一種高壓大流量微重力離心氣液分離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣液分離領(lǐng)域，具體涉及一種高壓大流量微重力離心氣液分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]再生燃料電池在主電源工作時(shí)通過(guò)電解水將富余的電能儲(chǔ)存在氫氣和氧氣化學(xué)體系中，夜間在太陽(yáng)能(或其他能源)缺失時(shí)再將氫、氧氣通入燃料電池向外供電。再生燃料電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有比能量高，受充放電次數(shù)和深度限制較低，無(wú)污染、零排放等特點(diǎn)。再生燃料電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在對(duì)于比能量要求高的航天器具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]再生燃料電池以水為儲(chǔ)能媒介，將空間太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在進(jìn)入陰影區(qū)時(shí)放出儲(chǔ)存的電能，要實(shí)現(xiàn)其空間微重力環(huán)境的應(yīng)用，必須解決電解時(shí)大范圍工作壓力變化過(guò)程中高壓大流量氣液分離的困難。
[0004]氣液流體在重力場(chǎng)中依靠密度差沿重力方向會(huì)存在沉積或分層，因此重力條件下水氣分離相對(duì)容易，然而微重力條件下，不同密度的介質(zhì)將不再相對(duì)沉淀，而是懸浮在空間，沒(méi)有明顯的水氣界面，這給微重力條件下水氣分離帶來(lái)很多問(wèn)題。同時(shí)，微重力條件下氣體或液體的密度差不能形成對(duì)流的起因，自然對(duì)流作用基本消失，由自然對(duì)流引起的對(duì)流換熱和物質(zhì)迀移也不復(fù)存在，因此必須采用離心力、毛細(xì)力驅(qū)使氣體和液體流動(dòng)分離。靜態(tài)膜式分離器分離量較小，分離速度較慢，體積相對(duì)較大。例如，為我國(guó)載人航天再生生保電解制氧系統(tǒng)研制靜態(tài)水分離器，水分離能力較小約為4?6L/h，難以滿(mǎn)足空間大功率再生燃料電池電解過(guò)程的水分離使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓大流量微重力離心氣液分離裝置，可利用離心力實(shí)現(xiàn)大液體流量氣液分離。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種高壓大流量微重力離心氣液分離裝置，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，設(shè)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)上方的耐壓外殼，設(shè)于耐壓外殼內(nèi)部的分離葉輪，通過(guò)錐形定位銷(xiāo)和中空螺釘固定于耐壓外殼內(nèi)部的保持架，固定設(shè)于保持架上方的皮托管，以及與分離葉輪內(nèi)部區(qū)域經(jīng)管道連通且設(shè)于耐壓外殼上方的背壓排液閥；還包括固定設(shè)于分離葉輪上的遮蔽墊片和凸臺(tái)；所述的耐壓外殼上設(shè)有混合物入口和氣體出口；所述的分離葉輪由旋轉(zhuǎn)軸、輪轂、四個(gè)葉片和回轉(zhuǎn)體外殼組成;所述的背壓排液閥包括入口、液體出口和背壓反饋接口，入口通過(guò)管道與中空螺釘連接；
[0008]所述的分離葉輪還包括旋轉(zhuǎn)軸、輪轂、四個(gè)葉片和回轉(zhuǎn)體外殼。
[0009]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用屏蔽結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作的工況壓力范圍為0.l_5MPa。
[0010]所述的耐壓外殼由上部半球殼和下部半球殼組成，兩半球殼的開(kāi)口截面圓環(huán)大小形狀相同，上述兩半球殼的開(kāi)口截面相接，通過(guò)法蘭件固定密封連接;還包括設(shè)于上部半球殼頂端正中間的頂端通道和設(shè)于下部半球殼底端正中間的底端通道。
[0011]所述的分離葉輪的旋轉(zhuǎn)軸依次穿過(guò)輪轂的穿軸孔和底端通道與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)為其提供驅(qū)動(dòng)力;所述分離葉輪的回轉(zhuǎn)體外殼與旋轉(zhuǎn)軸固定連接，該回轉(zhuǎn)體外殼分為上蓋和下蓋，上蓋和下蓋通過(guò)法蘭件固定連接。
[0012]所述遮蔽墊片為圓形薄片，在其中間設(shè)有圓形孔，孔的大小與輪轂的穿軸孔相同，在遮蔽墊片沿圓周的四個(gè)互為90°的位置上分別設(shè)有槽，分離葉輪的四個(gè)葉片分別插入上述四個(gè)槽內(nèi)；所述遮蔽墊片由軸端螺母固定在分離葉輪的輪轂上方并與分離葉輪一起旋轉(zhuǎn)，有效阻止液體跟隨氣體排出。
