JPH0768202A - 液体を噴射するための方法および装置 - Google Patents

液体を噴射するための方法および装置

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JPH0768202A JP5258632A JP25863293A JPH0768202A JP H0768202 A JPH0768202 A JP H0768202A JP 5258632 A JP5258632 A JP 5258632A JP 25863293 A JP25863293 A JP 25863293A JP H0768202 A JPH0768202 A JP H0768202A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体、特に宇宙飛行体内における廃熱を導出
するための設備の領域内における液体を間欠的に噴射す
るための方法および装置を提供すること。 【構成】 液体の供給が終了した後流出管路内に存在し
ている液体を吸込み、あらたに液体の供給を開始する際
に吸込んだ液体を再び流出管路内に導入する、この目的
のため、ノズルハウジング１が内室４を備えていて、こ
の内室がノズル口３と連通されている流出管路６と、ピ
ストン８が運動可能に案内されている収容室５とに分割
されていること、および流通路７を介して流出管路６と
連通されており、この流出管路がピストンと結合されて
いる遮断部材２４により静止位置に位置決めされて遮断
可能であること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体が流出管路と遮断
装置とを備えたノズルに供給される様式の、液体、特に
宇宙飛行体内における廃熱を導出するための設備の領域
内における液体を間欠的に噴射するための方法およびこ
の方法に関する。
【０００２】更に本発明は、ハウジング、少なくとも一
つのアンカー、液体供給部並びにノズル口とを備えた液
体、特に宇宙飛行体内における廃熱を導出するための設
備の領域内における液体を間欠的に噴射するための装置
に関する。
【０００３】
【従来の技術】蒸発する液体を間欠的に噴射すること
は、例えば液体供給の間噴射される物質の一定の質量流
れおよび一定の場所上の配分を達するために行われる。
このような脈動による作業様式にあっては、液体の脈動
による排出が終了した後噴射される液体が供給される空
域内における圧力が供給される液体の蒸気圧よりも低く
なることが予測される。この結果、装置の流出管路内に
おいて液体供給の後残留する液体が蒸発し尽くしてしま
うと言う危険が生じる。このことは、蒸気と液体から成
る混合物がノズル口から流出し、滴を形成するという結
果を招く。このような滴はこれが当たる壁部の表面の僅
かな部分を湿潤するに過ぎないか、或いはノズル口の近
傍に残留する。この流出する液体が蒸発することによ
り、付加的に電気的な加熱が行われない場合、ノズル口
の領域内に氷結の形成が予測される。このように付加的
に装置に対して出費が生じる以外に、これに加えてこの
ように流出する液体が所定の熱交換プロセスもしくは所
定の冷却に関与することがなく、従って液体の有用な量
が低減すると言う不利な効果が生じる。このようなこと
は宇宙飛行の領域における装置の適用を不利にする。何
故なら、宇宙飛行にあっては、所定の最大全重量にあっ
てこのような利用できない付加重量により搬送されるべ
き実用搭載量のための重量が低減し、従って比較的経費
が増大するからである。
【０００４】宇宙飛行体内に、例えばボードに設けられ
ている電気機器により誘起されて、生じる廃熱を環境に
放出すると言う問題に関連して、蒸発熱交換器と称さ
れ、例えば雑誌”Shuttle Orbiter Flash Evaporator"
J.R.Mason 著,Hamilton Standard,79-ENYS-14,American
Society of Mechanical Engineers発行に記載されてい
る装置が使用される。この蒸発熱交換器にあっては、多
数の活性な冷却循環系に属する冷却液体が、液体滴から
成る噴流の形で噴射ノズルを介して熱交換器のプロセス
室内に噴射される蒸発されるべき媒体と接触される。こ
の場合、滴は冷却液体が流過するこの熱交換器の空域を
区画している壁部と接触する。壁部から、また同時に冷
却液体からも熱を奪って熱を吸収した滴は蒸気相に移行
し、蒸気となって宇宙飛行体の環境に放出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、冒頭に記載した様式の方法を、液体供給が終了し
た後のノズルの後滴下が低減するように改善すること、
および冒頭に記載した様式の装置を、供給された液体の
高い利用が保証されるように、また氷結形成の傾向が低
