CN109896051B - 局部管理式多孔钛材推进剂管理装置 - Google Patents

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

局部管理式多孔钛材推进剂管理装置

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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