用于空间飞行器中的动力燃料罐的气泡捕捉器制造技术

本发明专利技术涉及用于动力燃料罐的气泡捕捉器，该动力燃料罐用于贮存用于驱动空间飞行器的发动机的液体，具有用作输送介质的驱动气体以及具有用于将该驱动气体从液态的动力燃料中分离出的装置，在一收集容器中借助于筛并且在利用表面张力的情况下实现所述驱动气体与液体的分开。为此在一旋转对称的、形成该气泡捕捉器的收集容器中设置一系列基本上径向地布置在该收集容器的外壁区域中的引导板以及在该收集容器的出口区域附近设置一向着出口管的方向锥形变细的、设有通孔的气体分离器和一些筛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于动力燃料罐(该动力燃料罐用于贮存用于驱动空间飞行器 的发动机的液体)的气泡捕捉器，具有用作输送介质的驱动气体以及具有用于将该驱动气 体从液态的动力燃料中分离出的装置，其中，借助于筛并且在利用表面张力的情况下实现 驱动气体与液体的分离。
技术介绍
在空间飞行器如卫星或转移飞行器中不仅对于用于调节在太空中的位置的发动 机而且对于用于执行远地动作的发动机很大程度上使用液态的动力燃料，所述动力燃料被 携带在合适于此的容器中并且通常在使用驱动气体的情况下被从所述容器输送到相应发 动机的燃烧室或反应室中。通常使用惰性气体、如氦(He)或氮(N2)作为驱动气体，所述惰 性气体在压力下被压到动力燃料容器中并且所述惰性气体由此将动力燃料输送到通往各 自的发动机的管道系统中。在此重要的是用作输送介质的驱动气体与到达发动机中的液态 动力燃料之间的完全且可靠的分开，因为所述液态动力燃料在点燃时必须绝对不被掺入外 界气体。符合标准的是，驱动气体与动力燃料的分开要么在动力燃料罐本身中要么在一个 单独的、连接在该动力燃料罐下游的气泡捕捉器中进行，从而在罐出口处提供无气体的动 力燃料。动力燃料罐在空间飞行器中的定位在此对于该罐的设计具有重大影响。因此通 常考虑，罐出口向着起作用的主加速度的方向定位在该罐的最低点，从而可以在地面上进 行罐的无气泡的灌装并且在轨道中进行罐的完全排空。然而在很多情况下期望的是，将该 罐以所述出口逆着主加速度的方向安装，例如在应在月球上着陆的着陆单元的情况下或者 在相对于待输送的动力燃料罐的启动位置呈水平位置的情况下。在这种情况下，无气泡的 动力燃料供给可能就不再能得到保证，因为气体可在动力燃料管路中聚集。于是通常需要 该动力燃料罐的相应适配或者需要使用连接在该动力燃料罐下游的、专门构成的气泡捕捉o在空间飞行器执行任务期间可处于管路系统中的驱动气体的量一般是已知的。此 外，该动力燃料罐除了已经处于管路系统中的气体份额以外在气体穿过之后仍能够提供无 气泡的动力燃料。在此，在管路系统中待分离的气体量与管路容积密切相关并且通常比动 力燃料罐的容积小。气泡捕捉器已经被以不同的实施方式公开，不仅用于在地面上使用而且在太空条 件下使用。一系列的印刷物如 us 2001/0042441 Al、US2007/0239098 Al、US 4，102，655、 US 6，478，962B1和US 2008/0171962描述了例如一些装置，这些装置用于将气泡从循环的 血液中过滤出。然而，因为在这种情况下不必长时间贮存气泡，所以在这些印刷物中描述的 方案原则上不同于它们在太空技术中的要求。因此，由这些印刷物公开的装置涉及那些不 是对于空间飞行领域设计或使用的装置。此外，由US 5，334，239和US 6，432，178B2公开了一些气体分开装置，它们也适于使用在太空技术中。例如在US 5，334，239中描述了一种气泡捕捉器，其中，借助于旋转的 液体实现气相与液相的分开。在此，其缺点可在于通过惯性产生的分开要求相对大的体积 流。因此部分地特别是在位置调整时对于运行在非常短的时间上要求非常小的体积流，所 以如在US5，334，239中描述那样的用于分离相的装置在此类情况中不适用。在由US 6，432，178B2公开的气体分开装置中设置一个筛，该筛相对于气体/液体 混合物的流动方向正交地设置并且气泡应在该筛上聚集。在该公知的装置中的缺点是筛 面的已经被气体占据的部分减少可供用于穿流的面，从而可局部地增大压力损失。当被气 泡覆盖的筛面在计算压力损失时必须被考虑进来的情况下，这特别是有问题的，这可导致 所要求的筛面非常大。此外，如果气体量太大，则在一定的情况下流动速度还可能如此之 高，以致气体也被压迫穿过所述筛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，这样构造开头所述类型的用于动力燃料罐的气泡捕捉器，使 得即使在待输送的动力燃料量少时也可在任何时候都可靠地、无气泡地进行输送。本专利技术通过以下方式实现所述目的即在这种装置中在一旋转对称的收集容器中 设置一系列基本上径向地布置在该收集容器的外壁区域中的引导板以及在该收集容器的 出口区域附近设置一向着出口管的方向锥形变细的、设有通孔的气体分离器和一些筛。在本专利技术的气泡捕捉器中，聚集的气泡借助于表面张力抵抗出现的干扰加速度被 可靠地保持在一个贮存器中。装备有此类按照本专利技术的气泡捕捉器的动力燃料罐由此特别 是也适合于使用在yg范围内的非常小的加速度的情况中并且从而专门用于使用在空间 飞行器中。按照本专利技术构造为收集容器的气泡捕捉器保证了当驱动气体进入到管路系统中 时动力燃料与其驱动气体分开并且借助于毛细的上升辅助(Steighilfe)稳定地拦住气 体。在此，本专利技术不仅在体积流小而且在体积流大的情况下允许可靠的分开。此外，贮存在 气泡捕捉器中的气泡可以在任意长的时间间隔上稳定地被贮存，其中，在空间飞行器中在 不同的动作期间出现的典型干扰也能被容忍。在此，气泡捕捉器的按照本专利技术的特殊构型 保证没有气体直接积聚在筛上并且通过这种方式即使在较长的时间间隔上也能被稳定地 保持，而且其不会不利地影响流动状况并且特别是不会不利地影响压力损失。本专利技术的气泡捕捉器由于其对于最佳的出色功能所需的体积小而制造成本相对 低。在管路系统中使用这种气泡捕捉器导致可显著地降低在将动力燃料从支承在上游的、 作为用于液态动力燃料的储备容器的罐中的无气泡的取出方面的要求，因为在不得已时也 可容忍从罐输出的液体中的确定量的气体。其结果是也进一步降低用于这种动力燃料罐 的制造成本。此外，此类动力燃料罐在其结构方面得到大大简化，由此特别是也得到显著的 质量节省，本专利技术气泡捕捉器的仅仅小的附加重量与该质量节省相对。本专利技术的气泡捕捉器在此这样设计，使得它像通常对于表面张力罐所使用的那样 集成标准元件，这导致制造成本的进一步降低。因此例如可使用标准_筛适配器，就像其在 传统表面张力罐中所使用的那样并且其已被证明适合于太空航行。附图说明下面借助于附图中所示的实施例来详细描述本专利技术。附图表示图1是气泡捕捉器的透视图，图2以解体图示出图1中的装置，图3是图1中的装置的下部区域的示图，图4是气泡捕捉器的剖视图，图5是当气泡捕捉器完全被液体填充时的流动变化曲线，图6是当没有气泡进入到气泡捕捉器时的流动变化曲线，图7是当大量气体进入到气泡捕捉器时的流动变化曲线，图8是当气泡捕捉器达到其最大气体容纳容量时的流动变化曲线。具体实施例方式图1中所示的装置是气泡捕捉器，该气泡捕捉器连接在一个在图中未示出的动力 燃料罐下游，该动力燃料罐用于容纳液态的并且通常腐蚀性的动力燃料如MMH、N204或胼， 所述动力燃料用于驱动空间飞行器的发动机。所述气泡捕捉器设有各一个入口管1和出口 管2并且在入口管1的区域中通过半壳3限定。一个圆柱形的壳段4和一个锥形的段5与 该半壳3连接。此外，在所述锥形的段5上设有一系列筛适配器6，这些筛适配器通过管7 与一个收集器8连接。该收集器8本身直接与所述出口管2连接。在图2所示的解体图中，上部的半壳3和下部的锥形段5包围一个上部的罐端盖 9、一个挡板10、一系列引导板11、即所谓的叶片、以及一个下部的筛锥体12，该下本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于动力燃料罐的气泡捕捉器，该动力燃料罐用于贮存用于驱动空间飞行器的发动机的液体，具有用作输送介质的驱动气体以及具有用于将该驱动气体从液态的动力燃料中分离出的装置，其中，在一收集容器中借助于筛并且在利用表面张力的情况下实现所述驱动气体与液体的分开，其特征在于：在一旋转对称的收集容器中设置一系列基本上径向地布置在该收集容器的外壁（３－５）的区域中的引导板（１１）以及在该收集容器的出口区域附近设置一向着出口管（２）的方向锥形变细的、设有通孔的气体分离器（１２）和一些筛（１７，１８）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KP贝赫鲁兹，D哈克，M米夏埃利斯，
申请(专利权)人：阿斯特利乌姆有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]