減されるように構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よる方法にあって、液体の供給が終了した後流出管路内
に存在している液体を吸込み、あらたに液体の供給を開
始する際に吸込んだ液体を再び流出管路内に導入するこ
とによって解決される。
【０００７】更に、本発明による装置にあって上記の課
題は、ノズルハウジングが内室を備えており、この内室
がノズル口と結合されている流出管路並びにピストンが
運動可能に案内されている収容室とに分割されているこ
と、および収容室が流通路を介して流出管路と連通され
ており、この流出管路がピストンと連通されている遮断
部材により静止位置に位置決めされて遮断可能であるよ
うに構成されていることによって解決される。
【０００８】液体をノズル内室から吸引することにより
ノズル口からの規制しがたい流出が回避され、従って氷
結形成の危険もまて回避される。ノズル口の付加的な加
熱は行われないか、もしくは最低限でも効率の小さい加
熱部が設けられるに過ぎない。滴下損失が回避されるの
で準備された冷却液体の量は最小限にされる。
【０００９】ノズルハウジング内に運動可能なピストン
が設けられることにより極めてコンパクトな構造が保証
される。吸引工程を実施するため、ピストンは摺動さ
れ、過剰の液体を流出管路の領域から収容室の領域内へ
と吸込む。吸込み工程が終了した後液体の収容室から流
出管路内への規制しがたい溢流は封隙体で回避すること
が可能である。ピストンを反対方向に運動させた際、液
体は収容室から再び流出管路内に移送される。このこと
は、その都度存在する実際の使用条件に応じて、前もっ
て、後にもしくは時折液体の新たな供給により行われ
る。
【００１０】運動される部材が僅かであり、スペースを
要することのないコンパクトな配設は、ピストンが本質
的に板状に形成されており、少なくとも一つのの半径方
向孔を備えており、この半径方向孔が液体供給部に面し
て設けられている流入容量室を軸方向孔と連通してお
り、この軸方向孔がピストンを流出管路と連通する作業
軸内に設けられていることによって可能となる。
【００１１】容易な、同時に安定した構成は、作業軸が
本質的に管状に形成されていることによって達せられ
る。作業軸の構造内に弁機能をまとめ、かつこの弁機能
をその都度のピストン位置決めを基として行い得るよう
にするため、本発明による構成により作業軸はそのピス
トンとは反対側の延長部の領域内に流出頭部を備えてお
り、この流出頭部が静止位置決め位置において封隙要素
により遮断される流出通路を有している。
【００１２】互いに分割されている作業容量の準備を保
証するため本発明により、ピストンとノズルハウジング
との間に流入容量室に対して収容室を封隙するための可
撓性の封隙体が設けられている。
【００１３】ピストンを位置決めする軸の領域内への液
体の侵入は、ピストンとノズルハウジングとの間に流入
容量室を、ピストンの位置決めのための軸とこの軸を案
内する支持体間に形成されている中間空域に対して封隙
するために可撓性の封隙体が設けられている。
【００１４】封隙体の十分な可撓性の構成は、例えばこ
の封隙体の少なくとも一つが伸縮ジャバラとして形成さ
れていることによって可能となる。軸とこの軸を案内す
る支持部から成る組合わせの液密な構成を可能にするた
め、本発明により構成により、軸を位置決めするため
に、アンカーを形成しているこの軸に対して半径方向で
電磁石が設けられている。
【００１５】使用される部材の数およびこの数に伴う装
置の複雑さは、ピストンの位置決めが液体供給部の領域
内における液体圧力に依存して行われるように構成され
ていることによって解消される。
【００１６】ピストンの位置変化が持続している間だけ
収容室と流出管路の間における液体の溢流を可能にする
ため、本発明による構成により、作業位置決め位置にお
いて流出管路に対して収容室を封隙するためにウエッブ
が設けられており、このウエッブは大体管状に形成され
ていてかつ遮断要素に相当する封隙体を担持している。
【００１７】封隙体と流出頭部によって形成されている
弁機構のその都度の作業軸の位置決めに依存した一定の
開閉は、封隙体がウエッブに対してばねにより予緊張さ
れて設けられているによって達せられる。
【００１８】機能交代の際運動させられる液体の量の低
減、およびこれに伴う噴射持続時間の短縮は、本質的に
流入開口と封隙体とから形成されていて、軸方向孔を所
定通り遮断する弁機構が軸に面したピストンの延長部の
領域内に設けられていることによって行われる。
【００１９】以下に添付した図面に図示した実施例につ
き本発明を詳しく説明する。
【００２０】
【実施例】液体を噴射するための装置は、本質的にノズ
ルハウジング１から成り、このノズルハウジングは液体
供給部２並びにノズル口３を備えている。ノズルハウジ
ング１は収容室５と流出管路６とに分割されている内室
