用于为航天器储罐排出/容纳液体的装置的制作方法

文档序号:11803941阅读:245来源:国知局
用于为航天器储罐排出/容纳液体的装置的制作方法
用于为航天器储罐排出/容纳液体的装置本发明涉及用于航天器、特别是用于在低重力或零重力下行进的飞船的储液罐领域。更具体地,涉及一种用于排出/保持用于被放置在航天器发动机的液态推进剂的储罐中的液体的装置(表示为DEL):卫星、探测器、顶级运载火箭阶等。

背景技术:
卫星和航天器常常包括用于其高强度推力要求的液态推进剂推力器。用于供给这些推力器的液态推进剂储存在储罐中,其设计必须考虑这些飞船被要求在其中行进、并且特别是几乎零重力或不定取向的明显低于地球重力的重力的环境条件。在这种储罐中,容纳在储罐中的液相的推进剂必须能够通过排出孔排出。一般来说,储罐容纳液相的推进剂和气体(推进剂蒸气、惰性加压气体)两者。液体排出装置必须支持通过排泄孔从储罐排出液体,同时防止储罐中存在的气体通过这个孔排出,通过该孔排出气体可能对推进系统的正确运行是有害的(爆炸的风险)。现在,缺乏能够使液体收集在低点处的恒定方向的重力阻止使用传统的用于回收液体并与气泡分离的装置。在其他的所谓的“冷气”卫星推进系统中,流体以两相状态被储存在储罐中。储罐被加热以产生气体,气体通过管道排出并在喷嘴处释放,由此在卫星上产生推力。与液体必须在没有气泡的情况下被排出的之前的系统不同,此处必须在没有液滴的情况下排出气体。然后,问题是如何通过使用液体保持装置来将液体保持在储罐中。因此,已经设计各种液体排出或保持装置来补救该问题。能够被引用的本领域的现有技术包括于1985年1月23日公开的马特拉 (Matra)公司的欧洲专利EP0132175B2,其涉及具有包含毛细管的液体储存罐。能够被引用的另一个专利是1991年6月21日公开的来自SociétéEuropéennedePropulsion的FR2655956,其旨在一种具有外壳毛细管效应的储罐。最后,2007年12月26日公开的AstriumSAS的专利EP1868891描述了用在冷气推进系统中的液体保持装置的用途。根据现有技术,液体排出或保持装置的核心一般由被称为海绵状物的毛细管结构组成,其功能是当卫星被置于其轨道中在失重的条件下运行时,通过毛细管作用保持液体。该海绵状物靠近液态推进剂排放孔放置,并且与该孔连通。液体排出/保持装置的海绵状物具有足以保持至少等于并且通常大于预定量的量的液态推进剂的容积。在排出装置的情况下,该预定的量是执行这样一种类型的操纵所需的量,在该类型的操纵期间,推进系统必须连续地运行预定的持续时间,即使在所述操纵期间被施加至所述储罐的加速度沿液态推进剂不必朝向储罐的底部压缩的方向被施加,其中,液体排放孔位于储罐的底部。在两个这种操纵之间,飞船再次处于零重力下,并且海绵状物被再装载液体,同时排出位于其中的气体。在图1所示的现有技术的布置中,液体排出/保持装置的海绵状物由例如金属的大量叶片11组成,叶片11被设置以在有助于通过为此目的而设置的液体抽取孔12排出液体的方向上提供毛细管梯度。代表海绵状物的某点处的毛细管作用的数量是在该点处在液体与气体之间的自由面的平均曲率。沿给定方向的毛细管梯度应该被理解为表示沿那个方向的毛细管作用的空间导数。沿给定方向的正梯度表示毛细管作用沿那个方向增加。当重力或加速力很弱时,容纳在该海绵状物中的液体自然而然地倾向于沿毛细管梯度为正的方向朝向毛细管作用最强的区域移动,这与气体不同,气体自然而然地倾向于沿毛细管梯度为负的方向朝向毛细管作用最弱的区域移动。液体抽取孔12紧邻海绵状物的最大毛细管作用的区域设置,该 区被称为“排出/保持区”。该装置的气体能够通过其逸出的区是所谓的外周区,其通常远离液体排出/保持区。