一种空间喷涂的雾化装置制造方法
【专利摘要】一种空间喷涂的雾化装置，包括旋流腔(1)和旋流芯(2)；所述的旋流腔(1)包括进口段(3)、收敛段(4)、出口段(5)，旋流芯(2)主体为圆柱型，在圆柱上设置一个中心孔流道(6)和外围等间距的四个螺旋引导流道(7)；旋流芯(2)安装于旋流腔(1)内部进口段的最里侧即靠近收敛段位置，旋流腔(1)和旋流芯(2)之间通过过盈配合连接固定。
【专利说明】一种空间喷涂的雾化装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于空间液体喷涂的喷嘴雾化装置，适用于在轨对星表设备喷涂 液体材料，实现对星表设备的性能改良。
【背景技术】
[0002] 随着卫星在轨服务技术的发展，在轨组装、在轨构建将会成为现实。在轨组装、在 轨构建出的航天器对于星表有温度热控的要求。目前，卫星设备的所有热控涂层都是根据 其膜厚、辐射/反射特性以及对真空环境的适应性要求在地面进行研制、喷涂、固化成膜 后，将设备组装再发射入轨的。而对于在轨组装、在轨构建的航天器，则需要在轨对星表喷 涂热控涂层。在轨组装、在轨构建之外，空间喷涂还可用于延长卫星寿命。比如某星表热控 涂层或其他设备涂层在长期冷热交变、紫外辐射和粒子辐射的作用下性能退化较明显对卫 星总体性能产生了显著影响，此时通过空间喷涂相应的热控涂层，并通过组分设计使其在 较短时间内固化成膜，则可以大大延长卫星的寿命。上述空间应用都需要对于星表均匀喷 涂特定的热控材料、环境防护材料，从而使星表具有相应的热控和环境防护功能。
[0003] 合适的雾化方式是实现空间喷涂应用的核心要素，需要满足特定的使用环境要 求，如使用特殊的液体材料、在空间真空条件下工作、需要具备较大的喷射扩散角度以及优 异的均匀雾化效果等。
[0004] 目前常用的雾化方式主要包括超声雾化、压缩雾化、射流雾化以及机械撞击雾化 等方式。超声雾化和压缩雾化需要向喷嘴输送压缩气体以驱动雾化液滴定向运动，在真空 中易产生"气爆"问题。射流雾化无法在真空中应用。因此，采用机械撞击雾化方式是在空 间真空环境下应用的主要方式。
[0005] 常用的机械撞击雾化方式的喷嘴类型主要有直射式喷嘴、离心式喷嘴以及锥型螺 旋式喷嘴。直射式喷嘴是具有一定长径比的小孔，主要由入口段和收敛段组成，依收敛段形 状的不同可分为圆柱型、锥型、抛物线型等，虽然其雾化较为均匀，但喷射扩散角度较小。离 心式喷嘴的核心部分是涡流器和涡旋室，液体经过喷嘴内涡流器的切向槽沿切向方向进入 涡旋室，在涡旋室中一边高速旋转一边做螺旋运动，在收敛通道加速后并在离心力的作用 下从出口喷出，离心式喷嘴具有较大的扩散角，但喷射后中心区域会形成空洞的圆环形雾 化效果。锥型螺旋式喷嘴构型为渐小多匝螺旋线结构，不同层锥体喷射面流线与喷雾组件 轴心的夹角（螺旋角）不同，且角度逐层减小，因而在雾化面可以形成具有相同间距的同心 圆形状，雾化面一般由2?4个相互连接的同心雾化圆形组成，锥型螺旋式喷嘴容易获得较 大的喷射扩散角，但雾化面不均匀，中空、分束现象比较明显。
【发明内容】
[0006] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间喷涂的喷嘴雾化 装直。
[0007] 本发明的技术解决方案是：一种空间喷涂的雾化装置，包括旋流腔和旋流芯；所 述的旋流腔包括进口段、收敛段、出口段，旋流芯主体为圆柱型，在圆柱上设置一个中心孔 流道和外围等间距的四个螺旋引导流道；旋流芯安装于旋流腔内部进口段的最里侧即靠近 收敛段位置，旋流腔和旋流芯之间通过过盈配合连接固定。
[0008] 所述的进口段和出口段为圆柱型，收敛段为圆锥形。
[0009] 所述的螺旋引导流道的入口与圆柱轴线之间倾斜设置。
[0010] 倾斜角度范围为22°?26°。
[0011] 所述的螺旋引导流道截面为类梯形，即截面的上边和下边为圆弧段，两侧边为直 线段，两个圆弧段具有同一个圆心。
[0012] 本发明与现有技术相比有益效果为：
[0013] (1)该喷嘴装置的功能是在装置几何结构的约束下，将高压液体的压力能聚集起 来，并转化为液体的动能，同时通过液体与装置内部壁面的多次撞击发生破碎雾化，最后按 照要求的速度、扩散角、流量以高速液体射流的形式向外部空间喷出。