４を囲繞している。収容室５は流出管路６と流通路７を
介して連通している。
【００２１】収容室５の内部にはピストン８が運動可能
に案内されており、このピストンは支持部材１０内を案
内されている軸９により作動される。上記支持部材はノ
ズルハウジング１から出発して流出管路６とは反対方向
で延在している。ピストン８は図１に示した実施例にあ
っては封隙体１１，１２を介してノズルハウジング１に
対して封隙されており、これにより軸９の領域内におい
ても、また流出管路６の領域内においても液体の規制し
がたい流入が回避される。封隙体１１，１２は例えば伸
縮ジャバラ体或いは可撓性の膜として形成されている。
【００２２】ピストン８は実際に板状に形成されてお
り、半径方向孔１３を備えており、この半径方向孔はノ
ズルハウジング１の流入容量室１４を軸方向孔１５と連
通している。この軸方向孔１５はピストン８から出発し
て軸９とは反対方向にへと延在している作業軸１６の領
域内に設けられている。
【００２３】作業軸１６はそのピストン８とは反対方向
の延在領域内の流出頭部１７で終わっている。この流出
頭部の領域内で軸方向孔１５は流出管路１８に分割され
ており、この流出管路はピストン８に面した方向に転向
されている。この際この転向は大体アーチ形に作業軸１
６の縦軸１９から半径方向へと行われている。図１に示
した位置決め位置において、流出管路１８を備えた流出
頭部１７は、液体の流出を阻止する封隙体２０の方向に
案内されている。この封隙体２０は例えばばね２１を介
してウエッブ２２に対して予緊張されているパッキンリ
ングとして形成されている。上記のウエッブはノズルハ
ウジング１から流出路の領域内で管路６の領域内に突出
している。半径方向ウエッブとして形成されていても良
い上記のウエッブ２２は、ばねとは反対側に封隙体２３
を備えており、この封隙体は装置の配設が作業位置決め
位置に存在している際遮断部材２４の作用を受ける。こ
の遮断部材は作業軸１６と結合されており、収容室５と
流出管路６間での液体の溢流を阻止する。遮断部材２４
は例えば作業軸１６を半径方向で囲繞しているウエッブ
として形成されていてもよい。流通口７の領域内におい
て、遮断部材２４に面した方向で他の封隙体２５が設け
られており、この封隙体は遮断部材２４により静止位置
決め位置において作用を受け、この位置決め位置におい
て液体の収容室５から流出管路６内への溢流を阻止す
る。
【００２４】流出管路６のノズル口３に面した領域にお
いて、捻じれ体２６が設けられている。この捻じれ体は
液体を縦軸１９に対して相対的に回転運動させて案内
し、これによりノズル口３の領域内における液体の噴霧
および渦流が助勢される。流れ特性を改善するために、
流出管路６はノズル口３内に傾斜して移行するように設
けられている。
【００２５】図１に図示した静止位置決め位置におい
て、ピストン８のストローク運動により先ず流出管路６
内に存在している液体が収容室５の領域内に吸込まれて
いる。収容室５は液体供給部２に対して封隙体１１によ
り遮蔽されている。遮断部材２４と封隙体２５が組合さ
れることにより流通口７は閉じられ、ばね２１は封隙体
２０を流出頭部１７に対して押圧する。これにより軸方
向孔１５もしくは流出頭部１７からの液体の流出は確実
に阻止される。収容室５の寸法は、この収容室５に収容
される液体容量が流出管路６により収容される液体容量
に相当するように設定されているのが有利である。
【００２６】あらためて噴射工程を開始するには、ピス
トン８が摺動され、液体は収容室５の領域から流通口７
を通り流出管路６の領域内に圧入される。ピストン８が
摺動された際、作業軸１６が連動されることにより遮断
部材２４が摺動し、これにより液体流過が流通口７を介
して行われる。ピストン８がその終端位置決め位置に摺
動された後、遮断部材２４は封隙体２３の領域内に上に
載り、ここで液密な遮断が行われる。作業軸１６が摺動
し、かつこの摺動に伴い流出頭部１７が摺動することに
よりばね２１が弛緩され、流出頭部１７が所定の行程長
さだけ封隙体２０から持上げられる。これにより流通路
１８が解放される。
【００２７】ピストン８の位置決めは軸９により機械的
に行われる。圧力作用面を適当に構成した際、位置決め
運動を液体供給部２の領域内において生じる圧力により
行うことが可能である。
【００２８】図４による実施例により、ピストン８を移
動させるため電磁石２７が設けられている。この構成に
あって、軸９は電磁石２７のアンカーとして形成するこ
とが可能である。同様に、軸方向孔１５は直接流出管路
６に開口するように構成されている。流出頭部１７と封
隙体２０とを組合わせる代わりに、封隙体２８を使用
し、この封隙体を軸９に面する方向で設け、ピストン８
が静止位置決め位置に存在する場合、このピストン８の
流入開口２９を閉じるように構成する。流入開口２９は
