23.02.2019
219.016.c7bf

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ И ГАЗА В УСЛОВИЯХ НЕВЕСОМОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002165871
Дата охранного документа
27.04.2001
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к космической технике и предназначено для очистки жидкости от газовых включений в условиях невесомости и микрогравитации. Предлагаемое устройство содержит корпус, выполненный в виде двух усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями с помощью кольцевой вставки. Внутри корпуса установлены перегородки, образующие конические кольцевые каналы, расширяющиеся к центральной оси корпуса. Между краями перегородок и кольцевой вставкой размещено капиллярное заборное устройство с выходным патрубком. Входной патрубок корпуса параллелен оси корпуса, а на его поверхности выполнены отверстия, перпендикулярные плоскости, проходящей через оси патрубка и корпуса. Между перегородками, а также между крайними из них и корпусом выполнены одно или более отверстий. В центральной части корпуса расположены дренажный патрубок и его вход. Этот патрубок снабжен дросселем, клапаном на выходе и коническим экраном. В центральной части корпуса установлен сигнализатор "жидкость-газ". Аналогичный сигнализатор имеется между перегородками или между ними и корпусом. В малом основании одного из конусов корпуса может быть выполнен прозрачный иллюминатор. Устройство обеспечивает, при малых массе и габаритах, забор чистой жидкости, локализацию и дренаж газовой подушки без выброса жидкости. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к космической технике и предназначено для очистки жидкости от газовых включений в условиях невесомости и микрогравитации в системах космических объектов.

Аналогом предлагаемого устройства является центробежный сепаратор, представленный на рис 2.21 стр.47 книги "Капиллярная система отбора жидкости из баков космических летательных аппаратов" под редакцией профессора, д.т.н. В. М. Поляева, М., Учебно-научной производственный центр "Энергомаш", 1997 г.

Центробежный сепаратор включает цилиндрическую емкость, кольцевой диффузор для входящей жидкости, сопловой подводящий аппарат, патрубок для отвода газа и тангенциальный патрубок для отвода жидкости. Расположение соплового аппарата и тангенциального патрубка для отвода жидкости создают вихревое вращательное движение жидкости в цилиндрическом корпусе сепаратора, в результате чего содержащиеся в жидкости газовые включения сепарируются к оси корпуса под действием центробежных сил и образуют вокруг оси сепаратора газовую подушку цилиндрической формы. Газ из подушки удаляется через патрубок, расположенный на оси сепаратора. Жидкость без газовых включений подается через кольцевой диффузор для выходящей жидкости.

Недостатком рассмотренного центробежного сепаратора является то, что он работоспособен только при расходе жидкости и при условии, что действующие на него перегрузки не могут существенно изменить и сместить цилиндрическую форму газовой подушки, поддерживаемую центробежными силами вращающейся жидкости.

Поэтому отвод газа из такого сепаратора, без подачи жидкости или при малых ее расходах, невозможен даже в условиях невесомости, т.к. газовая подушка в этом случае примет равновесную форму и отойдет от дренажного патрубка. Кроме этого, подача жидкости без мелких пузырей не может быть гарантирована без специальных капиллярных заборных устройств (КЗУ).

Прототипом предлагаемого устройства является капиллярная система отбора жидкости (КСОЖ), представленная на рис. 4.15, стр. 94 книги "Капиллярная система отбора жидкости из баков космических летательных аппаратов" под редакцией профессора, д.т.н. В.М. Поляева, М., Учебно-научной производственный центр "Энергомаш", 1997 г. Эта система включает отсек топливного бака, капиллярное заборное устройство (КЗУ) и патрубок для выхода жидкости. Отсек бака имеет цилиндрическую обечайку с эллиптическим днищем, которое само по себе не обеспечивают локализацию жидкости и газовой подушки в определенных местах отсека и поэтому КЗУ имеет сложную систему разветвленных каналов, позволяющую забирать жидкость из любого места отсека бака.

Недостатком рассмотренной КСОЖ является то, что она не позволяет накапливать газ в определенном месте отсека бака и, следовательно, периодически его удалять. Поэтому сепаратор такого типа должен иметь большие габариты и объем для размещения внутри него всего газа, подлежащего сепарации, т.е. по-существу является системой одноразового действия.

Задачей изобретения является создание малогабаритного и легкого устройства для очистки жидкости от газовых включений и удаления газа из загазованной жидкости в условиях невесомости, и, таким образом, обеспечивающего подачу чистой жидкости через КЗУ, а также обеспечивающего локализацию газовой подушки и ее дренажирование из центральной части сепаратора без выброса жидкости.

