CN109896051A - 局部管理式多孔钛材推进剂管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,包括一体式多孔隔板与一体式多孔通道。一体式多孔隔板将贮箱分成管理舱与非管理舱,一体式多孔通道位于管理舱内,包括一个液体出口与4根沿贮箱壁面分布的液体收集通道。贮箱工作过程中,一体式多孔隔板用于优先将非管理舱内的液体导入到管理舱内,待非管理舱内液体用完后,气体再进入管理舱。管理舱内的一体式多孔通道用于过滤气体,优先将液体排出贮箱出口,实现液体的不夹气供应。本发明具有质量小、制造工艺简单、气体过滤能力强、液体收集面积大等优点,可作为卫星等宇航产品液体推进剂贮箱中的推进剂管理装置。
Description
技术领域
本发明涉及推进剂管理装置技术领域,具体地,涉及一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,可作为卫星等宇航领域液体推进剂贮箱中的推进剂管理装置。
背景技术
在卫星等宇航产品中,通常采用表面张力贮箱来在轨管理液体推进剂。表面张力贮箱可分为网式表面张力贮箱与板式表面张力贮箱。板式表面张力贮箱无法直接进行地面验证,目前对推进性能要求较高的卫星产品主要采用网式表面张力贮箱。网式表面张力贮箱主要利用筛网构成的封闭通道来过滤气体,实现液体的不夹气供应。常规的网式表面张力贮箱为了有较好的收集面积,通常需要设置多处多孔筛网,每处多孔筛网都需要进行焊接、泡破点测试,之后每个收集器还需要焊接形成液体管理装置,这个过程中工艺非常复杂,测试环节较多,而且多孔筛网与收集器的基体材料经常是不同的,不可避免地会出现一定的不合格率。
与本申请相关的现有技术是CN104533662A,公开了一种厚度不均匀带孔叶片的推进剂管理装置,竖管、叶片、底收集器设置在贮箱壳的内部,叶片安装在竖管上,竖管与底收集器相连接,底收集器安装在贮箱壳内部的下端壁面上。增压口、排气口均安装在贮箱壳的顶部,增压口、排气口分别设置在贮箱壳两边;入口、出液口设置在贮箱壳的底部,入口、出液口分别设置在贮箱壳两边。所述叶片的厚度是不均匀的,其厚度由入口沿竖管方向逐渐减小。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置。
根据本发明提供的一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,包括一体式多孔隔板、一体式多孔通道;
一体式多孔通道与贮箱液口相连通,一体式多孔通道沿贮箱壁面分布,一体式多孔隔板设置在一体式多孔通道的上部,一体式多孔隔板与贮箱壁面连接。
优选地,所述一体式多孔隔板的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。所述一体式多孔通道的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。
优选地,所述粉末烧结的制造过程中,采用造孔剂与钛粉进行均匀混合后得到的混合物作为烧结粉末,所述造孔剂是可挥发性固体颗粒。
优选地,所述一体式多孔隔板的基础壁厚区域的壁厚为0.5至1mm,一体式多孔隔板的外侧区域的壁厚为2至3mm;
所述基础壁厚区域为多孔结构,孔隙率为70%至95%,孔径为40至150μm,对应的酒精泡破点为2000至6000Pa,过网压降不超过0.1MPa。
优选地,所述一体式多孔通道包括液体出口、至少两个粉末冶金多孔式收集通道;
粉末冶金多孔式收集通道与液体出口相连通,所述粉末冶金多孔式收集通道以液体出口为中心相对称分布。
优选地,所述粉末冶金多孔式收集通道的壁厚为0.5至2mm,粉末冶金多孔式收集通道沿贮箱壁面的内壁面分布,粉末冶金多孔式收集通道与所述内壁面的距离为3至6mm;
粉末冶金多孔式收集通道靠近贮箱壁面的一侧的孔隙率70至95%,孔径为20至100μm,对应的酒精泡破点为3000至6500Pa,过网压降不超过0.2MPa。
优选地,所述粉末烧结完成后,液体颗粒度优于25μm。
优选地,所述一体式多孔隔板采用上凸正锥形设计或下凸倒锥设计;
当采用上凸正锥形设计时,一体式多孔通道的上部区域与一体式多孔隔板距离为3至6mm。
优选地,所述粉末冶金多孔式收集通道的截面形状是矩形或三角形。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明质量小、制造工艺简单、气体过滤能力强、液体收集面积大;
