[发明专利]一种适用于月球重力环境的气液分离装置及其分离方法

权利要求书

1.一种适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，包括：压缩机(1)和一个以上相互串联的气液分离模块(2)；其中，每个所述气液分离模块(2)包括：离心分离管(3)、排气管(5)和回油管(6)；

所述离心分离管(3)从上往下呈螺旋形排布，其采用套管形式，包括：套管外壁(7)和套管内壁(8)以及内外壁之间填充的多层毛细结构芯体(9)；所述套管内壁(8)上设有通孔；所述多层毛细结构芯体(9)沿径向分为三层芯体，且每层芯体为多孔结构，其平均孔径从所述套管内壁(8)到套管外壁(7)沿径向逐层减小，进而形成阶梯孔结构；

所述离心分离管(3)的上端与压缩机(1)的排气口连接，下端的内管通过所述排气管(5)与冷凝器连接，下端的多层毛细结构芯体(9)中的外层芯体与回油管(6)的一端连通；回油管(6)的另一端与压缩机(1)的回油口连通。

2.如权利要求1所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，每个所述气液分离模块(2)还包括：重力分离管(4)；所述重力分离管(4)为“L”形管，且采用与离心分离管(3)相同的套管形式，其设置在离心分离管(3)和排气管(5)之间；所述离心分离管(3)和重力分离管(4)对接处的多层毛细结构芯体(9)的外层芯体与回油管(6)的一端连通；其中，所述重力分离管(4)的水平段与离心分离管(3)连通，竖直段通过排气管(5)与冷凝器相连；回油管(6)与重力分离管(4)的竖直段分别位于重力分离管(4)的水平段的两侧，且重力分离管(4)的竖直段位于回油管(6)之上。

3.如权利要求2所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，所述离心分离管(3)、重力分离管(4)、排气管(5)和回油管(6)的材质均采用不锈钢。

4.如权利要求1所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，所述套管内壁(8)上的通孔沿周向和平行于管轴的方向分别均匀分布。

5.如权利要求1所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，所述多层毛细结构芯体(9)的材质采用亲油性有机材料。

6.如权利要求1所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，所述多层毛细结构芯体(9)的材质采用亲水性材料。

7.如权利要求1所述的适用于月球重力环境的气液分离装置，其特征在于，所述多层毛细结构芯体(9)各层之间无缝连接，且外表面与套管外壁(7)无缝连接，内表面与套管内壁(8)无缝连接。

8.一种适用于月球重力环境的气液分离方法，其特征在于，它使用如权利要求2所述的分离装置，包括以下步骤：

步骤一：气液混合物从压缩机(1)的排气口进入离心分离管(3)中，在螺旋形离心分离管(3)的离心力作用下，液滴被甩到管路内壁，并穿过套管内壁(8)上的通孔后被多层毛细结构芯体(9)捕获和吸附，实现气液混合物一次分离；

步骤二：液滴在多层毛细结构芯体(9)中毛细力差的作用下由内层逐渐向外层运动，当多层毛细结构芯体(9)的外层芯体饱和后，液滴在月球重力作用下进入回油管(6)并回到压缩机(1)中；

步骤三：离心分离管(3)中未被分离的液滴随气体进入重力分离管(4)，在毛细力差的作用力下二次分离，液滴在月球重力作用下回落到回油管(6)，被二次分离的气体通过排气管(5)进入冷凝器。