Эта задача решается тем, что предлагаемое устройство для разделения жидкости и газа в условиях невесомости содержит корпус с входным патрубком, капиллярное заборное устройство с выходным патрубком; корпус выполнен в виде двух одинаковых усеченных конусов, соединенных между собой большими основаниями с помощью кольцевой вставки, представляющей из себя тело вращения; внутри корпуса расположены перегородки, оси симметрии которых совпадают с центральной осью корпуса, при этом перегородки расположены друг от друга и крайние из них от корпуса с одинаковым угловым шагом и образуют конические кольцевые каналы, расширяющиеся к центральной оси корпуса; между периферийными краями перегородок и внутренней поверхностью кольцевой вставки с зазором размещено капиллярное заборное устройство с выходным патрубком; входной патрубок устройства выполнен в виде трубы, ось которой параллельна оси корпуса; при этом на поверхности трубы выполнены отверстия, оси которых перпендикулярны к плоскости, проходящей через оси трубы и корпуса и направлены в одну сторону, между соседними перегородками, а также между крайними перегородками и внутренней поверхностью корпуса расположено по крайней мере одно отверстие; в центральной части корпуса установлен дренажный патрубок, вход которого расположен в центре корпуса и снабжен дросселем, а на его выходе установлен клапан; при этом на дренажном патрубке размещен конический экран с вершиной конуса, обращенной к входу патрубка; в центральной части корпуса установлен центральный сигнализатор "жидкость-газ" и между перегородками или перегородками и внутренней поверхностью корпуса установлен по крайней мере один сигнализатор "жидкость-газ". В малом основании конуса корпуса выполнен прозрачный иллюминатор.

На чертеже представлена схема устройства, где
1 - корпус,
2 - кольцевая вставка,
3 - перегородки,
4 - капиллярное заборное устройство (КЗУ),
5 - дренажный патрубок,
6 - дроссель,
7 - конический экран,
8 - входной патрубок,
9 - отверстия входного патрубка,
10 - иллюминатор,
11 - сигнализатор "жидкость - газ",
12 - сигнализатор "жидкость - газ",
13 - выходной патрубок,
14 - клапан.

Устройство для разделения жидкости и газа имеет корпус 1 в форме двух сложенных большими основаниями усеченных конусов, внутри которых размещены перегородки 3, равномерно сходящиеся с одинаковым углом к периферии корпуса 1 и образующие конические кольцевые каналы. У самого экватора за перегородками внутри сепарирующего устройства установлено КЗУ 4. Внутренняя полость КЗУ 4 соединена с выходным патрубком 13. В центре корпуса находится дренажный патрубок 5 с дросселем 6, коническим экраном 7 и клапаном 14.

В средней части корпуса 1 установлен входной патрубок 8 с отверстиями 9 подвода загазованной жидкости в устройство. Входной патрубок 8 устройства выполнен в виде трубы, ось которой параллельна оси корпуса 1; при этом на поверхности трубы между соседними перегородками 3 выполнены отверстия 9, оси которых перпендикулярны к плоскости, проходящей через оси трубы и корпуса и направлены в одну сторону, такие же отверстия выполнены между крайними перегородками 3 и внутренней поверхностью корпус. Указанных отверстий 9 должно быть по крайней мере одно.

Усеченные конуса корпуса 1 большими основаниями соединены между собой с помощью кольцевой вставки 2, представляющей из себя тело вращения.

Вблизи входа в дренажный патрубок 5 установлен центральный сигнализатор "жидкость-газ" 11. Между перегородками 3 или перегородками и внутренней поверхностью корпуса установлен по крайней мере один периферийный сигнализатор "жидкость - газ" 12.

На малом основании конуса корпуса размещен прозрачный иллюминатор 10.

Для повышения надежности работы устройства при воздействии знакопеременных перегрузок могут быть введены не менее трех периферийных сигнализаторов 12. При этом 3 периферийных сигнализатора 12 должны быть расположены относительно оси корпуса под углом 120o в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, что обеспечивает регистрацию наличия газа при минимальном объеме жидкости.

Конструкция КЗУ 4 может, например, состоять из набора сваренных между собой трубчатых блоков, перфорированных по поверхности отверстиями. С наружной стороны блоков закреплена мелкоячеистая сетка.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Перед работой весь внутренний объем устройства и КЗУ 4 заполняются чистой жидкостью без газовых включений.

Входной патрубок подвода жидкости 8 соединяется через насос со сменным резервуаром загазованной жидкости, выходной патрубок 13 соединяется с потребителем чистой жидкости.

