一种离心式气液分离器及其试验装置

摘要

本发明属于气液分离技术领域，特别涉及微重力环境的气液分离。一种离心式气液分离器，其技术方案是：它包括：上分离腔(1)，中分离腔(2)，下分离腔(5)，进液口(6)，出液口(7)，第一密封件(3)，第二密封件(8)，紧固件(4)；本发明中的气液分离器结构简单、体积小、分离效率高，可以应用于空间和地面。本发明的试验装置和试验方法提供了一种能够进行流量精确调节、气体定量加注的液体循环系统，能够在失重状态进行明确指示的状态下，对分离过程进行两向90度垂直高速清晰拍摄；该装置和方法简单、可靠，能够广泛应用于微重力下气液两相流类似试验领域。

权利要求

1.一种离心式气液分离器，其特征是：它包括：上分离腔(1)，中分离腔(2)，下分离腔(5)，进液口(6)，出液口(7)，第一密封件(3)，第二密封件(8)，紧固件(4)；

所述上分离腔(1)与所述下分离腔(5)均一端开口，一端封闭；所述中分离腔(2)两端开口，内腔由上部的柱状腔体与下部的半球形腔体组合形成；所述下分离腔(5)的内腔由上部的锥形腔体与下部的柱状腔体组合形成；

所述上分离腔(1)与所述下分离腔(5)的开口端对接，并通过所述紧固件(4)压紧连接；

所述中分离腔(2)位于所述上分离腔(1)内，所述中分离腔(2)通过位于所述上分离腔(1)内圆周面上的环形凸台和所述下分离腔(5)的端面进行轴向定位；所述上分离腔(1)与所述中分离腔(2)的连接面之间以及所述中分离腔(2)和所述下分离腔(5)的连接面之间分别由所述第一密封件(3)密封；

所述进液口(6)与所述下分离腔(5)贯通，且所述进液口(6)的轴线与所述下分离腔(5)内腔下部的柱状腔体外圆周面相切，所述进液口(6)与所述下分离腔(5)的连接处由所述第二密封件(8)密封；

所述出液口(7)与所述上分离腔(1)贯通，且所述出液口(7)的轴线与所述上分离腔(1)内腔的外圆周面相切，所述出液口(7)与所述上分离腔(1)的连接处由所述第二密封件(8)密封；

气液混合物从所述进液口(6)切向进入所述下分离腔(5)后，在离心力作用下，其中的气体向中心聚集并留在所述下分离腔(5)中，其中的液体则通过所述中分离腔(2)流入所述上分离腔(1)，并从所述出液口(7)流出。

说明书

一种离心式气液分离器及其试验装置

技术领域

[0001] 本发明属于气液分离技术领域，特别涉及微重力环境的气液分离。

背景技术

[0002] 随着空间技术的发展，空间飞行器的寿命越来越长，对其中液体回路的可靠性要求也越来越高。为了防止在轨更换液路部件时给液体回路引入的气体，以及液体工质长期在轨使用过程产生的气体超过液体工质的气体溶解度时析出，影响动力部件正常运行，保证动力部件的正常运行，需要使用气液分离器对回路中的气体进行收集并去除。

[0003] 空间飞行器在太空中，处于微重力下工作，相应的空间飞行器上的液体工质也在微重力状态下循环工作。而地面普通试验无法准确模拟微重力下气液两相流的分离过程，因此需要微重力气液分离试验装置在微重力下进行气液分离模拟试验，对空间飞行器上气液分离器的分离性能进行判断。

发明内容

[0004] 本发明的目的是：提供一种适用于微重力环境的气液分离器，及其试验装置。

[0005] 本发明的技术方案是：一种离心式气液分离器，它包括：上分离腔，中分离腔，下分离腔，进液口，出液口，第一密封件，第二密封件，紧固件；

[0006] 上分离腔与下分离腔均一端开口，一端封闭；中分离腔两端开口，内腔由上部的柱状腔体与下部的半球形腔体组合形成；下分离腔的内腔由上部的锥形腔体与下部的柱状腔体组合形成；

[0007] 上分离腔与下分离腔的开口端对接，并通过紧固件压紧连接；中分离腔位于上分离腔内，中分离腔通过位于上分离腔内圆周面上的环形凸台和下分离腔的端面进行轴向定位；上分离腔与中分离腔的连接面之间以及中分离腔和下分离腔的连接面之间分别由第一密封件密封；

[0008] 进液口与下分离腔贯通，且进液口的轴线与下分离腔内腔下部的柱状腔体外圆周面相切，进液口与下分离腔的连接处由第二密封件密封；

[0009] 出液口与上分离腔贯通，且出液口的轴线与上分离腔内腔的外圆周面相切，出液口与上分离腔的连接处由第二密封件密封；

[0010] 气液混合物从进液口切向进入下分离腔后，在离心力作用下，其中的气体向中心聚集并留在下分离腔中，其中的液体则通过中分离腔流入上分离腔，并从出液口流出。

[0011] 一种离心式气液分离器试验装置，它包括：交叉设置的两台高速摄像机，光源，聚光罩，失重指示灯，两个常关电磁阀，常开电磁阀，封气管路，电磁流量计，微量调节阀，第一手动调节阀，第二和第三手动调节阀，泵，贮液箱，透明管路；