2、本发明零件数量少,且零件采用一体化成形制造,结构强度一致性好,抗力学环境能力强。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的一个实施例的整体轴向截面图;
图2为本发明的另一个实施例的整体轴向截面图;
图3为本发明的零组件装配示意图。
图中示出:一体式多孔隔板1;一体式多孔通道2。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
随着粉末冶金技术的发展,可以通过粉末冶金技术精确控制泡破点与过网压降,在此基础上研究基于多孔钛技术的液体管理装置,则很好的克服了传统网式液体管理装置的诸多缺点。本发明克服现有技术的不足,提供一种质量小、制造工艺简单、气体过滤能力强、液体收集面积大的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置。
根据本发明提供的一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,包括一体式多孔隔板1、一体式多孔通道2;一体式多孔通道2与贮箱液口相连通,一体式多孔通道2沿贮箱壁面分布,一体式多孔隔板1设置在一体式多孔通道2的上部,一体式多孔隔板1与贮箱壁面连接,所述连接优选焊接方式连接。
具体地,所述一体式多孔隔板1的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。所述一体式多孔通道2的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。一体式多孔通道2与一体式多孔隔板1均利用多孔钛技术一体成形,后进行机加,然后测试合格后即可与贮箱壳体进行焊接,能够解决传统网式表面张力贮箱工序多、工艺复杂、测试复杂的问题。利用粉末烧结多孔钛技术的特点,实现推进剂管理装置组件的功能性与结构性的集成化设计,通过控制造孔剂及烧结工艺,实现满足使用要求的孔径、泡破点、液体过网压降、洁净度。
具体地,所述粉末烧结的制造过程中,采用造孔剂与钛粉进行均匀混合后得到的混合物作为烧结粉末,所述造孔剂是可挥发性固体颗粒。
具体地,所述一体式多孔隔板1的基础壁厚区域的壁厚为0.5至1mm,一体式多孔隔板1的外侧区域的壁厚为2至3mm;所述基础壁厚区域为多孔结构,孔隙率为70%至95%,孔径为40至150μm,对应的酒精泡破点为2000至6000Pa,过网压降不超过0.1MPa,对应的酒精流速为0.01m/s。通过合理布置造孔剂与基体粉末的比例,可实现较高的孔隙率,即将多孔结构布满整个液体管理装置的结构区域,相对于传统的需要焊接的多孔筛网结构,大幅提高了液体收集面积。相对应的,液体流速可以变得较小,液面更加稳定,压差更容易控制。利用粉末烧结多孔钛技术的特点,合理布置造孔剂与基体粉末的比例,可实现较高的孔隙率,即保证较大的液体流通面积与收集面积。
具体地,所述一体式多孔通道2包括液体出口、至少两个粉末冶金多孔式收集通道;粉末冶金多孔式收集通道与液体出口相连通,所述粉末冶金多孔式收集通道以液体出口为中心相对称分布。优选地,设置有4个对称的粉末冶金多孔式收集通道。
具体地,所述粉末冶金多孔式收集通道的壁厚为0.5至2mm,粉末冶金多孔式收集通道沿贮箱壁面的内壁面分布,粉末冶金多孔式收集通道与所述内壁面的距离为3至6mm;粉末冶金多孔式收集通道靠近贮箱壁面的一侧的孔隙率70至95%,孔径为20至100μm,对应的酒精泡破点为3000至6500Pa,过网压降不超过0.2MPa,对应的酒精流速为0.01m/s。通过合理布置造孔剂与基体粉末的比例,可实现较小的孔径、孔径均匀度与较高的泡破点,可适用于任务剖面复杂、流量要求较大的空间飞行器。利用粉末烧结多孔钛技术的特点,采用均匀而颗粒较小的造孔剂,可实现较小的孔径、孔径均匀度与较高的泡破点。
具体地,所述粉末烧结完成后,液体颗粒度优于25μm。
具体地,所述一体式多孔隔板1采用上凸正锥形设计或下凸倒锥设计;当采用上凸正锥形设计时,一体式多孔通道2的上部区域与一体式多孔隔板1距离为3至6mm。