軸９に面した方向を指向しており、大体アーチ形に、半
径方向で外方を指向するように軸方向孔１５から出てい
る。ピストン８の半径方向孔１３はこの流入開口２９に
より代用される。液体を流入開口２９の領域内に導入す
ることを可能にするため、この実施例にあっては封隙体
１２は組込まれていない。むしろ、流入容量室１４は軸
９の領域内にまで達するように延在している。しかもこ
れにより、電磁石２７による無接触による作動の際支持
部材１０が一体的に形成されているので、封隙の問題は
生じない。封隙体２８を緊張させるためばね３０が設け
られている。
【００２９】図３による実施例にあっては、本質的に図
１と図２に図示した実施例の構成が二つの形で行われて
いる。二つのピストン８、二つの収容室５並びにそれぞ
れ所属している導管要素および封隙要素が設けられてい
る。流出管路６はそれらのノズル口３に面している切欠
き部の領域内で流れ方向で捻じり体２６の手前で互いの
内に開口している。
【００３０】流出管路６からの液体の吸込みが可能であ
ることにより、液体の流れのために必要な遮断要素を構
造的にノズル口３の位置に無関係に設けることが可能で
ある。従って、遮断装置とノズル口３間に存在する容量
を最低限する必要がない。これにより構造上の自由空域
を増大される。更に、最適さを達するための十分な構造
的な自由性が得られる。図３による実施例により例え
ば、ノズル口３の重複を行うために二つの独立した調節
要素と遮断要素を設けることが可能である。従って、こ
れらの部材の領域内において障害が発生した際、所定の
機能が他の要素によって邪魔されることなく引続き行わ
れる。ノズル口３に一緒に液体を供給することにより均
一な噴射配分がその都度の積極的な液体供給に依存する
ことなく保証される。
【００３１】ばね２１，２０は弾性的な特性を有する同
じような構造要素で置換えることができる。このような
置換えは例えば膜或いは伸縮ジャバラ部材で行うことが
可能である。ピストン８のその都度の位置決め位置を定
めるため、別個の制御装置を設けることが可能である。
図４による実施例にあって起こり得る液体の軸９と支持
部材１０間の中間空域内への流入は適当な封隙体、例え
ば伸縮ジャバラ部材により阻止することが可能である。
図４による実施例により行われる弁領域の軸９の領域内
への移動により、流出管路６の容量が低減される。これ
により同様に収容室５により貯留される液体容量の低減
が行われ、またこれに伴い運動させられる量の低減も行
われる。この結果、応動所要時間が短縮され、また必要
なエネルギー消費も低減される。
【００３２】
【発明の効果】上記ような本発明による構成により、液
体供給が終了した後のノズルの後滴下が殆どなくなり、
また供給された液体の高い利用が保証される、更に氷結
形成の傾向が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】遮断状態での位置決め位置における装置の断面
図である。
【図２】作業状態での位置決め位置における図１による
装置の断面図である。
【図３】二つの液体供給部、二つの収容室並びにノズル
口の領域内で合流する二つの流過路を備えた他の実施例
による装置の断面図である。
【図４】流れ案内部を変形することによりストローク容
量を最低限にし、ピストンの位置決めを電磁石で行うよ
うに構成した第二の実施例による装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ノズルハウジング ２ 液体供給部 ３ ノズル口 ４ 内室 ５ 収容室 ６ 流出管路 ７ 流通口 ８ ピストン ９ 軸 １０ 支持部材 １１，１２，２０，２３，２５，２８ 封隙体 １３ 半径方向孔 １４ 流入容量室 １５ 軸方向孔 １６ 作業軸 １７ 流出頭部 １８ 流通路 １９ 縦軸 ２１，３０ ばね ２２ ウエッブ ２４ 遮断要素 ２６ 捻じり体 ２７ 電磁石 ２９ 流入開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ミユーラー ドイツ連邦共和国、モールダイヒ、アム・ ヘクセンダイヒ、16 (72)発明者 ヨッヒェム・ウンガー ドイツ連邦共和国、ヘヒスト、ミムリング タールリング、11

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項０１】 液体が流出管路と遮断装置とを備えた
    ノズルに供給される様式の、液体、特に宇宙飛行体内に
    おける廃熱を導出するための設備の領域内における液体
    を間欠的に噴射するための方法において、液体の供給が
    終了した後流出管路（６）内に存在している液体を吸込
    み、あらたに液体の供給を開始する際に吸込んだ液体を
    再び流出管路（６）内に導入することを特徴とする、液
    体を噴射するための方法。
