一種空間噴塗的霧化裝置製造方法

2023-11-12 01:53:42

一種空間噴塗的霧化裝置製造方法
【專利摘要】一種空間噴塗的霧化裝置，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，在圓柱上設置一個中心孔流道(6)和外圍等間距的四個螺旋引導流道(7)；旋流芯(2)安裝於旋流腔(1)內部進口段的最裡側即靠近收斂段位置，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】一種空間噴塗的霧化裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於空間液體噴塗的噴嘴霧化裝置，適用於在軌對星表設備噴塗 液體材料，實現對星表設備的性能改良。

【背景技術】
[0002] 隨著衛星在軌服務技術的發展，在軌組裝、在軌構建將會成為現實。在軌組裝、在 軌構建出的太空飛行器對於星表有溫度熱控的要求。目前，衛星設備的所有熱控塗層都是根據 其膜厚、輻射/反射特性以及對真空環境的適應性要求在地面進行研製、噴塗、固化成膜 後，將設備組裝再發射入軌的。而對於在軌組裝、在軌構建的太空飛行器，則需要在軌對星表噴 塗熱控塗層。在軌組裝、在軌構建之外，空間噴塗還可用於延長衛星壽命。比如某星表熱控 塗層或其他設備塗層在長期冷熱交變、紫外輻射和粒子輻射的作用下性能退化較明顯對衛 星總體性能產生了顯著影響，此時通過空間噴塗相應的熱控塗層，並通過組分設計使其在 較短時間內固化成膜，則可以大大延長衛星的壽命。上述空間應用都需要對於星表均勻噴 塗特定的熱控材料、環境防護材料，從而使星表具有相應的熱控和環境防護功能。
[0003] 合適的霧化方式是實現空間噴塗應用的核心要素，需要滿足特定的使用環境要 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散角度以及優 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動霧化液滴定向運動，在真空 中易產生"氣爆"問題。射流霧化無法在真空中應用。因此，採用機械撞擊霧化方式是在空 間真空環境下應用的主要方式。
[0005] 常用的機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，液體經過噴嘴內渦流器的切向槽沿切向方向進入 渦旋室，在渦旋室中一邊高速旋轉一邊做螺旋運動，在收斂通道加速後並在離心力的作用 下從出口噴出，離心式噴嘴具有較大的擴散角，但噴射後中心區域會形成空洞的圓環形霧 化效果。錐型螺旋式噴嘴構型為漸小多匝螺旋線結構，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 大的噴射擴散角，但霧化面不均勻，中空、分束現象比較明顯。


【發明內容】

[0006] 本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種空間噴塗的噴嘴霧化 裝直。
[0007] 本發明的技術解決方案是：一種空間噴塗的霧化裝置，包括旋流腔和旋流芯；所 述的旋流腔包括進口段、收斂段、出口段，旋流芯主體為圓柱型，在圓柱上設置一個中心孔 流道和外圍等間距的四個螺旋引導流道；旋流芯安裝於旋流腔內部進口段的最裡側即靠近 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] 所述的螺旋引導流道的入口與圓柱軸線之間傾斜設置。
[0010] 傾斜角度範圍為22°?26°。
[0011] 所述的螺旋引導流道截面為類梯形，即截面的上邊和下邊為圓弧段，兩側邊為直 線段，兩個圓弧段具有同一個圓心。
[0012] 本發明與現有技術相比有益效果為：
[0013] (1)該噴嘴裝置的功能是在裝置幾何結構的約束下，將高壓液體的壓力能聚集起 來，並轉化為液體的動能，同時通過液體與裝置內部壁面的多次撞擊發生破碎霧化，最後按 照要求的速度、擴散角、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域的均勻霧化效果；旋流芯外圍螺旋引導流道保證液體噴 射周向區域（除中心區域之外的圓環區域）的均勻霧化效果，同時保證所需的液體噴射霧 化擴散角。
[0015] (2)本發明中的噴嘴裝置噴射擴散角、噴射速度（或流量）等指標參數可根據實際 需求進行設計，設計上具有很強的靈活性。
[0016] (3)本發明中的霧化方法具有優異的均勻霧化效果。
[0017] (4)本發明中的液體材料從噴嘴裝置噴出後可形成一定的霧化擴散角度。
[0018] (5)本發明中的霧化方法既可以工作在空間真空環境下，又能夠工作在地面大氣 環境下，擴大了該霧化方法的使用範圍。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0021] 如圖1、圖2所示，為本發明的噴嘴裝置的結構組成圖，噴嘴裝置的一端為液體入 口側，另一端為液體出口側，包括：旋流腔1和旋流芯2,旋流腔1主要由三部分組成：進口 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 導流道7。旋流芯2安裝於旋流腔1內部進口段的最裡側（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化為液體的動能並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流道7,中心孔流道6截面為圓形，螺旋 引導流道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），兩側邊為直線段。增大流道傾角可以增加流體的切向 速度，有利於提高噴射擴散角，但流道傾角過大會導致霧化面不均勻。流道傾角過小，不利 於提高噴射擴散角。本例中傾斜角度範圍為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液體破碎霧化的基礎 上保證液體噴射中心區域的均勻霧化效果。旋流芯外圍螺旋引導流道7的主要作用是在增 加液體動能及實現液體破碎霧化的基礎上保證液體噴射周向區域（除中心區域之外的圓 環區域）的均勻霧化效果，同時保證所需的液體噴射擴散角。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製成。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，本裝置優選的結構參數如下表：
[0025]

【權利要求】
1. 一種空間噴塗的霧化裝置，其特徵在於：包括旋流腔（1)和旋流芯（2);所述的旋流 腔（1)包括進口段（3)、收斂段（4)、出口段（5)，旋流芯⑵主體為圓柱型，在圓柱上設置 一個中心孔流道（6)和外圍等間距的四個螺旋引導流道（7);旋流芯（2)安裝於旋流腔（1) 內部進口段的最裡側即靠近收斂段位置，旋流腔（1)和旋流芯（2)之間通過過盈配合連接 固定。
2. 根據權利要求1所述的一種空間噴塗的霧化裝置，其特徵在於：所述的進口段（3) 和出口段（5)為圓柱型，收斂段（4)為圓錐形。
3. 根據權利要求1所述的一種空間噴塗的霧化裝置，其特徵在於：所述的螺旋引導流 道（7)的入口與圓柱軸線之間傾斜設置。
4. 根據權利要求3所述的一種空間噴塗的霧化裝置，其特徵在於：傾斜角度範圍為 22。?26°。
5. 根據權利要求1或3所述的一種空間噴塗的霧化裝置，其特徵在於：所述的螺旋引 導流道（7)截面為類梯形，即截面的上邊和下邊為圓弧段，兩側邊為直線段，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 優先權日:2014年11月24日
【發明者】李志 , 陳維春, 蒙波, 黃劍斌, 孫玉成, 尹建鳳, 韓旭 申請人:中國空間技術研究院