能够是平坦的或褶皱的叶片11能够以朝向储罐10的中心会聚的方式径向地设置,因此产生沿那个方向的毛细管梯度。然后液体被收集在储罐的中央部分中并通过毛细管作用被引导朝向液体排放孔。在图2所示的另一个示例中,叶片11成扇形地设置在壳体20内。它们以当它们接近液体抽取孔12时更靠拢的方式基本沿储罐的轴线方向(称为竖直方向并表示为Z)设置。如特别在图1和图2中所示的基于叶片的液体排出/保持装置的海绵状物以及根据现有技术的这种类型的其他装置的限制是多方面的。-获得良好的毛细管压力要求叶片足够靠拢(通常1-5mm),这要求大量叶片(通常一百个左右)。-叶片配合的几何公差是有限制性的(通常小于0.5mm)。-在限制性公差下根据现有技术组装大量零件(例如通过焊接)难以执行并且成本高昂。-根据现有技术用于产生海绵状物的零件的类型限制了这种装置的设计可能性。发明目的本发明的一个目的是提出一种用于在零重力或非常低的重力下使用的储液罐的新型的海绵状物。

技术实现要素:
为此,本发明首先旨在一种适合于整合在用于在低重力或零重力下操作的储液罐中的用于排出/保持预定液体的装置,所述装置包括所谓的外周区和所谓的液体排出/保持区。所述装置包括被称为海绵状物的单件式三维结构,其包括一组被称为线元件的基本线状的 元件,该基本线状的元件在海绵状物的所述外周区与所述液体排出/保持区之间延伸,所述线元件基本沿装置内的流体的流动方向取向。通过指示的方式,用于在卫星上使用的这种装置的通常的体积在0.5升至5升之间,典型的总体尺寸在10cm与100cm之间。“线元件”在本文中应该被理解为表示在给定方向上相对细长的结构元件,这些元件的截面能够是简单的凸形形式,或者更复杂的形式,例如非凸形。还应该理解,这些线元件能够均等地呈直线或曲线。在本说明书中,这些线元件是刚性的,因为它们在与重力相关的压力下保持它们的形状。为了支持液体在排出/保持区中的发展和从该区朝向外周区排除气泡,这些线元件以这样的方式设置,该方式使得设置在仅这些线元件内的流体的毛细管梯度在流体的从所述外周区到所述液体排出/保持区的流动方向上为正或零。在海绵状物的给定点处并沿给定方向的毛细管梯度应该被理解为表示通过这个点的自由液体-气体分离面的平均曲率在这个点并且沿这个方向的空间导数。例如,线元件以这样的方式设置,该方式使得任意一对邻近的线元件之间的距离在流体的从所述外周区到所述液体排出/保持区的流动方向上减小。这个距离沿线元件测量,像连结所述线元件的两个点的区段的长度一样,所述区段基本正交于所述线元件。在邻近的线元件之间的距离的减小能够是连续的。也能够是不连续的(分级的),可选地,沿线元件的所有或部分为零。线元件被有利地设置为网络,同样多的线元件与正交于所述线元件的表面层的交叉点位于所述表面的多边形铺砌面的顶点。换句话说,对于与线元件成直角的至少一部分表面而言,与这些线元件与该表面的交叉点对应的点两个两个地确定多边形的侧面,然后形成所述表面的铺砌面。在最常见的情况下,能够考虑正方形(格子)的或六边形(蜂窝)类型的常规铺砌面。然而,这不能阻止考虑更复杂或不规则的铺砌面。线元件的常规截面是0.05mm2至1mm2的凸面,这个表面对应于直径为0.2mm至1mm的基本圆柱形的线元件。线元件以这样的距离彼此间隔开,该距离适合在这些线元件之间产生足以保持液体(和/或排出气体)的毛细管的力。这个距离一般取决于所涉及的流体,特别是其表面张力和其使结构的表面变湿的能力。两个邻近的线元件之间的典型距离在1mm至5mm之间。线元件能够在它们的端部连结至装置的结构元件,例如格栅、盖或壳体,以便确保组件的机械强度,整体形成单件式三维结构。在这种情况下,有利的是线元件具有适合使它们刚硬的非凸的截面,例如T型、X型或Y型截面。