具体地,所述粉末冶金多孔式收集通道的截面形状是矩形或三角形。常规的网式推进剂管理装置结构复杂,多次装配焊接,造成较多的应力集中点,而本发明采用了尽可能多的一体化结构,大大的减少了焊接过程,抗力学环境能力强。推进剂管理装置只包含两个零件,一体化多孔隔板与一体化多孔通道,结构强度一致性好,抗力学环境能力强。
如图2所示,为本发明的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置的基本结构形式,它由一体式多孔隔板1与一体式多孔通道2构成。其中,一体式多孔隔板1将贮箱分成管理舱与非管理舱,一体式多孔通道2位于管理舱内,包括一个液体出口与4根沿贮箱壁面分布的液体收集通道。贮箱工作过程中,一体式多孔隔板1用于优先将非管理舱内的液体导入到管理舱内,待非管理舱内液体用完后,气体再进入管理舱。管理舱内的一体式多孔通道2用于过滤气体,优先将液体排出贮箱出口,实现液体的不夹气供应。
一体式多孔隔板1与一体式孔通道2均采用粉末烧结技术成形,之后利用机械加工方法加工至零件尺寸,然后清洗,测试,合格之后一体式多孔通道2与贮箱液口焊接,之后一体式多孔隔板1与一体式多孔通道2顶端及壳体焊接。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,包括一体式多孔隔板(1)、一体式多孔通道(2);
一体式多孔通道(2)与贮箱液口相连通,一体式多孔通道(2)沿贮箱壁面分布,一体式多孔隔板(1)设置在一体式多孔通道(2)的上部,一体式多孔隔板(1)与贮箱壁面连接。
2.根据权利要求1所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述一体式多孔隔板(1)的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。
3.根据权利要求1所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述一体式多孔通道(2)的材料采用钛合金TC4,通过粉末烧结进行一体成形制造。
4.根据权利要求2或3所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述粉末烧结的制造过程中,采用造孔剂与钛粉进行均匀混合后得到的混合物作为烧结粉末,所述造孔剂是可挥发性固体颗粒。
5.根据权利要求1所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述一体式多孔隔板(1)的基础壁厚区域的壁厚为0.5至1mm,一体式多孔隔板(1)的外侧区域的壁厚为2至3mm;
所述基础壁厚区域为多孔结构,孔隙率为70%至95%,孔径为40至150μm,对应的酒精泡破点为2000至6000Pa,过网压降不超过0.1MPa。
6.根据权利要求1所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述一体式多孔通道(2)包括液体出口、至少两个粉末冶金多孔式收集通道;
粉末冶金多孔式收集通道与液体出口相连通,所述粉末冶金多孔式收集通道以液体出口为中心相对称分布。
7.根据权利要求6所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述粉末冶金多孔式收集通道的壁厚为0.5至2mm,粉末冶金多孔式收集通道沿贮箱壁面的内壁面分布,粉末冶金多孔式收集通道与所述内壁面的距离为3至6mm;
粉末冶金多孔式收集通道靠近贮箱壁面的一侧的孔隙率70至95%,孔径为20至100μm,对应的酒精泡破点为3000至6500Pa,过网压降不超过0.2MPa。
8.根据权利要求4所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述粉末烧结完成后,液体颗粒度优于25μm。
9.根据权利要求1所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述一体式多孔隔板(1)采用上凸正锥形设计或下凸倒锥设计;
当采用上凸正锥形设计时,一体式多孔通道(2)的上部区域与一体式多孔隔板(1)距离为3至6mm。
10.根据权利要求6所述的局部管理式多孔钛材推进剂管理装置,其特征在于,所述粉末冶金多孔式收集通道的截面形状是矩形或三角形。
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