CN109767959A - 一种自带保温功能的空心阴极加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自带保温功能的空心阴极加热器，将热屏组件集成到空心阴极的加热器组件的外部，将外套筒和内套筒之间的空腔分为两个子腔，并在子腔中填充保温材料，又在套筒两端通过底板和顶盖实现热屏组件的密封；通过不同隔热层的设置，逐级将空心阴极轴向、径向辐射的热量有效反射，减少空心阴极热传导面积，从而能够增加空心阴极的加热器组件的热效率、降低空心阴极自持放电时放电电压；此外，空心阴极的触持极和加热器组件分别安装在热屏组件的内部和外部，增加了空心阴极的触持极与加热器组件之间的绝缘距离，能防止触持极和加热器组件因距离太近而产生的放电现象，从而有效降低空心阴极的触持极结构的复杂程度。

Description

一种自带保温功能的空心阴极加热器
技术领域
本发明属于空间飞行器的推进系统技术领域，尤其涉及一种自带保温功能的空心阴极加热器。
背景技术
随着科学技术的进步与发展，人类对太空探索更加深入，电推进系统被称为绿色推进技术，在空间技术中得到了越来越多的应用，主要用于空间飞行器的轨道转移、轨道保持、姿态控制、电位控制等方面，长寿命高可靠性是空间飞行器对电推进系统的基本要求。空心阴极作为电推进系统的核心部件，其寿命决定了电推进系统及空间飞行器的在轨工作寿命。因此，降低空心阴极自持工作电压、提高空心阴极的寿命和工作可靠性对空间飞行器的长期在轨运行具有十分重要的意义。
目前空心阴极加热器均不带保温结构，且均为金属箔卷制方式实现。该结构中金属箔在空心阴极长时间工作后将出现金属箔脆化氧化等问题，将出现空心阴极热效率、使得空心阴极工作电压升高等一系列问题，严重影响空心阴极的寿命及可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种自带保温功能的空心阴极加热器，能够增加空心阴极的加热器组件的热效率、降低空心阴极自持放电时放电电压。
一种自带保温功能的空心阴极加热器，包括热屏组件以及安装在热屏组件内部的加热器组件；
所述热屏组件包括套筒9、内支撑7、保温填料、底板11以及顶盖10；所述套筒9包括外套筒和内套筒，两者之间形成空腔；所述内支撑安装在所述空腔的内部，用于将所述空腔分为两个子腔，且两个子腔分别填充所述保温填料；所述底板11和顶盖10分别安装在套筒9的两端，实现热屏组件的密封。
进一步的，所述加热器组件安装在所述底板11内表面上。
进一步的，所述保温填料为碳纤维、热解石墨片或金属箔层，且两个子腔填充的保温填料相同。
进一步的，所述保温填料为碳纤维、热解石墨片或金属箔层，且两个子腔填充的保温填料不同。
进一步的，所述保温填料为金属箔层时，金属箔层的各层金属箔之间通过间隔子或突起结构相互隔开。
进一步的，所述外套筒和内套筒的材质为钽。
进一步的，在所述内支撑的两端分别延伸有圆环面。
进一步的，所述内支撑的高度与所述套筒的高度相同，两个圆环面的宽度与所述空腔的宽度相同。
进一步的，所述顶盖设有供加热器组件的阴极管穿出的通孔。
进一步的，所述加热器组件包括阴极顶1、加热丝2、绝缘陶瓷3、发射体4以及阴极管5；
所述阴极顶1安装在阴极管5的一端；
所述发射体4安装在阴极管5装有阴极顶1一端的内部；
所述绝缘陶瓷3套接在阴极管5装有阴极顶1一端的外部；
所述加热丝2套接在所述绝缘陶瓷3的外部；
所述加热器组件通过所述阴极顶1安装在所述底板11内表面上。
有益效果：
本发明提供一种自带保温功能的空心阴极加热器，将热屏组件集成到空心阴极的加热器组件的外部，将外套筒和内套筒之间的空腔分为两个子腔，并在子腔中填充保温材料，又在套筒两端通过底板和顶盖实现热屏组件的密封；通过不同隔热层的设置，逐级将空心阴极轴向、径向辐射的热量有效反射，减少空心阴极热传导面积，从而能够增加空心阴极的加热器组件的热效率、降低空心阴极自持放电时放电电压；
此外，空心阴极的触持极和加热器组件分别安装在热屏组件的内部和外部，即热屏组件将触持极和加热器组件进行物理隔离，增加空心阴极的触持极与加热器组件之间的绝缘距离，能防止触持极和加热器组件因距离太近而产生的放电现象，从而有效降低空心阴极的触持极结构的复杂程度。
附图说明
图1为本发明提供的一种自带保温功能的空心阴极加热器的结构示意图；
图2为现有的空心阴极加热器组件的结构示意图；
1-阴极顶、2-加热丝、3-绝缘陶瓷、4-发射体、5-阴极管、6-碳纤维、7-内支撑、8-金属箔层、9-套筒、10-顶盖、11-底板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，该图为本实施例提供的一种自带保温功能的空心阴极加热器的结构示意图。一种自带保温功能的空心阴极加热器，包括热屏组件以及安装在热屏组件内部的加热器组件；
