本發(fā)明涉及一種氣泡分離器，特別涉及一種空間微重力領(lǐng)域用靜態(tài)旋流式高效低流阻氣泡分離器。

背景技術(shù)：

在大多數(shù)載人航天工作介質(zhì)回路系統(tǒng)中，當(dāng)工作介質(zhì)中的氣泡達(dá)到一定濃度，會(huì)對(duì)循環(huán)泵、熱交換器等設(shè)備造成損壞，同時(shí)，氣泡還會(huì)影響傳感器的工作，導(dǎo)致儀表讀數(shù)失準(zhǔn)。為提高空間站某驅(qū)動(dòng)回路系統(tǒng)的使用壽命、工作可靠性，需要將系統(tǒng)循環(huán)液體中夾雜或產(chǎn)生的氣泡分離、排出。

離心式氣泡分離器主要分為動(dòng)態(tài)旋流和靜態(tài)旋流，動(dòng)態(tài)旋流離心式氣泡分離器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)及噪聲，體積、質(zhì)量較大，而且需要額外的電能，連續(xù)工作時(shí)間有限，可靠性與被動(dòng)式分離器相比較低。相比之下，靜態(tài)旋流離心式氣泡分離器不需要額外的電能，通過(guò)入口壓力及流量靠導(dǎo)向結(jié)構(gòu)使介質(zhì)產(chǎn)生旋流，振動(dòng)及噪聲、體積、質(zhì)量相對(duì)較小，但分離效率也相對(duì)較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有靜態(tài)旋流離心式氣泡分離器分離效率較低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種靜態(tài)旋流式高效低流阻氣泡分離器。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案為：

靜態(tài)旋流式高效低流阻氣泡分離器，包括殼體和孔板；所述孔板安裝在殼體內(nèi)；所述殼體上設(shè)置有工作介質(zhì)入口；其特殊之處在于：所述孔板設(shè)置在殼體的工作介質(zhì)入口處，孔板入口徑向截面中心與殼體入口中心軸線具有偏置距離△L，孔板入口中心軸線與殼體入口中心軸線具有偏置角度α。

基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還作出以下優(yōu)化和/或限定：

上述△L由具體結(jié)構(gòu)確定，沒(méi)有確定的范圍，原則是孔板入口應(yīng)盡量與殼體內(nèi)腔圓臺(tái)錐面相切，即使不相切，偏差越小越好；α的較佳取值范圍為1°≤α≤8°。最優(yōu)的，孔板的入口與殼體內(nèi)腔圓臺(tái)錐面相切，α＝2°時(shí)，分離效率最高。

上述氣泡分離器還包括固定安裝在殼體上端的蓋板；所述蓋板的下端設(shè)置有集氣罩便于對(duì)氣泡進(jìn)行收集。

上述工作介質(zhì)入口位于殼體下方側(cè)壁上；所述殼體側(cè)壁上設(shè)置有液體工作介質(zhì)出口，工作介質(zhì)出口的最低點(diǎn)高于集氣罩的最低點(diǎn)，這樣設(shè)置有利于減小氣泡逃逸的機(jī)率，以增大分離器的集氣能力，進(jìn)一步提高分離效率。

上述氣泡分離器還包括與蓋板相連的排氣閥；所述排氣閥與殼體內(nèi)腔連通，用于將分離器內(nèi)腔中分離出的氣泡排出。

上述蓋板上端設(shè)置有沿軸向向外伸出的圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒結(jié)構(gòu)的徑向開(kāi)設(shè)有通孔；所述排氣閥的一端通過(guò)導(dǎo)向釘限位于所述圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)；導(dǎo)向釘位于所述通孔內(nèi)，導(dǎo)向釘與排氣閥固連，整體能夠沿所述圓筒結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)。由于排氣閥能夠沿蓋板的圓筒機(jī)構(gòu)移動(dòng)，工作時(shí)，可手動(dòng)推拉排氣閥，使得分離器內(nèi)腔中心軸線上不同位置的氣泡及時(shí)排出，進(jìn)一步提高分離器的排出能力和效率。

上述排氣閥的氣體入口端的下端面為內(nèi)凹式錐面或圓弧面，以利于氣泡的吸附和排出。

上述殼體的內(nèi)腔為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，工作介質(zhì)入口段為圓臺(tái)小端。

為了進(jìn)一步提高氣泡的收集效率，上述集氣罩為圓弧形結(jié)構(gòu)、圓錐形結(jié)構(gòu)或者上端為圓弧下端為圓錐的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明采用雙偏置噴射式孔板，即孔板的入口徑向截面中心與殼體的入口中心軸線偏置一定距離△L，孔板的入口中心軸線與殼體入口中心軸線偏置一定角度α，流阻小，能夠有效增加氣泡的分離動(dòng)能，極大地提高了分離和排氣效率。