В процессе работы устройства производится отбор чистой жидкости через выходной патрубок 13, а на ее место поступает жидкость с газом через входной патрубок 8. Тангенциальный ввод жидкости через отверстия 9 входного патрубка 8 создает закрутку жидкости во внутренней полости корпуса 1, что способствует за счет центробежных сил перемещению в жидкости пузырей к центру корпуса и образованию в районе его оси единой газовой подушки. Конические кольцевые каналы, образующиеся перегородками 3 или перегородками 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 препятствуют смещению газовой подушки в радиальном направлении под действием случайных перегрузок.

Газовые пузыри при выходе из входного патрубка 8, имеющие размер больше ширины конических каналов между перегородками 3 или перегородками 3 и внутренней поверхностью корпуса 1, под действием капиллярных сил выталкиваются к центру корпуса 1 и объединяются с газовой подушкой. На периферии устройства система перегородок 3 обеспечивает постоянный контакт жидкости с КЗУ 4, из которого очищенная от газовых включений жидкость поступает через выходной патрубок 13 к потребителю.

Когда газовая подушка займет всю центральную зону корпуса устройства, она, сохраняя центровку, начнет перемещаться в зону конических перегородок 3 и постепенно достигнет периферийного сигнализатора "жидкость-газ" 12. Когда центральный 11 и периферийный сигнализаторы 12 одновременно покажут наличие газа, открывается дренаж газа через дренажный патрубок 5 и клапан 14. Дренаж продолжается до почти полного удаления газовой подушки, на место которой поступает загазованная жидкость.

Когда сигнализатор 11 покажет наличие жидкости, клапан 14 закрывается и дренаж газа прекращается. Количество циклов дренажа газа, таким образом, не ограничено, что позволяет одним и тем же устройством очищать любой объем загазованной жидкости.

Для повышения надежности и возможности визуального контроля за работой устройства на передней стенке корпуса 1 установлен иллюминатор 10.

Исходя из поставленной задачи, выбрана такая форма устройства, которая в условиях практической невесомости способствует накоплению и удержанию достаточно большого объема газа с помощью капиллярных сил только в центральной части устройства вокруг дросселя дренажного патрубка 5. Тем самым обеспечивается возможность дренажа газа в условиях невесомости. В то же время выбранная конструкция КЗУ 4 позволяет ему работать в условиях переменных по времени и величине имеющихся на орбитальной станции перегрузок любого направления.

Предлагаемое устройство может применяться, например, в системах жизнеобеспечения орбитальных станций МИР, МКС. Оно может обеспечить безаварийную работу центробежных насосов перекачки жидкости, что исключает затраты времени экипажа станций на восстановление работоспособности систем.

Предложенное устройство изготовлено и опробовано как в наземных условиях, так и в условиях невесомости на орбитальной станции "Мир" в составе космического гидравлического стенда "Волна-2А"". Полученные результаты испытаний подтвердили работоспособность устройства на режимах, соответствующих штатным условиям подачи жидкости на борту орбитальной станции в систему "Электрон-В".

Устройство для разделения жидкости и газа просто в изготовлении, не требует дорогостоящих и дефицитных материалов и его внедрение в космической технике экономически оправдано и целесообразно.

1.Устройстводляразделенияжидкостиигазавусловияхневесомости,содержащеекорпуссвходнымпатрубкомикапиллярноезаборноеустройствосвыходнымпатрубком,отличающеесятем,чтокорпусвыполненввидедвуходинаковыхусеченныхконусов,соединенныхмеждусобойбольшимиоснованиямиспомощьюкольцевойвставкиввидетелавращения,внутрикорпусарасположеныперегородки,осисимметриикоторыхсовпадаютсцентральнойосьюкорпуса,приэтомперегородкирасположеныдруготносительнодругаикрайниеизнихотносительнокорпуса-содинаковымугловымшагом,образуяконическиекольцевыеканалы,расширяющиесякцентральнойосикорпуса,междупериферийнымикраямиперегородокивнутреннейповерхностьюкольцевойвставкисзазоромразмещеноуказанноекапиллярноезаборноеустройствосвыходнымпатрубком,приэтомуказанныйвходнойпатрубоквыполненввидетрубы,оськоторойпараллельнаосикорпуса,наповерхноститрубывыполненыотверстия,осикоторыхперпендикулярныплоскости,проходящейчерезоситрубыикорпуса,инаправленыводнусторону,амеждусоседнимиперегородкамиимеждукрайнимиперегородкамиивнутреннейповерхностьюкорпусарасположенопокрайнеймереодноотверстие,причемвцентральнойчастикорпусаустановлендренажныйпатрубок,входкоторогорасположенвэтойжечастикорпусаиснабжендросселем,анавыходепатрубкаустановленклапан,приэтомнадренажномпатрубкеразмещенконическийэкрансвершинойконуса,обращеннойквходупатрубка,вцентральнойчастикорпусаустановленцентральныйсигнализатор"жидкость-газ",амеждуперегородкамиилимеждуперегородкамиивнутреннейповерхностьюкорпусаустановленпокрайнеймереодинпериферийныйсигнализатор"жидкость-газ".12.Устройствопоп.1,отличающеесятем,чтовмаломоснованииодногоизконусовкорпусавыполненпрозрачныйиллюминатор.2
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 71.
20.02.2019
№219.016.bd74