  2. 【請求項０２】 液体、特に宇宙飛行体内における廃熱
    を導出するための設備の領域内における液体を間欠的
    に、後滴下が行われないように噴射するための、ハウジ
    ング、少なくとも一つのアンカー、液体供給部並びにノ
    ズル口とを備えた装置において、ノズルハウジング
    （１）が内室（４）を備えており、この内室がノズル口
    （３）と結合されている流出管路（６）並びにピストン
    （８）が運動可能に案内されている収容室（５）とに分
    割されていること、および収容室（５）が流通路（７）
    を介して流出管路（６）と連通されており、この流出管
    路がピストン（８）と連通されている遮断部材（２４）
    により静止位置に位置決めされて遮断可能であるように
    構成されていることを特徴とする液体を噴射するための
    装置。
  3. 【請求項０３】 ピストン（８）が本質的に板状に形成
    されており、少なくとも一つのの半径方向孔（１３）を
    備えており、この半径方向孔が液体供給部（２）に面し
    て設けられている流入容量室（１４）を軸方向孔（１
    ５）と連通しており、この軸方向孔がピストン（８）を
    流出管路（６）と連通する作業軸（１６）内に設けられ
    ていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項０４】 作業軸（１６）が本質的に管状に形成
    されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項０５】 作業軸（１６）がそのピストン（８）
    とは反対側の延長部の領域内に流出頭部（１７）を備え
    ており、この流出頭部が静止位置決め位置において封隙
    要素（２０）により遮断される流出通路（１８）を有し
    ていることを特徴とする請求の範囲第２項から第４項の
    いずれか一つに記載の装置。
  6. 【請求項０６】 ピストン（８）とノズルハウジング
    （１）との間に流入容量室（１４）に対して収容室
    （５）を封隙するための可撓性の封隙体（１１）が設け
    られていることを特徴とする請求の範囲第２項から第５
    項のいずれか一つに記載の装置。
  7. 【請求項０７】 ピストン（８）とノズルハウジング
    （１）との間に流入容量室（１４）を、ピストン（８）
    の位置決めのための軸（９）とこの軸（９）を案内する
    支持体（１０）間に形成されている中間空域に対して封
    隙するために可撓性の封隙体（１２）が設けられている
    ことを特徴とする請求の範囲第２項から第６項のいずれ
    か一つに記載の装置。
  8. 【請求項０８】 封隙体（１１，１２）の少なくとも一
    つが伸縮ジャバラとして形成されていることを特徴とす
    る請求の範囲第２項から第７項のいずれか一つに記載の
    装置。
  9. 【請求項０９】 軸（９）を位置決めするために、アン
    カーを形成しているこの軸（９）に対して半径方向で電
    磁石（２７）が設けられていることを特徴とする請求の
    範囲第２項から第８項のいずれか一つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ピストン（８）の位置決めが液体供給
    部（２）の領域内における液体圧力に依存して行われる
    ように構成されていることを特徴とする請求の範囲第２
    項から第９項のいずれか一つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 作業位置決め位置において流出管路
    （６）に対して収容室（５）を封隙するためにウエッブ
    （２２）が設けられており、このウエッブが大体管状に
    形成されていてかつ遮断部材（２４）に相当する封隙体
    （２３）を担持していることを特徴とする請求の範囲第
    ２項から第１０項のいずれか一つに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 封隙体（２０）がウエッブ（２２）に
    対してばね（２１）により予緊張されて設けられている
    ことを特徴とする請求の範囲第２項から第１１項のいず
    れか一つに記載の装置。
  13. 【請求項１３】 本質的に流入開口（２９）と封隙体
    （２８）とから形成されていて、軸方向孔（１５）を所
    定通り遮断する弁機構が軸（９）に面したピストン
    （８）の延長部の領域内に設けられていることを特徴と
    する請求の範囲第２項から第１２項のいずれか一つに記
    載の装置。
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