式

图1所示为本发明所提供的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，它主要包括壳体3、盖板4、孔板2、排气阀1、密封圈(5、6)、导向钉7。

壳体3内腔为圆台结构，下端小，上端大。壳体3侧壁下方设置工作介质入口，壳体3侧壁上方设置有液体工作介质出口。

盖板4通过螺钉与壳体3连接，接合处采用第一密封圈5进行密封；图3所示为本发明的盖板的几种不同结构形式，盖板4采用钟罩式结构设计，盖板4的下端带有圆弧形(如图a所示)、圆锥形(如图b所示)或者圆弧加圆锥结构(如图c所示)的集气罩，有利于气泡的收集。

孔板2安装在壳体内，并位于工作介质入口处；孔板2采用双偏置喷射式孔板，如图2所示，孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线为异面直线，孔板在入口处的径向截面中心与壳体入口中心轴线偏置一定距离△L，孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线偏置一定角度α，有效增加了气泡的分离动能。

排气阀1通过导向钉7限位于盖板4上端的圆筒结构内，排气阀1与盖板4的接合处采用第二密封圈6进行密封。盖板4的上端中部沿轴线设置有圆筒结构，圆筒结构的径向设置有通孔，导向钉7位于该通孔内，导向钉7与排气阀1固连，导向钉与排气阀整体能够在圆筒结构径向的通孔内沿圆筒结构轴向移动(图1中所示为上下移动)。在移动过程中，排气阀1的气体入口端能够位于分离器内腔轴向的不同位置，使用时可手动推拉排气阀1以改变不同的排气位置，从而有效解决不同位置气泡的排出问题，同时排气阀1的气体入口端的下端面采用内凹式锥面或内凹式圆弧面设计，有利于气泡的吸附、排出。

本发明工作原理：液体工作介质从壳体3内腔的锥形下端工作介质入口切向流入，经过孔板2后螺旋向上流动，内部气体因离心力小而汇聚在壳体3内腔锥形上端中部，少量气体在液体工作介质中表现为气泡。当气液混合物到达分离器上端(出口一侧)时，气体经由上端盖板4上的排气阀1放出，液体工作介质则由壳体3内腔锥形上端侧面上的液体工作介质出口切向流出。

Claims (9)

1.静态旋流式高效低流阻气泡分离器，包括壳体和孔板；所述孔板安装在壳体内；所述壳体上设置有工作介质入口；其特征在于：所述孔板设置在壳体的工作介质入口处，孔板入口径向截面中心与壳体入口中心轴线具有偏置距离△L，孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线具有偏置角度α。

2.根据权利要求1所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：孔板入口中心轴线与壳体入口中心轴线之间的偏置角度α的取值范围为1°≤α≤8°。

3.根据权利要求1所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述气泡分离器还包括固定安装在壳体上端的盖板；所述盖板的下端设置有集气罩。

4.根据权利要求1所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述工作介质入口位于壳体下方侧壁上；所述壳体侧壁上设置有液体工作介质出口，工作介质出口的最低点高于集气罩的最低点。

5.根据权利要求3所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述气泡分离器还包括与盖板相连的排气阀；所述排气阀与壳体内腔连通。

6.根据权利要求5所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述盖板上端设置有沿轴向向外伸出的圆筒结构，圆筒结构的径向开设有通孔；所述排气阀的一端通过导向钉限位于所述圆筒结构内；导向钉位于所述通孔内，导向钉与排气阀固连，整体能够沿所述圆筒结构的轴向移动。

7.根据权利要求5或6所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述排气阀的气体入口端的下端面为内凹式锥面或圆弧面。

8.根据权利要求1所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述壳体的内腔为圆台结构，工作介质入口段为圆台小端。

9.根据权利要求3所述的静态旋流式高效低流阻气泡分离器，其特征在于：所述集气罩为圆弧形结构、圆锥形结构或者上端为圆弧下端为圆锥的结构。