[0014] 旋流腔的主要作用是把液体的压力能转化为液体的动能，同时为破碎雾化提供几 何条件。旋流芯除了增加液体动能及实现液体的破碎雾化作用外，还具有以下作用：旋流芯 中心孔流道保证液体喷射中心区域的均匀雾化效果；旋流芯外围螺旋引导流道保证液体喷 射周向区域（除中心区域之外的圆环区域）的均匀雾化效果，同时保证所需的液体喷射雾 化扩散角。
[0015] (2)本发明中的喷嘴装置喷射扩散角、喷射速度（或流量）等指标参数可根据实际 需求进行设计，设计上具有很强的灵活性。
[0016] (3)本发明中的雾化方法具有优异的均匀雾化效果。
[0017] (4)本发明中的液体材料从喷嘴装置喷出后可形成一定的雾化扩散角度。
[0018] (5)本发明中的雾化方法既可以工作在空间真空环境下，又能够工作在地面大气 环境下，扩大了该雾化方法的使用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明喷嘴装置构型示意图；
[0020] 图2为本发明喷嘴装置剖面示意图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1、图2所示，为本发明的喷嘴装置的结构组成图，喷嘴装置的一端为液体入 口侧，另一端为液体出口侧，包括：旋流腔1和旋流芯2,旋流腔1主要由三部分组成：进口 段3、收敛段4、出口段5。旋流芯2主要包括一个中心孔流道6和外围等间距的四个螺旋引 导流道7。旋流芯2安装于旋流腔1内部进口段的最里侧（靠近收敛段4)，旋流腔1和旋 流芯2之间通过过盈配合连接固定。
[0022] 旋流腔1的进口段3和出口段5为圆柱型，收敛段4为圆锥型，截面均为圆形。旋 流腔1的主要作用是把待雾化液体的压力能转化为液体的动能并为液体的破碎雾化提供 几何条件。其中，液体的加速过程主要在收敛段4内完成。旋流芯2为圆柱型，在圆柱中心 开了一个中心孔流道6,圆柱外围开了四个螺旋引导流道7,中心孔流道6截面为圆形，螺旋 引导流道7的入口与喷嘴装置轴线方向呈一定的倾斜角度，截面为类梯形，即截面的上边 和下边为圆弧段（具有同一个圆心），两侧边为直线段。增大流道倾角可以增加流体的切向 速度，有利于提高喷射扩散角，但流道倾角过大会导致雾化面不均匀。流道倾角过小，不利 于提高喷射扩散角。本例中倾斜角度范围为22°?26°。
[0023] 旋流芯中心孔流道6的主要作用是在增加液体动能及实现液体破碎雾化的基础 上保证液体喷射中心区域的均匀雾化效果。旋流芯外围螺旋引导流道7的主要作用是在增 加液体动能及实现液体破碎雾化的基础上保证液体喷射周向区域（除中心区域之外的圆 环区域）的均匀雾化效果，同时保证所需的液体喷射扩散角。推动液体材料流动的动力源 可以是火工品装置，也可以是高压气源。
[0024] 上述喷嘴装置由金属材料制成。待雾化的液体材料可以是一种固液混合材料，固 体材料具有低密度、微细粒度、大的表面活性等特点，液体助剂材料具有高粘性、低密度等 特点。按照上述描述，本装置优选的结构参数如下表：
[0025]
【权利要求】
1. 一种空间喷涂的雾化装置，其特征在于：包括旋流腔（1)和旋流芯（2);所述的旋流 腔（1)包括进口段（3)、收敛段（4)、出口段（5)，旋流芯⑵主体为圆柱型，在圆柱上设置 一个中心孔流道（6)和外围等间距的四个螺旋引导流道（7);旋流芯（2)安装于旋流腔（1) 内部进口段的最里侧即靠近收敛段位置，旋流腔（1)和旋流芯（2)之间通过过盈配合连接 固定。
2. 根据权利要求1所述的一种空间喷涂的雾化装置，其特征在于：所述的进口段（3) 和出口段（5)为圆柱型，收敛段（4)为圆锥形。
3. 根据权利要求1所述的一种空间喷涂的雾化装置，其特征在于：所述的螺旋引导流 道（7)的入口与圆柱轴线之间倾斜设置。
4. 根据权利要求3所述的一种空间喷涂的雾化装置，其特征在于：倾斜角度范围为 22。?26°。
5. 根据权利要求1或3所述的一种空间喷涂的雾化装置，其特征在于：所述的螺旋引 导流道（7)截面为类梯形，即截面的上边和下边为圆弧段，两侧边为直线段，两个圆弧段具 有同一个圆心。
【文档编号】B05B1/34GK104437914SQ201410681910
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】李志 , 陈维春, 蒙波, 黄剑斌, 孙玉成, 尹建凤, 韩旭 申请人:中国空间技术研究院