CN101539122B - 一种孔式多腔胶质推力器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种孔式多腔胶质推力器，包括多向阀、不锈钢毛细管路、储箱、绝缘基座、绝缘垫片、绝缘螺柱、加速极、抽取极、沉头螺钉、PEEK管路；所述的多向阀上连接不锈钢毛细管路和PEEK管路，其中PEEK管路有一根，用于实现推进剂的单路供给，不锈钢毛细管路有多路，分别连接在多向阀与储箱之间；所述的储箱与绝缘基座之间使用沉头螺钉进行连接，并在储箱的下方用螺母将沉头螺钉锁紧；所述的绝缘基座上固定连接有绝缘螺柱，在绝缘螺柱上顺序穿入抽取极、绝缘垫片、加速极，然后使用螺母将以上部件紧固；所述的绝缘基座上的等间距阵列通孔作为推进剂流出的通道。本发明通过多种方式可以方便组成不同形式的推力器，实现推力器性能的不同调节方式，满足不同的性能需求。

Description

一种孔式多腔胶质推力器
技术领域
本发明涉及一种孔式多腔胶质推力器，属于空间微小推力发动机技术领域。
背景技术
近年来，卫星的发展本着低成本、高可靠性、高精简、长寿命的原则，采用功能较为单一的微小卫星星座取代大型卫星执行综合空间任务。微小卫星的应用对推进系统提出新的要求：不仅是微冲量、微推力的苛刻要求，还包括对重量、体积、功率等参数的限制。采用微推进系统可以精确地改变卫星的位置和消除外部微小干扰，实现卫星星座定位等要求。胶质微推力器和FEEP是目前众多微推进系统中最具系统优势和代表性的应用方案。
国外相关科研机构及公司从上世纪90年代就重新展开了胶质微推力器的研究。虽然胶质推力器的设计都是基于电喷雾过程的物理现象，但推力器的结构参数如发射极的形式、发射极之间的距离、发射极与抽取极的距离、发射极的尺寸及推进器不同器件使用的材料对推进器性能的影响均未考虑在推进器的设计过程中或未做出详细报道。
就国内的相关技术而言，质谱仪、燃烧、材料合成等工业生产和科学应用均基于电喷雾过程，此方面的研究报道很多，但将电喷雾过程应用于微推进的研究单位较少，针对胶质推力器的详细设计尚未公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种孔式多腔胶质推力器，根据电喷雾工作原理，使用碘化钠甲酰胺等溶剂作为推进剂。本发明通过在浸润性较差的绝缘材料上钻出阵列通孔作为推进剂流出的通道，使用不锈钢薄片做为抽取极和加速极，绝缘材料采用PEEK或聚四氟乙烯。本发明中推进剂流出的通道可以根据需要改变通孔孔径大小或改变通孔的数目，通孔出口到抽取极的距离、抽取极到加速极的距离均可自由调整。本发明中通过使用多向阀，可以控制储箱不同凹腔的状态。本发明对胶质微推进的研究及其他电喷雾应用有一定的参考意义。
本发明提供的孔式多腔胶质推力器，包括多向阀、不锈钢毛细管路、储箱、绝缘基座、绝缘垫片、绝缘螺柱、加速极、抽取极、沉头螺钉、PEEK管路。
所述的多向阀上连接不锈钢毛细管路和PEEK管路，其中PEEk管路有一根，用于实现推进剂的单路供给，不锈钢毛细管路有多路，分别连接在多向阀与储箱之间。
所述的不锈钢毛细管路焊接固定在所述储箱底面的凹腔入口上，实现将不锈钢毛细管路与储箱内部凹腔的连通。
所述的储箱与绝缘基座之间使用沉头螺钉进行连接，并在储箱的下方用螺母将沉头螺钉锁紧。采用沉头螺钉避免了在其附近产生强电场。储箱采用不锈钢材料，其凹腔用于存储推进剂，通过凹腔周围的密封圈和绝缘基座将推进剂密封于凹腔内。
所述的PEEK管路用于输送推进剂，并保证与多向阀和不锈钢毛细管路的绝缘。
所述的绝缘基座上螺纹连接固定有绝缘螺柱，在绝缘螺柱上顺序穿入抽取极、绝缘垫片、加速极，然后使用螺母将以上部件紧固。抽取极和加速极通过绝缘垫片绝缘，并通过绝缘垫片的数目来调节抽取极和加速极的间距。绝缘基座上对应储箱上的每个凹腔均安装有独立的抽取极和加速极，通过在不同抽取极和加速极之间施加电压，使推力器产生不同的推力。
所述的绝缘基座上的等间距阵列通孔作为推进剂流出的通道，需要满足推进剂经过通孔时的压降大于储箱内推进剂压强的变化，并且要大于推进剂在通孔内毛细作用造成的压降。绝缘基座采用PEEK(聚醚醚酮树脂)，其与多种推进剂的浸润性较差，防止储箱内有推进剂且推力器不工作时推进剂从其阵列通孔中流出。
绝缘基座上阵列通孔的分布可自由调整，通孔的大小及绝缘基座的厚度依据推进剂浸润性确定。
本发明的优点在于：
1、通过替换不同形式阵列通孔的绝缘基座和对应的抽取极、加速极，可以方便组成不同形式的推力器，实现推力器性能的不同调节方式。
2、通过调节绝缘基座、抽取极、加速极之间的相互距离，亦可以实现不同形式的推力器，满足不同的性能需求。
3、通过调节多向阀，可以控制储箱内不同凹腔的工作状态。
4、孔式多腔胶质推力器的发射极为绝缘基座上的通孔，比采用毛细管作为发射极的胶质推力器更容易加工，成本要低很多，储箱内多个凹腔的设计，满足推力器不同工作状态的需要。
附图说明
图1为孔式多腔胶质推力器结构示意图；
图2为储箱结构示意图。
图中：
1.多向阀            2.不锈钢毛细管路        3.储箱
4.绝缘基座          5.绝缘垫片              6.绝缘螺柱
7.加速极            8.抽取极                9.沉头螺钉
10.PEEK管路         11.密封圈               301.凹腔入口
12螺母
具体实施方式
下面结合附图对本发明的孔式多腔胶质推力器进行详细说明。
如图1，本发明提供的孔式多腔胶质推力器，包括多向阀1、不锈钢毛细管路2、储箱3、绝缘基座4、绝缘垫片5、绝缘螺柱6、加速极7、抽取极8、沉头螺钉9、PEEK管路10。
所述的多向阀1上连接不锈钢毛细管路2和PEEK管路10，其中PEEK管路10有一根，用于实现推进剂的单路供给，不锈钢毛细管路2有多路，分别连接在多向阀1与储箱3之间，如图2，不锈钢毛细管路2焊接固定在所述储箱3底面的凹腔入口301上，实现将不锈钢毛细管路2与储箱3内部凹腔302的联通。多向阀1用于控制推进剂的流向，保证推进剂流入储箱3不同的凹腔302，也可以关闭推进剂的供应。
所述的储箱3上方与绝缘基座4之间使用沉头螺钉9进行连接，并在储箱3的下方用螺母12将沉头螺钉9锁紧。
所述的PEEK管路10用于输送推进剂，并保证与多向阀1和不锈钢毛细管路2的绝缘。
所述的绝缘基座4上螺纹连接固定有绝缘螺柱6，在绝缘螺柱6上顺序穿入抽取极8、绝缘垫片5、加速极7，然后使用螺母12将以上部件紧固。抽取极8和加速极7通过绝缘垫片5绝缘，并通过绝缘垫片5的数目来调节抽取极8和加速极7的间距。绝缘基座4上对应储箱3上的每个凹腔302均安装有独立的抽取极8和加速极7，通过在不同抽取极8和加速极7之间施加电压，使推力器产生不同的推力。
所述的绝缘基座4上的等间距阵列通孔40 1作为推进剂流出的通道，需要满足推进剂经过通孔401时的压降大于储箱3内推进剂压强的变化，并且要大于推进剂在通孔401内毛细作用造成的压降。绝缘基座4采用PEEK(聚醚醚酮树脂)，其与多种推进剂的浸润性较差，防止储箱3内有推进剂且推力器不工作时推进剂从其阵列通孔401中流出。绝缘基座4上阵列通孔401的分布可自由调整，通孔401的大小及绝缘基座4的厚度依据推进剂浸润性确定。
储箱3采用不锈钢材料，其凹腔302用于存储推进剂，通过凹腔302周围的密封圈11和绝缘基座4将推进剂密封于凹腔302内。
推进剂通过PEEK管路10流入多向阀1，通过不锈钢毛细管路2流向储箱3的不同凹腔302。电压施加于储箱3、抽取极8和加速极7上。
推进剂流量控制在纳升每秒时，推力器产生的推力在微牛级别。