为了不干扰毛细管梯度在海绵状物内的趋势,将有利的是:线元件具有包括沿形成线元件的网络的多边形铺砌面的所述多边形的侧面(如以上所限定的)延伸的凸起的截面。例如,对于格子,截面能够是T型或X型,T或X的分支沿格子延伸。对于蜂窝网络,截面能够是Y型,Y的分支沿蜂窝的六边形的边缘延伸。为了改进装置的机械强度和刚度,同时使其重量最小,线元件能够通过间隔器(在海绵状物自身内部)连结在一起。在这种情况下,从间隔器能够通过放置它们以及通过它们的数量来确保所有线元件的机械强度和刚度的时刻开始,线元件不必将其端部连结至特定的结构。然后单件式三维结构能够仅由线元件和连结这些线元件的间隔器组成。然后这个结构能够成角度并被合并作为与液体排出/保持装置的其余部分独立的部分。间隔器非常局部地(通常在间隔器的半个截面的距离上)引起毛细管作用峰值,毛细管作用峰值能够产生负的毛细管作用梯度。换句话说,液体将倾向于被保持在线元件和间隔器的交叉点处。因此,有利的是这些间隔器以这样的方式设置,该方式使得在所述间隔器位于的点处沿线元件发生的毛细管作用峰值最小。为了使这些毛细管作用峰值最小,在多边形铺砌面的情况下,有利的是在正交于线元件的表面层上的平行于线元件的方向的间隔器的突起近似地与形成线元件的网络的多边形铺砌面的多边形的侧面结合。仍考虑到将毛细管作用峰值最小化,有利的是间隔器不与线元 件正交,而是间隔器与线元件之间的角度通常在20°至70°之间。为了使海绵状物的重量最小,间隔器是有利地全部或部分基本线状的结构元件。“基本线状”应该被理解为表示长度比宽度大几倍(例如大10倍)的细长形式,截面例如是凸形和圆形。它们可以是直线形的或曲线形的。如果需要更大的机械强度,有利的是所有或一些间隔器是连结线元件的板,所述板可能被穿孔。“板”在本文中应该被理解为表示二维元件,其长度和宽度比厚度大几倍,例如大10倍。“穿孔”应该被理解为表示这些二维表面具有与其表面成直角的一个或更多个通孔的事实。在该装置的间隔器基本为线状的区域中,有利的是当在流体的从所述外周区到所述液体排出/保持区的流动方向上移动时,两个连续的间隔器之间的距离减小。这样,可能保持堵塞在被容纳在邻近的线和两个间隔器之间的隔室中的气泡将能够更容易地并且沿与液体流相反的方向排到紧邻的隔室。优选地,这些线元件和这些间隔器形成一组横向平面,该组横向平面每个都由线元件和间隔器的区段限定,与给定的线元件相关联的平面的周界在称为毛细管梯度方向的方向上沿该线元件朝向集中区减小。平面应该被理解为表示形成闭合的轮廓的线元件和间隔器的一连串的区段,这种连串使得没有一对不相邻的顶点通过线元件或间隔器的区段连结。因此,存在不能够被分成两个子平面的平面。术语线元件在本文中以一般的方式使用,它被理解为它覆盖直线形和曲线形线元件。如所解释的,该装置支持在排放孔的方向上从储罐渐进地置换液体,并且其单件式构造增强了其刚性并简化了安装。线元件从外周区延伸到液体集中区的方向是毛细管梯度为正的方向。根据特定实施例,横向表面确定多面体隔室,每个多面体隔室具有正方形或矩形截面的细长管形,与同一个线元件相关联的连接 的隔室具有在梯度方向上变窄的截面。更具体地,至少一些间隔器具有平面的条状区段形状,海绵状物包括在毛细管梯度的方向Z上彼此重叠的隔室层,在每个所述隔室的两个相对的面中存在开口,所述面与毛细管梯度的方向Z基本成直角。换句话说,此处,海绵状物是穿有开口的一组多面体隔室,所述隔室和开口被定尺寸以确定在预定方向上的毛细管梯度。甚至更具体地,在与毛细管梯度的方向Z横向的方向X上测量的连续隔室的尺寸沿毛细管梯度的方向减小。将理解的是,本文涉及的是平面的宽度,该宽度在与毛细管梯度的方向成直角的方向上测量。根据有利实施例,在与毛细管梯度的方向Z横向的平面XY中的每个隔室的横截面是凸形的,内接在这些截面中的圆的直径沿毛细管梯度的方向减小。