[0012] 光源，聚光罩为拍摄提供照明；

[0013] 两台高速摄像机记录离心式气液分离器试验过程；

[0014] 失重指示灯安装在离心式气液分离器上，显示重力状态；

[0015] 在贮液箱至被试气液分离器进液口之间的透明管路上，依次设有泵，第一手动调节阀，微量调节阀，电磁流量计，常开电磁阀，封气管路通过两个常关电磁阀接入常开电磁阀左右两端的透明管路，形成并联；被试气液分离器出液口通过透明管路连接贮液箱；贮液箱上设有第二和第三手动调节阀。

[0016] 有益效果：本发明中的气液分离器结构简单、体积小、分离效率高，可以应用于空间和地面。本发明的试验装置和试验方法提供了一种能够进行流量精确调节、气体定量加注的液体循环系统，能够在失重状态进行明确指示的状态下，对分离过程进行两向90度垂直高速清晰拍摄；该装置和方法简单、可靠，能够广泛应用于微重力下气液两相流类似试验领域。

附图说明

[0017] 图1为本发明中气液分离器的主视图；

[0018] 图2为图1的俯视图；

[0019] 图3为本发明中气液分离器试验装置结构框图。

具体实施方式

[0020] 实施例1：参见附图1、2，一种离心式气液分离器，它包括：上分离腔1，中分离腔2，下分离腔5，进液口6，出液口7，第一密封件3，第二密封件8，紧固件4；

[0021] 上分离腔1与下分离腔5均一端开口，一端封闭；中分离腔2两端开口，内腔由上部的柱状腔体与下部的半球形腔体组合形成；下分离腔5的内腔由上部的锥形腔体与下部的柱状腔体组合形成；

[0022] 上分离腔1与下分离腔5的开口端对接，并通过紧固件4压紧连接；中分离腔2位于上分离腔1内，中分离腔2通过位于上分离腔1内圆周面上的环形凸台和下分离腔5的端面进行轴向定位；上分离腔1与中分离腔2的连接面之间以及中分离腔2和下分离腔5的连接面之间分别由第一密封件3密封；

[0023] 进液口6与下分离腔5贯通，且进液口6的轴线与下分离腔5内腔下部的柱状腔体外圆周面相切，进液口6与下分离腔5的连接处由第二密封件8密封；

[0024] 出液口7与上分离腔1贯通，且出液口7的轴线与上分离腔1内腔的外圆周面相切，出液口7与上分离腔1的连接处由第二密封件8密封；

[0025] 气液混合物从进液口6切向进入下分离腔5后，在离心力作用下，其中的气体向中心聚集并留在下分离腔5中，其中的液体则通过中分离腔2流入上分离腔1，并从出液口7流出。

[0026] 实施例2：参见附图3，一种离心式气液分离器试验装置，它包括：摄像头垂直交叉设置的两台高速摄像机21,26，光源23，聚光罩24，失重指示灯25，两个常关电磁阀27，10，常开电磁阀28，封气管路9，电磁流量计11，微量调节阀12，第一手动调节阀13，第二和第三手动调节阀15，17，泵14，贮液箱16，透明管路18；

[0027] 光源23，聚光罩24为拍摄提供照明；

[0028] 两台高速摄像机21，26记录离心式气液分离器试验过程；

[0029] 失重指示灯25安装在离心式气液分离器上，显示重力状态；失重指示灯5通常不亮、试验过程中在失重指标达到要求时接通发光指示失重、重力状态；

[0030] 在贮液箱16至被试气液分离器22进液口6之间的透明管路上，依次设有泵14，第一手动调节阀13，微量调节阀12，电磁流量计11，常开电磁阀28，封气管路9通过两个常关电磁阀27，10接入常开电磁阀28左右两端的透明管路，形成并联；被试气液分离器22出液口7通过透明管路18连接贮液箱16；贮液箱16上设有第二和第三手动调节阀15，17。

[0031] 实施例3，一种离心式气液分离器试验方法，它使用如实施例2离心式气液分离器试验装置，包括以下步骤：

[0032] A.通电对光源23，失重指示灯25，两台高速摄像机21,26，两个常关电磁阀27,10，常开电磁阀28，电磁流量计11，泵14的性能进行检查，对封气管路9，透明管路18的密封性进行检查；

[0033] B.启动泵14，从贮液箱16中通过进液口6向被试气液分离器22和透明管路18中充入液体，其中被试气液分离器22主体采用透明材质制成、并通过第二和第三手动调节阀15，17将贮液箱16注满；

[0034] C.先用第一手动调节阀13调节充入液体流量，再用微量调节阀12进行流量精确调节，使流量达到预定试验流量；

[0035] C.两个常关电磁阀27,10、常开电磁阀28断电；

[0036] D.取下封气管路9排净透明管路中的液体工质，，通过调节封气管路9的长度可以调节注入试验气体的体积；

[0037] E.将封气管路9接入两个常关电磁阀27,10之间；

[0038] F.让离心式气液分离器试验装置整体从高空自由下落，以实现微重力的试验环境；

[0039] G.下落的同时，启动两台高速摄像机21,26开始拍摄；

[0040] H.延时1秒后，两个常关电磁阀27,10先通电打开；

[0041] I.常开电磁阀28再通电关闭；

[0042] 此时，试验装置整体进入微重力试验状态，失重指示灯25点亮指示重力状态；

[0043] J.封气管路9中的气体被携带进入被试气液分离器22中，并在被试气液分离器22中完成气液分离，气体从液体中分离出来后集中在下分离腔5小端面的中心轴线附近；

[0044] 离心式气液分离器试验装置下落到位，各设备断电完成试验过程拍摄。