2)本發(fā)明采用在蓋板下端設(shè)置有集氣罩，能夠減小氣泡逃逸的機(jī)率，增大了分離器的集氣能力。

3)本發(fā)明將液體工作介質(zhì)出口設(shè)置在蓋板集氣罩外側(cè)的后端(即遠(yuǎn)離工作介質(zhì)入口的側(cè)壁處)，進(jìn)一步減小了氣泡逃逸的機(jī)率，進(jìn)一步增大分離器的集氣能力。

4)本發(fā)明采用推拉伸縮式排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，排氣閥可在導(dǎo)向釘?shù)南尬幌卵厣w板的圓筒結(jié)構(gòu)的軸向移動(dòng)，使得排氣閥的氣體入口端能夠位于分離器內(nèi)腔中心軸線的各個(gè)位置上，排出中心軸線各個(gè)位置的氣泡，提高分離器的排氣能力和排氣效率。

5)本發(fā)明的排氣閥的氣體入口端的下端面采用內(nèi)凹式錐面或圓弧面設(shè)計(jì)，有利于氣泡的吸附、排出。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的靜態(tài)旋流式高效低流阻氣泡分離器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的雙偏置噴射式孔板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的鐘罩式蓋板結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-排氣閥、2-孔板、3-殼體、4-蓋板、5-第一密封圈、6-第二密封圈、7-導(dǎo)向釘。

具體實(shí)施方式

圖1所示為本發(fā)明所提供的靜態(tài)旋流式高效低流阻氣泡分離器，它主要包括殼體3、蓋板4、孔板2、排氣閥1、密封圈(5、6)、導(dǎo)向釘7。

殼體3內(nèi)腔為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，下端小，上端大。殼體3側(cè)壁下方設(shè)置工作介質(zhì)入口，殼體3側(cè)壁上方設(shè)置有液體工作介質(zhì)出口。

蓋板4通過(guò)螺釘與殼體3連接，接合處采用第一密封圈5進(jìn)行密封；圖3所示為本發(fā)明的蓋板的幾種不同結(jié)構(gòu)形式，蓋板4采用鐘罩式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，蓋板4的下端帶有圓弧形(如圖a所示)、圓錐形(如圖b所示)或者圓弧加圓錐結(jié)構(gòu)(如圖c所示)的集氣罩，有利于氣泡的收集。

孔板2安裝在殼體內(nèi)，并位于工作介質(zhì)入口處；孔板2采用雙偏置噴射式孔板，如圖2所示，孔板入口中心軸線與殼體入口中心軸線為異面直線，孔板在入口處的徑向截面中心與殼體入口中心軸線偏置一定距離△L，孔板入口中心軸線與殼體入口中心軸線偏置一定角度α，有效增加了氣泡的分離動(dòng)能。

排氣閥1通過(guò)導(dǎo)向釘7限位于蓋板4上端的圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，排氣閥1與蓋板4的接合處采用第二密封圈6進(jìn)行密封。蓋板4的上端中部沿軸線設(shè)置有圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒結(jié)構(gòu)的徑向設(shè)置有通孔，導(dǎo)向釘7位于該通孔內(nèi)，導(dǎo)向釘7與排氣閥1固連，導(dǎo)向釘與排氣閥整體能夠在圓筒結(jié)構(gòu)徑向的通孔內(nèi)沿圓筒結(jié)構(gòu)軸向移動(dòng)(圖1中所示為上下移動(dòng))。在移動(dòng)過(guò)程中，排氣閥1的氣體入口端能夠位于分離器內(nèi)腔軸向的不同位置，使用時(shí)可手動(dòng)推拉排氣閥1以改變不同的排氣位置，從而有效解決不同位置氣泡的排出問(wèn)題，同時(shí)排氣閥1的氣體入口端的下端面采用內(nèi)凹式錐面或內(nèi)凹式圓弧面設(shè)計(jì)，有利于氣泡的吸附、排出。

本發(fā)明工作原理：液體工作介質(zhì)從殼體3內(nèi)腔的錐形下端工作介質(zhì)入口切向流入，經(jīng)過(guò)孔板2后螺旋向上流動(dòng)，內(nèi)部氣體因離心力小而匯聚在殼體3內(nèi)腔錐形上端中部，少量氣體在液體工作介質(zhì)中表現(xiàn)為氣泡。當(dāng)氣液混合物到達(dá)分離器上端(出口一側(cè))時(shí)，氣體經(jīng)由上端蓋板4上的排氣閥1放出，液體工作介質(zhì)則由殼體3內(nèi)腔錐形上端側(cè)面上的液體工作介質(zhì)出口切向流出。