在这个实施例中,在接近集中区时,边缘根据至少一个尺寸逐渐靠拢,并且与这些边缘成直角的平面因此是越来越小的截面,因此有助于产生毛细管梯度。根据毛细管梯度的另一个实施例,当沿毛细管梯度的方向Z移动时,被称为与同一个线元件相关联的平面的“高度”的尺寸H1、H2、…、Hn减小,所述尺寸H1、H2、…、Hn沿毛细管梯度的方向Z测量。在这个实施例中,可能与前面的实施例结合,毛细管梯度通过渐进地减小隔室的横向平面的高度来产生。根据优选实施例,间隔器沿两个所谓的“竖直”平面XZ和YZ设置在线元件之间,这些间隔器被构造为棒区段,每个都和与它们相关联的线元件形成接近45°的角度。这种设置有利于通过选择性激光熔融方法的海绵状物的生产的简化。在根据特定实施例的这种情况下,间隔器形成重叠的虚线:-在被称为纵向的竖直平面XZ中,在毛细管梯度的方向Z上具有相同“高度”的每两个纵向间隔器中的一个纵向间隔器沿+X+Z的方向取向,而每两个纵向间隔器中的另一个纵向间隔器沿+X-Z方向取向,-在被称为横向的竖直平面YZ中,在毛细管梯度的方向Z上具有相同“高度”的每两个横向间隔器中的一个横向间隔器沿+Y+Z方向取向,而每两个横向间隔器中的另一个横向间隔器沿+X-Z方向取向。甚至更具体地,在这种情况下,纵向间隔器和横向间隔器不是在相同的高度处附连至线元件,每个横向间隔器基本在两个最邻近的纵向间隔器的固定点之间的中间距离处被附连至线元件。将有利的是,根据基于粉末的快速制造方法(例如粉末层或飞溅熔融/烧结)由单一件制造单件式三维结构。在该单件式三维结构被固定地附连至与其形成单一件的该装置的其他结构元件的情况下,有利的是,根据(例如,基于粉末的)快速制造方法制造整件。在这些优选实施例中的一个实施例中,该装置包括单件式三维结构,其被称为海绵状物(32),该海绵状物包括在海绵状物的外周区与液体排出/保持区之间延伸的基本线状的元件(被称为线元件)的网络,线元件基本沿该装置内流体的流动方向取向,这些线元件通过间隔器连结在一起,这些线元件被设置成使得在没有间隔器的情况下,毛细管梯度在流体的从所述外周区到所述液体排出/保持区的流动方向上为正或零,这个结构根据基于粉末的快速制造方法由单一件制造。第二方面,本发明旨在一种用于制造如上解释的液体排出装置的方法。在该方法中,海绵状物通过总名称为叠层制造(LM)(或者甚至:添加制造、选择性激光烧结、选择性激光熔融、快速原型法、直接数字制造、3D打印等)的文献中已知的类型的基于粉末的层叠层快速制造方法制造,该方法包括以下步骤:步骤100:产生将被生产的海绵状物的三维数字描述,并将该三维数字描述输入SLM机器的存储器中,步骤200:通过软件将海绵状物32分解成预定厚度的重叠层。步骤300:一层一层地制造海绵状物32,子步骤310:对于第一层,根据将被存储在储罐中的液体的 类型而选择的材料的粉末被倒在平坦的基底上,子步骤320:移动的激光通过熔融使该工件的设计固化,如从该层的高度水平处的横截面所见,剩余的粉末保持不变并且保持在合适位置,子步骤330:新的粉末层被倒在之前的层上,重复进行,直到达到海绵状物32的最终高度为止,在与地面重力的方向相对应的竖直方向Z上制造线元件70,子步骤340:一旦该工件完全形成,移除未被固化的粉末,因此露出单件式海绵状物,步骤400:然后,从其基底分离海绵状物32。有利地,在制造期间线元件的设置和线间隔器的设置使得没有线元件并且也没有线间隔器与制造方向成直角。优选地,线元件以它们通过基本沿制造的方向设置而形成的方式制造,并且线间隔器与线元件之间的角度是不同于90°的至少一些度。“一些度”应该被理解为表示通常在5°至15°之间的差异。根据优选实施例,该方法还包括以下步骤:步骤500:通过超声处理清洗海绵状物。