Измерительный преобразователь линейных перемещений

Изобретение относится к электроконтактной технике, а именно к устройствам коммутации электрических цепей изделий, например космических аппаратов. Измерительный преобразователь линейных перемещений содержит корпус, скользящие электрические контакты с изоляционным держателем, втулку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02201003
Дата охранного документа: 20.03.2003
01.03.2019
№219.016.ca8a

Генератор переменного напряжения

Генератор переменного напряжения относится к электронной технике, может быть использован в электронных схемах, где требуется их включение и отключение в заданные моменты времени при отказах или коротком замыкании без коммутации силового питания. Технический результат заключается в расширении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02239928
Дата охранного документа: 10.11.2004
01.03.2019
№219.016.cab7

Отделяемый от гиперзвукового летательного аппарата элемент, обладающий аэродинамическим качеством

Изобретение относится к области аэродинамики, а именно, к разработке отделяемого от гиперзвукового летательного аппарата (ЛА) элемента, обладающего аэродинамическим качеством, и способа спуска его в атмосфере. Может быть использовано при создании гиперзвуковых ЛА различного назначения:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02223896
Дата охранного документа: 20.02.2004
08.03.2019
№219.016.d5cc

Способ контроля герметичности изделий

Изобретение относится к испытательной технике. Технический результат изобретения - повышение чувствительности испытаний и расширение номенклатуры испытываемых изделий. Камеру с размещенным в ней изделием вакуумируют, подают в нее тарированный поток контрольного газа, заправляют изделие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02180737
Дата охранного документа: 20.03.2002
11.03.2019
№219.016.d6d7

Автоматизированная испытательная система для отработки, электрических проверок и подготовки к пуску космических аппаратов

Изобретение относится к наземному оборудованию космических аппаратов (КА), Предлагаемая система содержит блок ее приведения в готовность к испытаниям КА, а также блоки управления, ввода и анализа корректности директив автоматической программы испытаний, интерпретации директив, передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002245825
Дата охранного документа: 10.02.2005
11.03.2019
№219.016.dac2

Способ сборки трехслойной панели с опорными узлами

Изобретение относится к аэрокосмической технике, а именно к созданию панелей для размещения спутникового оборудования. Способ сборки трехслойной панели с опорными узлами включает фиксацию сотового заполнителя опорными узлами. На внутренних сторонах верхней и нижней обшивок и боковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002360799
Дата охранного документа: 10.07.2009
11.03.2019
№219.016.ddf9

Способ обезгаживания изделий и устройство для его реализации

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям изделий на обезгаживание, и может найти применение в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к чистоте изделий. Способ состоит в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, экранируют стенки камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02177376
Дата охранного документа: 27.12.2001
11.03.2019
№219.016.de33

Способ сушки внутренних поверхностей гидросистемы

Изобретение относится к способам сушки внутренних поверхностей гидросистем, включающих в себя разветвленные трубопроводы с тупиковыми зонами, емкости, агрегаты и узлы с развитой поверхностью перед проверкой их на герметичность. Сущность изобретения заключается в том, что внутренние поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02182691
Дата охранного документа: 20.05.2002
15.03.2019
№219.016.e163

Способ изготовления высокотемпературного электроизоляционного стеклотекстолита

Изобретение относится к электроизоляционным конструкционным стеклотекстолитам и может быть использовано в качестве электроизоляторов. Способ изготовления высокотемпературного электроизоляционного стеклотекстолита включает пропитку стеклоткани 15%-ным раствором кремнийорганической смолы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002162458
Дата охранного документа: 27.01.2001
20.03.2019
№219.016.e384

Топливный модуль

Изобретение относится к космической технике и касается создания космических летательных аппаратов. Топливный модуль содержит топливные баки горючего и окислителя и систему наддува топливных баков с баллонами высокого давления, закрепленными посредством опор и первых и вторых кронштейнов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002266242
Дата охранного документа: 20.12.2005

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД