FR3123390A1 - Chamber bottom for plasma thruster - Google Patents
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Abstract
Fond de chambre pour propulseur plasmique, comprenant, de manière monobloc, une surface de fond de chambre (10) destinée à fermer une chambre annulaire formée par le fond de chambre (1) et délimitée par au moins une pièce isolante rapportée sur le fond de chambre (1), et au moins un premier jeu de languettes comprenant des languettes de fixation (31) destinées à fixer ladite au moins une pièce isolante sur le fond de chambre (1), le fond de chambre comprend une surface intérieure (5) de forme cylindrique, les languettes de fixation (31) étant solidaires par une de leurs extrémité d’une base circulaire (32) concentrique par rapport à la surface intérieure (5), une gorge séparant la base (32) de la surface intérieure (5), le sommet des arches (34) rejoignant des languettes (31) adjacentes étant plus éloigné de l’extrémité libre des languettes (31) que le fond de gorge séparant la base (32) de la surface intérieure (5). Figure pour l’abrégé : Fig 4Chamber bottom for a plasma thruster, comprising, in one piece, a chamber bottom surface (10) intended to close an annular chamber formed by the chamber bottom (1) and delimited by at least one insulating part attached to the bottom of the chamber (1), and at least a first set of tongues comprising fixing tongues (31) intended to fix the said at least one insulating piece to the chamber bottom (1), the chamber bottom comprises an inner surface (5) of cylindrical shape, the fixing tabs (31) being secured by one of their ends to a circular base (32) concentric with the inner surface (5), a groove separating the base (32) from the inner surface ( 5), the top of the arches (34) joining adjacent tongues (31) being farther from the free end of the tongues (31) than the bottom of the groove separating the base (32) from the inner surface (5). Figure for abstract: Fig 4
Description
Le domaine technique de la présente invention est la fabrication additive, en particulier la fabrication additive d’anodes injecteurs pour propulseur plasmique.The technical field of the present invention is additive manufacturing, in particular the additive manufacturing of injector anodes for plasma thrusters.
Techniques antérieuresPrior techniques
De l’état de la technique antérieure, on connait le document WO2020188185 décrivant un fond de chambre pour propulseur plasmique. Le fond de chambre et le procédé de fabrication associé permettent d’obtenir des pièces monobloc, alors que la technique antérieure ne permettait d’obtenir que des pièces mécanosoudées beaucoup plus couteuses.From the state of the prior art, we know the document WO2020188185 describing a chamber bottom for a plasma thruster. The chamber bottom and the associated manufacturing process make it possible to obtain one-piece parts, whereas the prior technique only made it possible to obtain much more expensive machine-welded parts.
Le fond de chambre, réalisé par fabrication additive, comprend des languettes flexibles permettant la fixation de bagues céramiques ainsi qu’un shunt magnétique. Il est alors nécessaire de disposer d’un minimum de jeu entre le fond de chambre et le shunt magnétique.The chamber bottom, made by additive manufacturing, includes flexible tabs allowing the fixing of ceramic rings as well as a magnetic shunt. It is then necessary to have a minimum clearance between the bottom of the chamber and the magnetic shunt.
Le diamètre intérieur du fond de chambre est fabriqué aujourd’hui avec un diamètre trop petit par rapport à la limite de la tolérance, voir hors tolérance. Le diamètre est trop petit dû aux déformations engendrées par le procédé de fusion laser sur lit de poudre. De plus, on observe un ressaut sur ce diamètre, qui le réduit encore davantage. Le ressaut est dû à la géométrie et au procédé de fabrication (fusion laser sur lit de poudre).The inner diameter of the chamber bottom is manufactured today with a diameter that is too small compared to the tolerance limit, or even out of tolerance. The diameter is too small due to the deformations generated by the laser powder bed fusion process. In addition, there is a jump on this diameter, which reduces it even more. The jump is due to the geometry and the manufacturing process (laser fusion on a powder bed).
Plus précisément, lors de la fusion couche par couche, les languettes sont fabriquées d’abord indépendamment les unes des autres, puis se rejoignent dans un second temps, pour enfin finir par rejoindre le reste de la pièce dans un troisième temps. Cette forme de languette permet la flexibilité attendue afin d’accrocher les bagues céramiques.More precisely, during layer-by-layer fusion, the tabs are first manufactured independently of each other, then join in a second step, to finally join the rest of the part in a third step. This form of tongue allows the expected flexibility in order to hang the ceramic rings.
Le ressaut qu’on observe sur la pièce sur le diamètre intérieur est dû au rétreint de la matière en cours de fabrication et est d’autant plus important que les languettes sont flexibles. Ce ressaut engendre des pièces défectueuses car le diamètre interne ne respecte plus les exigences géométriques de la définition. Le respect du diamètre défini est important car il permet le passage du shunt magnétique qui ne doit jamais entrer en contact avec le fond de chambre du fait de sa fonction d’anode.The jump that is observed on the part on the inside diameter is due to the shrinkage of the material during manufacture and is all the more important as the tabs are flexible. This jump generates defective parts because the internal diameter no longer meets the geometric requirements of the definition. Compliance with the defined diameter is important because it allows the passage of the magnetic shunt which must never come into contact with the bottom of the chamber due to its anode function.