在这种情况下,更具体地,海绵状物在超声清洗装置中经历五次连续的通行,这通过浸没在异丙醇和水的浴中来实施。在特定实施例中,在步骤200中,将被生产的海绵状物的数字模型在其底部中被补充一系列几毫米高的小而细的竖直支撑柱。这些小柱允许容易与基底分离。根据优选实施例,该方法还包括通过锯切执行的与基底分离的步骤。有利地,用于制造的粉末粒的尺寸具有基本为20-50微米的典型尺寸。另一方面,本发明旨在一种用于在低重力或零重力下操作的储液罐,其包括如所解释的液体保持/排出装置。本发明还旨在一种包括如所解释的液体保持/排出装置的卫星。附图说明在阅读作为非限制性示例给出的特定实施例的描述和附图时,将更好地理解本发明的目的和优点,其中,附图表示:–图1(已被引用):根据现有技术的第一液体排出装置的示意图;–图2(已被引用):根据现有技术的第二液体排出装置的示意图;–图3:在本发明的实施例中的液体排出装置的立体图中所见的示意图;–图4:在图3的液体排出装置的横截面视图中所见的该装置的第一实施例中的简化图;–图5:如在使用管状隔室的变体中描述的装置的毛细管结构的立体图;–图6A和图6B:能够用在根据本发明的装置中的示例性隔室构造;–图7:在本发明的第二实施例中的液体排出装置的横截面中所见的简化图;-图8A和图8B:示出在本发明的这个相同的第二实施例中线元件在与所述元件成直角的两个横截面上的局部横截面的图;-图9A和图9B:示出在另一个实施例中线元件在与所述元件成直角的横截面上的局部横截面和在这个情况下线元件的立体图的图;-图10:示出装置内液体-气体分界面的形状的图;-图11A和图11B:示出分别在两个实施例中的连结两个线元件的间隔器的构造的两个图;-图12:根据本发明的实施例的海绵状物的侧视图;-图13:与图12的装置对应的立体图;-图14:用于制造根据本发明的装置的“添加制造”方法的步骤的示意图。具体实施方式在开始描述本发明之前,应该注意此处附图不是按比例绘制的。此后,在说明书中,为了简洁,首字母缩写DEL用来表示液体排出/保持装置。在图3和图4图示的本发明的非限制性实施例中,液体排出/保持装置的海绵状物32设置在壳体20中,壳体20被称为保持壳体,此处,该壳体20是金属的。该壳体20设置在例如为球形的储液罐10内。此处,壳体20基本为截头圆锥的形状,一个面远离储罐的壁,被称为盖30,为基本平坦的形状。与盖30相对、紧邻储液罐10的壁放置的面被称为液体排出/保持装置的基部31。当使用DEL时,该基部31对应于液体抽取区。液体抽取孔12被设置为基本面向该基部31的中心。在该壳体20中,形成一个或更多个液体入口孔33,海绵状物通过液体入口孔33再装载液体。这些液体入口孔33形成在DEL的基部31中。此处,它们采取格栅的形式。这些液体入口孔33通常被放置为面向供给叶片34,供给叶片34被固定地附连至储罐10的内表面。这些供给叶片34的形状本身是已知的,并且其实施例例如在已经提及的欧洲专利EP0132175中描述。壳体20还包括设置在盖附近或在盖30上的一个或更多个气体出口孔35、36,并且当填充海绵状物32时,气泡可以通过气体出口孔35、36排出。在毛细管的作用下通过其基部31填充海绵状物32实际上在DEL内产生增压,该增压朝向盖30驱赶气泡。在DEL的基部31处,底格栅37将海绵状物32与液体抽取孔12隔离。关于被称为海绵状物32的毛细管结构自身,在图5图示的第一示例性实施例中,它示意性地由在单件式三维体积内产生的并置的隔室38的矩阵构成。在该图5中,海绵状物的形状是平行六面体,但明显的是,该海绵状物原理上能够适合于如在图3和图4中描述的渐缩的形状,例如通过由具有旋转对称的系统围绕中心轴线组织隔室。在作为非限制性示例给出的该示例性实施例中,海绵状物由三维格构38组成,三维格构38由线元件形成,所述格构的基本隔室39(也被称为隔室)是基本为立方体的形状(见图6A)。