[0013]所述凸臺(tái)有四個(gè)，分別間隔位于四個(gè)葉片之間，并與回轉(zhuǎn)體外殼固定連接;所述四個(gè)凸臺(tái)均設(shè)在遮蔽墊片下方靠近分離葉輪旋轉(zhuǎn)軸的輪轂底部。
[0014]所述中空螺釘?shù)穆輻U中心設(shè)有圓形通道，一端連通螺釘頭，另一端與回轉(zhuǎn)體外殼內(nèi)部連通。
[0015]在所述的回轉(zhuǎn)體外殼內(nèi)、保持架上方的區(qū)域內(nèi)設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)密封結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)液體的動(dòng)壓傳遞至背壓排液閥，并且避免氣液混合物直接通過(guò)上部間隙短路溜走。
[0016]所述背壓排液閥為壓差開(kāi)閉閥，閥芯采用動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。
[0017]所述背壓排液閥的背壓反饋接口與混合物入口相連，形成機(jī)械反饋。
[0018]本發(fā)明的顯著效果在于:
[0019]按照本發(fā)明技術(shù)方案開(kāi)發(fā)的微重力大流量高壓氣液分離裝置含氣液態(tài)水分離回收處理能力大于280L/h，可適應(yīng)再生燃料電池儲(chǔ)能系統(tǒng)電解0.1?5MPa.a工作壓力大范圍變化工況，來(lái)流含氣比例O %?100 %均可實(shí)現(xiàn)高效氣液分離。
[0020]本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用屏蔽結(jié)構(gòu)，可保證高壓工況氣體有效密封。
[0021 ]本發(fā)明的分離葉輪上設(shè)有遮蔽墊片，葉輪底部氣體出口設(shè)有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，可有效阻止液體跟隨氣體排出；且上述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)在遮蔽墊片下方靠近分離葉輪的輪轂底部，使其不僅滿(mǎn)足微重力環(huán)境氣液分離需求，在重力環(huán)境亦具備良好的氣液分離性能。
[0022]本發(fā)明中排液閥的背壓反饋接口與耐壓外殼上的混合物入口相連，可有效屏蔽絕對(duì)工作壓力的影響，使其能夠適應(yīng)工作壓力大范圍變化工況。
[0023]本發(fā)明的排液閥為壓差開(kāi)閉閥，閥芯采用動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，相比較膜片結(jié)構(gòu)可有效增加排水開(kāi)度和液路流通面積，增大排水能力。
[0024]本發(fā)明采用的技術(shù)方案具備液體處理能力強(qiáng)、耐壓高、工作壓力適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為高壓大流量微重力離心氣液分離裝置示意圖；
[0026]圖2為遮蔽墊片主視圖；
[0027]圖3為遮蔽墊片俯視圖；
[0028]圖中:1.驅(qū)動(dòng)電機(jī);2.耐壓外殼;3.分離葉輪;4.皮托管;5.保持架;6.背壓排液閥；
7.錐形定位銷(xiāo);8.中空螺釘;9.遮蔽墊片；10.凸臺(tái)；11.密封結(jié)構(gòu)；12.混合物入口； 13.氣體出口； 14.液體出口； 15.背壓反饋接口； 16.頂端通道；17.底端通道；18.旋轉(zhuǎn)軸；19.輪轂；20.葉片;21.回轉(zhuǎn)體外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0030]如圖1所示，一種高壓大流量微重力離心氣液分離裝置，該裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、耐壓外殼2、分離葉輪3、皮托管4、保持架5、背壓排液閥6。
[0031]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)I固定設(shè)于耐壓外殼2的下方。
[0032]所述的耐壓外殼2由上部半球殼和下部半球殼組成，兩半球殼的開(kāi)口截面圓環(huán)大小形狀相同。上述兩半球殼的開(kāi)口截面相接，通過(guò)法蘭件固定密封連接。在上部半球殼頂端正中間設(shè)有一個(gè)頂端通道16，在緊鄰上述頂端通道16的位置設(shè)有一個(gè)混合物入口 12，在下部半球殼底端正中間設(shè)有一個(gè)底端通道17，在下部半球殼位于球殼深度一半位置的殼體上設(shè)有一個(gè)氣體出口 13。
[0033]所述的分離葉輪3位于耐壓外殼2的內(nèi)部，由旋轉(zhuǎn)軸18、輪轂19、四個(gè)葉片20和回轉(zhuǎn)體外殼21組成。上述分離葉輪3的旋轉(zhuǎn)軸18依次穿過(guò)輪轂19的穿軸孔和底端通道17與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I連接，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)I為其提供驅(qū)動(dòng)力;上述