一種空間噴涂的霧化裝置制造方法
【專利摘要】一種空間噴涂的霧化裝置，包括旋流腔(1)和旋流芯(2)；所述的旋流腔(1)包括進(jìn)口段(3)、收斂段(4)、出口段(5)，旋流芯(2)主體為圓柱型，在圓柱上設(shè)置一個中心孔流道(6)和外圍等間距的四個螺旋引導(dǎo)流道(7)；旋流芯(2)安裝于旋流腔(1)內(nèi)部進(jìn)口段的最里側(cè)即靠近收斂段位置，旋流腔(1)和旋流芯(2)之間通過過盈配合連接固定。
【專利說明】一種空間噴涂的霧化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于空間液體噴涂的噴嘴霧化裝置，適用于在軌對星表設(shè)備噴涂 液體材料，實現(xiàn)對星表設(shè)備的性能改良。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星在軌服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，在軌組裝、在軌構(gòu)建將會成為現(xiàn)實。在軌組裝、在 軌構(gòu)建出的航天器對于星表有溫度熱控的要求。目前，衛(wèi)星設(shè)備的所有熱控涂層都是根據(jù) 其膜厚、輻射/反射特性以及對真空環(huán)境的適應(yīng)性要求在地面進(jìn)行研制、噴涂、固化成膜 后，將設(shè)備組裝再發(fā)射入軌的。而對于在軌組裝、在軌構(gòu)建的航天器，則需要在軌對星表噴 涂熱控涂層。在軌組裝、在軌構(gòu)建之外，空間噴涂還可用于延長衛(wèi)星壽命。比如某星表熱控 涂層或其他設(shè)備涂層在長期冷熱交變、紫外輻射和粒子輻射的作用下性能退化較明顯對衛(wèi) 星總體性能產(chǎn)生了顯著影響，此時通過空間噴涂相應(yīng)的熱控涂層，并通過組分設(shè)計使其在 較短時間內(nèi)固化成膜，則可以大大延長衛(wèi)星的壽命。上述空間應(yīng)用都需要對于星表均勻噴 涂特定的熱控材料、環(huán)境防護(hù)材料，從而使星表具有相應(yīng)的熱控和環(huán)境防護(hù)功能。
[0003] 合適的霧化方式是實現(xiàn)空間噴涂應(yīng)用的核心要素，需要滿足特定的使用環(huán)境要 求，如使用特殊的液體材料、在空間真空條件下工作、需要具備較大的噴射擴(kuò)散角度以及優(yōu) 異的均勻霧化效果等。
[0004] 目前常用的霧化方式主要包括超聲霧化、壓縮霧化、射流霧化以及機(jī)械撞擊霧化 等方式。超聲霧化和壓縮霧化需要向噴嘴輸送壓縮氣體以驅(qū)動霧化液滴定向運動，在真空 中易產(chǎn)生"氣爆"問題。射流霧化無法在真空中應(yīng)用。因此，采用機(jī)械撞擊霧化方式是在空 間真空環(huán)境下應(yīng)用的主要方式。
[0005] 常用的機(jī)械撞擊霧化方式的噴嘴類型主要有直射式噴嘴、離心式噴嘴以及錐型螺 旋式噴嘴。直射式噴嘴是具有一定長徑比的小孔，主要由入口段和收斂段組成，依收斂段形 狀的不同可分為圓柱型、錐型、拋物線型等，雖然其霧化較為均勻，但噴射擴(kuò)散角度較小。離 心式噴嘴的核心部分是渦流器和渦旋室，液體經(jīng)過噴嘴內(nèi)渦流器的切向槽沿切向方向進(jìn)入 渦旋室，在渦旋室中一邊高速旋轉(zhuǎn)一邊做螺旋運動，在收斂通道加速后并在離心力的作用 下從出口噴出，離心式噴嘴具有較大的擴(kuò)散角，但噴射后中心區(qū)域會形成空洞的圓環(huán)形霧 化效果。錐型螺旋式噴嘴構(gòu)型為漸小多匝螺旋線結(jié)構(gòu)，不同層錐體噴射面流線與噴霧組件 軸心的夾角（螺旋角）不同，且角度逐層減小，因而在霧化面可以形成具有相同間距的同心 圓形狀，霧化面一般由2?4個相互連接的同心霧化圓形組成，錐型螺旋式噴嘴容易獲得較 大的噴射擴(kuò)散角，但霧化面不均勻，中空、分束現(xiàn)象比較明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空間噴涂的噴嘴霧化 裝直。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種空間噴涂的霧化裝置，包括旋流腔和旋流芯；所 述的旋流腔包括進(jìn)口段、收斂段、出口段，旋流芯主體為圓柱型，在圓柱上設(shè)置一個中心孔 流道和外圍等間距的四個螺旋引導(dǎo)流道；旋流芯安裝于旋流腔內(nèi)部進(jìn)口段的最里側(cè)即靠近 收斂段位置，旋流腔和旋流芯之間通過過盈配合連接固定。
[0008] 所述的進(jìn)口段和出口段為圓柱型，收斂段為圓錐形。
[0009] 所述的螺旋引導(dǎo)流道的入口與圓柱軸線之間傾斜設(shè)置。
[0010] 傾斜角度范圍為22°?26°。
[0011] 所述的螺旋引導(dǎo)流道截面為類梯形，即截面的上邊和下邊為圓弧段，兩側(cè)邊為直 線段，兩個圓弧段具有同一個圓心。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：
[0013] (1)該噴嘴裝置的功能是在裝置幾何結(jié)構(gòu)的約束下，將高壓液體的壓力能聚集起 來，并轉(zhuǎn)化為液體的動能，同時通過液體與裝置內(nèi)部壁面的多次撞擊發(fā)生破碎霧化，最后按 照要求的速度、擴(kuò)散角、流量以高速液體射流的形式向外部空間噴出。
[0014] 旋流腔的主要作用是把液體的壓力能轉(zhuǎn)化為液體的動能，同時為破碎霧化提供幾 何條件。旋流芯除了增加液體動能及實現(xiàn)液體的破碎霧化作用外，還具有以下作用：旋流芯 中心孔流道保證液體噴射中心區(qū)域的均勻霧化效果；旋流芯外圍螺旋引導(dǎo)流道保證液體噴 射周向區(qū)域（除中心區(qū)域之外的圓環(huán)區(qū)域）的均勻霧化效果，同時保證所需的液體噴射霧 化擴(kuò)散角。
[0015] (2)本發(fā)明中的噴嘴裝置噴射擴(kuò)散角、噴射速度（或流量）等指標(biāo)參數(shù)可根據(jù)實際 需求進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計上具有很強(qiáng)的靈活性。
[0016] (3)本發(fā)明中的霧化方法具有優(yōu)異的均勻霧化效果。
[0017] (4)本發(fā)明中的液體材料從噴嘴裝置噴出后可形成一定的霧化擴(kuò)散角度。
[0018] (5)本發(fā)明中的霧化方法既可以工作在空間真空環(huán)境下，又能夠工作在地面大氣 環(huán)境下，擴(kuò)大了該霧化方法的使用范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明噴嘴裝置構(gòu)型示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明噴嘴裝置剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 如圖1、圖2所示，為本發(fā)明的噴嘴裝置的結(jié)構(gòu)組成圖，噴嘴裝置的一端為液體入 口側(cè)，另一端為液體出口側(cè)，包括：旋流腔1和旋流芯2,旋流腔1主要由三部分組成：進(jìn)口 段3、收斂段4、出口段5。旋流芯2主要包括一個中心孔流道6和外圍等間距的四個螺旋引 導(dǎo)流道7。旋流芯2安裝于旋流腔1內(nèi)部進(jìn)口段的最里側(cè)（靠近收斂段4)，旋流腔1和旋 流芯2之間通過過盈配合連接固定。
[0022] 旋流腔1的進(jìn)口段3和出口段5為圓柱型，收斂段4為圓錐型，截面均為圓形。旋 流腔1的主要作用是把待霧化液體的壓力能轉(zhuǎn)化為液體的動能并為液體的破碎霧化提供 幾何條件。其中，液體的加速過程主要在收斂段4內(nèi)完成。旋流芯2為圓柱型，在圓柱中心 開了一個中心孔流道6,圓柱外圍開了四個螺旋引導(dǎo)流道7,中心孔流道6截面為圓形，螺旋 引導(dǎo)流道7的入口與噴嘴裝置軸線方向呈一定的傾斜角度，截面為類梯形，即截面的上邊 和下邊為圓弧段（具有同一個圓心），兩側(cè)邊為直線段。增大流道傾角可以增加流體的切向 速度，有利于提高噴射擴(kuò)散角，但流道傾角過大會導(dǎo)致霧化面不均勻。流道傾角過小，不利 于提高噴射擴(kuò)散角。本例中傾斜角度范圍為22°?26°。
[0023] 旋流芯中心孔流道6的主要作用是在增加液體動能及實現(xiàn)液體破碎霧化的基礎(chǔ) 上保證液體噴射中心區(qū)域的均勻霧化效果。旋流芯外圍螺旋引導(dǎo)流道7的主要作用是在增 加液體動能及實現(xiàn)液體破碎霧化的基礎(chǔ)上保證液體噴射周向區(qū)域（除中心區(qū)域之外的圓 環(huán)區(qū)域）的均勻霧化效果，同時保證所需的液體噴射擴(kuò)散角。推動液體材料流動的動力源 可以是火工品裝置，也可以是高壓氣源。
[0024] 上述噴嘴裝置由金屬材料制成。待霧化的液體材料可以是一種固液混合材料，固 體材料具有低密度、微細(xì)粒度、大的表面活性等特點，液體助劑材料具有高粘性、低密度等 特點。按照上述描述，本裝置優(yōu)選的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種空間噴涂的霧化裝置，其特征在于：包括旋流腔（1)和旋流芯（2);所述的旋流 腔（1)包括進(jìn)口段（3)、收斂段（4)、出口段（5)，旋流芯⑵主體為圓柱型，在圓柱上設(shè)置 一個中心孔流道（6)和外圍等間距的四個螺旋引導(dǎo)流道（7);旋流芯（2)安裝于旋流腔（1) 內(nèi)部進(jìn)口段的最里側(cè)即靠近收斂段位置，旋流腔（1)和旋流芯（2)之間通過過盈配合連接 固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間噴涂的霧化裝置，其特征在于：所述的進(jìn)口段（3) 和出口段（5)為圓柱型，收斂段（4)為圓錐形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間噴涂的霧化裝置，其特征在于：所述的螺旋引導(dǎo)流 道（7)的入口與圓柱軸線之間傾斜設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空間噴涂的霧化裝置，其特征在于：傾斜角度范圍為 22。?26°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種空間噴涂的霧化裝置，其特征在于：所述的螺旋引 導(dǎo)流道（7)截面為類梯形，即截面的上邊和下邊為圓弧段，兩側(cè)邊為直線段，兩個圓弧段具 有同一個圓心。
【文檔編號】B05B1/34GK104437914SQ201410681910
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李志 , 陳維春, 蒙波, 黃劍斌, 孫玉成, 尹建鳳, 韓旭 申請人:中國空間技術(shù)研究院