格构由立方体隔室的边缘形成。此处,线元件具有圆形截面。当沿液体的流动方向(轴线Z)移动时,沿与液体的流动成直角的方向(平面XY)的隔室的边缘的尺寸Di(见图6B)减小,这在该方向上产生正毛细管梯度。有利地,当沿流体的流动方向移动时,与液体的流动方向平行的边缘的尺寸Hi也减小。图7和图8示出由设置在壳体内的一组线元件70组成的海绵状物32的其他横截面视图,此处,所述海绵状物32具有矩形截面,这些线元件70通过间隔器71连结,间隔器71产生机械方面的功能和固定线元件的功能。如能够在图8A和图8B中所看到的,图8A和图8B按同一比例示出在高度水平S1和S2处海绵状物32的横截面视图,线元件按照正方形矩阵设置,并且通过间隔器71连结,描绘出这些正方形的侧面。在接近海绵状物的底部的方向上(根据图7),线元件70变得更靠拢,这在期望的方向上产生毛细管梯度。图9A图示线元件70的另一种网格,此处,线元件70按照六边形铺砌面分布。在该示例中,线元件的截面已经被选择为“Y”形(见图9B),“Y”的分支沿六边形网格的侧面延伸。图10图示在线元件70之间观察到的液体-气体分界面的形状,此处,液相在图的底部,根据图8A和图8B,线元件朝向底部会聚。在该分界面处的毛细管作用的特性值由液体与气体之间的分隔表面的弯曲半径给定。当沿液体的流动方向(此处为向下)移动时,因为线元件朝彼此会聚,液体-气体分离表面的弯曲半径(也就是毛细管作用)将增加,由此在液体的流动方向上增加正毛细管梯度。在图11A图示的特定实施例中,线元件70通过间隔器71被连结在一起,间隔器71设置在所谓的“竖直”平面XZ和YZ中,间 隔器与线元件70不成直角,相反,而是与它们形成接近45°的角度。在符合图11B的变体实施例中,间隔器71是透孔织物板类型的,其中,边缘也与线元件70倾斜大约45°。在图12和图13图示的优选实施例中,线元件70是直线形的,基本彼此平行并且取向在毛细管梯度Z的相同方向上,使得当沿毛细管梯度的方向移动时,线元件70会聚,并且在所谓的“竖直”平面XZ和YZ中,设置在这些线元件之间的间隔器与线元件70不成直角,相反,而是与它们形成接近45°的角度。在如图12中图示的优选实施例中,与同一层的隔室对应的间隔器形成重叠的虚线。例如,在被称为纵向的竖直平面XZ中,在毛细管梯度Z的方向上具有相同“高度”的每两个纵向间隔器中的一个纵向间隔器沿+X+Z的方向取向(图12中的间隔器71x1),每两个纵向间隔器中的另一个纵向间隔器沿+X-Z的方向取向(图12中的间隔器71x2)。同样适用于被称为横向的竖直平面YZ:在毛细管梯度Z的方向上具有相同“高度”的每两个横向间隔器中的一个横向间隔器沿+Y+Z的方向取向(图13中的间隔器71Y1),每两个横向间隔器中的另一个横向间隔器沿+X-Z的方向取向(图13中的间隔器71Y2)。这种设置能够在图13中更好地看到,图13通过等距视图图示了五个线元件70以及连结这些线元件的一组纵向间隔器71X和横向间隔器71Y。如能够在该图中看到的,在此处通过示例描述的本实施例中,纵向间隔器71X和横向间隔器71Y不是在相同的高度处被附连至线元件70。相反,每个横向间隔器71Y基本在两个最邻近的纵向间隔器71X的固定点P1、P2之间的中间距离处被附连至线元件70(例如在图13中用P表示的点处)。在示例性实施例中,对于容积接近一升液体的DEL,现有的DEL具有从1L至5L的容积,10cm至30cm的特性尺寸,线元件之间的间隔从几十毫米到几毫米(通常两毫米),并且间隔器之间的长度沿毛细管梯度的方向Z在DEL的两端之间从五毫米变化到一 毫米。尺寸自然地取决于必须被存储在储罐中的液体的特性。此处,线元件和间隔器的厚度通常在十分之一到十分之三毫米之间。制造方法海绵状物通过例如名称为“选择性激光熔融”(简称为SLM)的已知类型的基于粉末的快速制造方法制造。步骤100:在初始步骤100中,产生将被生产的零件的三维数字描述,并将其输入SLM机器的存储器中。步骤200:然后,将被制造的零件(此处为海绵状物32)通过软件被分解成非常薄的层的重叠。层的薄度取决于最终的零件所要求的薄度和机器的容积。通常是十分之几毫米,层甚至是约十分之一毫米。步骤300:然后,海绵状物32被一层一层地制造。该方法通过图14说明。子步骤310:对于第一层,根据将被存储在储罐中的液体的类型而选择的材料的粉末被倒在平坦的基底上。两种金属合金和两种塑料(以粉末形式取得)能够明显地用在本方法的实施中。(1)钛合金:TA6V成分(以百分比%计):Ti(平衡)、Al(6.15)、V(4.01)、C(0.0&)、Fe(0.058)、O(0.14)、N(0.002)和H(0.002)(2)铝合金:AlSi10Mg成分(以百分比%计):Al(平衡)、Si(9.89)和Mg(0.39)(3)聚酰胺:聚酰胺11(4)PEEK:聚醚醚酮关于这些产品的选择,例如,钛被选择用于具有腐蚀性推进剂(例如NTO、MMH、N2H4)的飞行应用,铝和PEEK被选择用于具有无腐蚀性或低腐蚀性推进剂(例如NH3、C4H10、N2O)的飞行应用,聚酰胺被选择用于模型或功能性地面原型。子步骤320:然后,移动的激光通过熔融使该层的一部分的设计固化,通常是线元件和间隔器区段的截面,其余粉末不变并且保持在合适位置。子步骤330:然后,新的粉末层被倒在之前的层上,并且如此重复,直到达到海绵状物的最终高度为止。在本示例中,线元件70在与地面重力的方向对应的竖直方向Z上制造。子步骤340:一旦零件被完全形成,未被固化的粉末通过任何方式被吹走或去除,因此露出单件式海绵状物。步骤400:然后,使海绵状物与其基底分离。步骤500:然后,例如通过超声处理来清洗,以用于除去留在结构中的灰尘或颗粒。在示例性清洗方法中,海绵状物32在超声清洗装置中经历五次连续的通行,这通过浸没在异丙醇和水的浴中来实施。可替换地,能够设想其他方法:例如,基于通过过滤和可能与研磨剂流体再循环交替的溶剂流体和洗涤剂的闭环循环的方法。步骤600:最后,海绵状物被插入合适形状的壳体中,为了将其安装在储液罐中。在变体实施例中,该方法包括在与剩余的灰尘分离之后的热处理步骤,以便减小与该制造相关的该结构中的机械应力。在另一个变体中,执行表面抛光处理。在另一个变体中,将被制造的海绵状物的数字模型在其底部中被补充一系列几毫米高的小而细的竖直支撑柱。以此方式,与基底的分离被显著地简化,否则该零件的第一层被直接焊接到基底上。例如,这个分离能够通过锯切来执行。在根据该方法制造格构类型的海绵状物期间,格构的边缘不是水平的,明显是由于机械强度的原因。应该注意的是,为了产生有助于海绵状物的可湿性的表面粗糙度(通常为20-50微米的粗糙度),用于制造的粉末粒的尺寸是基本等于该粗糙度的尺寸。在变体实施例中,海绵状物和壳体同时通过上述方法制造。本发明的变体根据一个变体,液体排出/保持装置的海绵状物32能够具有绕储罐10的中心轴线的圆柱形几何形状,每个线元件70的方向朝中心轴线会聚,使得隔室的毛细管梯度沿径向指向所述中心轴线,流体排出装置位于所述中心轴线处。还可以具有球面区段形式的几何形状,所有线元件基本朝向同一个点会聚,使得隔室的毛细管梯度沿径向指向液体排泄孔。还可以具有基本为平行六面体的几何形状,线元件相互平行,使得隔室的毛细管梯度基本沿相同的轴线指向连结至液体排泄孔的基部。
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