所述热屏组件包括套筒9、内支撑7、保温填料、底板11以及顶盖10；所述套筒9包括外套筒和内套筒，两者之间，即内套筒的外壁与外套筒的内壁之间形成空腔；所述内支撑7安装在所述空腔的内部，用于将所述空腔分为两个子腔，且两个子腔分别填充所述保温填料；所述底板11和顶盖10分别安装在套筒9的两端，实现热屏组件的密封。
可选的，所述加热器组件安装在所述底板11内表面上。
可选的，所述保温填料为碳纤维、热解石墨片或金属箔层，且两个子腔填充的保温填料相同，也可以不相同。如图1所示，内层子腔填充了碳纤维6，外层子腔填充了金属箔层8，其中，所述金属箔层的各层金属箔之间通过间隔子或突起结构相互隔开。
可选的，所述外套筒和内套筒的材质为钽。
可选的，在所述内支撑的两端分别延伸有圆环面；其中，所述内支撑7的高度与所述套筒的高度相同，两个圆环面的宽度与所述空腔的宽度相同。由图1可知，在所述内支7的轴向两端，沿远离端面圆心的方向和靠近端面圆心的方向分别延伸有支撑平台内支撑7的剖面为工字型，既能够将两个子腔完全隔开，两端的支撑平台又能够为底板和端盖提供很好的支撑作用。
参见图2，该图为本实施例提供的现有的空心阴极加热器组件的结构示意图。所述加热器组件包括阴极顶1、加热丝2、绝缘陶瓷3、发射体4以及阴极管5；
所述阴极顶1安装在阴极管5的一端；所述发射体4安装在阴极管5装有阴极顶1一端的内部；所述绝缘陶瓷3套接在阴极管5装有阴极顶1一端的外部；所述加热丝2套接在所述绝缘陶瓷3的外部；所述加热器组件通过所述阴极顶1安装在所述底板11内表面上。
由此可见，加热器组件是空心阴极的一部分，而由于现有空心阴极的加热器组件通常包括阴极顶1、加热丝2、绝缘陶瓷3、发射体4、阴极管5，则当阴极管5较长时，可以在顶盖10开设通孔，使加热器组件的阴极管从通孔穿过。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，包括热屏组件以及安装在热屏组件内部的加热器组件；
所述热屏组件包括套筒(9)、内支撑(7)、保温填料、底板(11)以及顶盖(10)；所述套筒(9)包括外套筒和内套筒，两者之间形成空腔；所述内支撑安装在所述空腔的内部，用于将所述空腔分为两个子腔，且两个子腔分别填充所述保温填料；所述底板(11)和顶盖(10)分别安装在套筒(9)的两端，实现热屏组件的密封。
2.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述加热器组件安装在所述底板(11)内表面上。
3.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述保温填料为碳纤维、热解石墨片或金属箔层，且两个子腔填充的保温填料相同。
4.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述保温填料为碳纤维、热解石墨片或金属箔层，且两个子腔填充的保温填料不同。
5.如权利要求4所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述保温填料为金属箔层时，金属箔层的各层金属箔之间通过间隔子或突起结构相互隔开。
6.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述外套筒和内套筒的材质为钽。
7.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，在所述内支撑的两端分别延伸有圆环面。
8.如权利要求8所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述内支撑的高度与所述套筒的高度相同，两个圆环面的宽度与所述空腔的宽度相同。
9.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述顶盖设有供加热器组件的阴极管穿出的通孔。
10.如权利要求1所述的一种自带保温功能的空心阴极加热器，其特征在于，所述加热器组件包括阴极顶(1)、加热丝(2)、绝缘陶瓷(3)、发射体(4)以及阴极管(5)；
所述阴极顶(1)安装在阴极管(5)的一端；
所述发射体(4)安装在阴极管(5)装有阴极顶(1)一端的内部；
所述绝缘陶瓷(3)套接在阴极管(5)装有阴极顶(1)一端的外部；
所述加热丝(2)套接在所述绝缘陶瓷(3)的外部；
所述加热器组件通过所述阴极顶(1)安装在所述底板(11)内表面上。
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