Le rétreint du matériau est pris en compte à l’échelle de la pièce lors de la conception, mais pas à l’échelle locale où, comme ici, il peut entrainer des déformations locales ou des ressauts.The shrinkage of the material is taken into account at the scale of the part during the design, but not at the local scale where, as here, it can cause local deformations or jumps.
Plus précisément, lors du raccordement des languettes, la section fusionnée devient circulaire, le rétreint entraine donc une diminution du diamètre notable, et finalement un ressaut. La valeur du ressaut observé est de l’ordre de quelques dixièmes.More precisely, during the connection of the tongues, the merged section becomes circular, the necking therefore causes a significant reduction in diameter, and finally a jump. The value of the jump observed is of the order of a few tenths.
L’invention a pour objet un fond de chambre pour propulseur plasmique, comprenant, de manière monobloc, une surface de fond de chambre destinée à fermer une chambre annulaire formée par le fond de chambre et délimitée par au moins une pièce isolante rapportée sur le fond de chambre, et au moins un premier jeu de languettes comprenant des languettes de fixation destinées à fixer ladite au moins une pièce isolante sur le fond de chambre. Le fond de chambre comprend une surface intérieure de forme cylindrique, les languettes de fixation étant solidaires par une de leurs extrémités d’une base circulaire concentrique par rapport à la surface intérieure, une gorge séparant la base de la surface intérieure, chaque paire de languettes adjacentes étant rejointes par une arche, le sommet des arches étant plus éloigné de l’extrémité libre des languettes que le fond de gorge séparant la base de la surface intérieure.The subject of the invention is a chamber bottom for a plasma thruster, comprising, in one piece, a chamber bottom surface intended to close an annular chamber formed by the chamber bottom and delimited by at least one insulating part attached to the bottom chamber, and at least a first set of tabs comprising fixing tabs intended to fix said at least one insulating part to the bottom of the chamber. The chamber bottom comprises an inner surface of cylindrical shape, the fixing tongues being fixed by one of their ends to a circular base concentric with respect to the inner surface, a groove separating the base from the inner surface, each pair of tongues adjacent being joined by an arch, the top of the arches being farther from the free end of the tongues than the bottom of the groove separating the base from the inner surface.
Le fond de chambre peut être réalisé dans un matériau métallique.The chamber bottom can be made of a metallic material.
Le fond de chambre peut être réalisé par fabrication additive.The bottom of the chamber can be produced by additive manufacturing.
Le fond de chambre peut comprendre un premier jeu de languettes, interne, comprenant des languettes de fixation destinées à fixer une première pièce isolante sur le fond de chambre, et un deuxième jeu de languettes, externe, comprenant des languettes de fixation destinées à fixer une deuxième pièce isolante sur le fond de chambre.The chamber bottom may comprise a first set of tabs, internal, comprising fixing tabs intended to fix a first insulating part on the bottom of the chamber, and a second set of tabs, external, comprising fixing tabs intended to fix a second insulating piece on the bottom of the chamber.
Le fond de chambre peut comprendre en outre au moins une cavité de répartition communiquant avec la chambre grâce à des orifices d'injection débouchant sur la surface de fond de chambre.The chamber bottom may further comprise at least one distribution cavity communicating with the chamber through injection orifices opening onto the chamber bottom surface.
Le fond de chambre peut comprendre une première cavité de répartition communiquant avec une seconde cavité de répartition par une première série d'orifices d'injection, la seconde cavité de répartition communiquant avec la chambre par une seconde série d'orifices d'injection.The chamber bottom may comprise a first distribution cavity communicating with a second distribution cavity via a first series of injection orifices, the second distribution cavity communicating with the chamber via a second series of injection orifices.
Le fond de chambre peut comprendre une première cavité de répartition communiquant avec une seconde cavité de répartition par une première série d'orifices d'injection, la seconde cavité de répartition communiquant avec la chambre par une seconde série d'orifices d'injection.The chamber bottom may comprise a first distribution cavity communicating with a second distribution cavity via a first series of injection orifices, the second distribution cavity communicating with the chamber via a second series of injection orifices.
L’invention a également pour objet un propulseur plasmique, comprenant un fond de chambre tel que décrit ci-dessous, et au moins une pièce isolante fixée sur le fond de chambre à l'aide d'au moins le premier jeu de languettes.The invention also relates to a plasma thruster, comprising a chamber bottom as described below, and at least one insulating part fixed to the chamber bottom using at least the first set of tabs.
Le propulseur plasmique peut comprendre une première pièce isolante, radialement interne, formant une paroi radialement interne de la chambre, et une deuxième pièce isolante, radialement externe, formant une paroi radialement externe de la chambre.The plasma thruster may comprise a first, radially inner, insulating part forming a radially inner wall of the chamber, and a second, radially outer, insulating part forming a radially outer wall of the chamber.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the appended drawings in which:
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Claims (8)
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| FR3123390A1 true FR3123390A1 (en) | 2022-12-02 |
| FR3123390B1 FR3123390B1 (en) | 2023-10-06 |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20190366435A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | California Institute Of Technology | Magnetic Elements and Methods for the Additive Manufacture Thereof |
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2021
- 2021-05-27 FR FR2105531A patent/FR3123390B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190366435A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | California Institute Of Technology | Magnetic Elements and Methods for the Additive Manufacture Thereof |
| WO2020188185A1 (en) | 2019-03-15 | 2020-09-24 | Safran Aircraft Engines | Chamber bottom for a plasma thruster |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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