Claims (8)

1.一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：包括多向阀、不锈钢毛细管路、储箱、绝缘基座、绝缘垫片、绝缘螺柱、加速极、抽取极、沉头螺钉、PEEK管路；
所述的多向阀上连接不锈钢毛细管路和PEEK管路，其中PEEK管路有一根，用于实现推进剂的单路供给，不锈钢毛细管路有多路，分别连接在多向阀与储箱之间；所述储箱内部设置有与不锈钢毛细管路的数目相同的凹腔，凹腔底部设置凹腔入口，不锈钢毛细管路焊接固定在所述的凹腔入口上，实现将不锈钢毛细管路与储箱内部的凹腔的连通；
所述的储箱与绝缘基座之间使用沉头螺钉进行连接，并在储箱的下方用螺母将沉头螺钉锁紧；采用沉头螺钉避免在其附近产生强电场；
所述的绝缘基座上固定连接有绝缘螺柱，在绝缘螺柱上顺序穿入抽取极、绝缘垫片、加速极，然后使用螺母将以上部件紧固；
所述的绝缘基座上的等间距阵列通孔作为推进剂流出的通道。
2.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：所述的绝缘基座上的通孔需要满足推进剂经过通孔时的压降大于储箱内推进剂压强的变化，并且要大于推进剂在通孔内毛细作用造成的压降。
3.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：绝缘基座采用聚醚醚酮树脂。
4.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：抽取极和加速极通过绝缘垫片绝缘，并通过绝缘垫片的数目来调节抽取极和加速极的间距。
5.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：绝缘基座上对应储箱内部的每个凹腔均安装有独立的抽取极和加速极，通过在不同抽取极和加速极之间施加电压，使推力器产生不同的推力。
6.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：储箱采用不锈钢材料，其内部的凹腔用于存储推进剂，通过凹腔周围的密封圈和绝缘基座将推进剂密封于凹腔内。
7.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：所述的PEEK管路用于输送推进剂，并保证与多向阀和不锈钢毛细管路的绝缘。
8.根据权利要求1所述的一种孔式多腔胶质推力器，其特征在于：绝缘基座上阵列通孔的分布自由调整，通孔的大小及绝缘基座的厚度依据推进剂浸润性确定。
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