專利名稱：一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置，特別適用于電推力器中采用水或乙醇等碳?xì)浠衔餅橐后w推進(jìn)劑的微量噴注，屬于推進(jìn)劑噴注技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖等離子體推力器(PPT)是一種電磁推力器，具有比沖高、功耗低、易于集成、控制方便、響應(yīng)快速、能產(chǎn)生小而精確的推力脈沖和所需星上電源功率小等特點(diǎn)，特別適合用于小衛(wèi)星的姿態(tài)和軌道控制。脈沖等離子體推力器通常采用固體推進(jìn)劑，固體脈沖等離子體推力器技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)展相對(duì)成熟。但也存在一些明顯的性能缺陷，比如整體效率低，推進(jìn)劑存在滯后燒蝕，羽流污染嚴(yán)重。相對(duì)于固體脈沖等離子體推力器，液體脈沖等離子體推力器用作為小衛(wèi)星的動(dòng)力系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，液體脈沖等離子體推力器電離充分，不存在滯后燒蝕現(xiàn)象，可大大降低星上推進(jìn)劑的攜帶量，使得其在未來(lái)的長(zhǎng)壽命小衛(wèi)星應(yīng)用中占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)；其次，液體脈沖等離子體推力器可以在不同推力器之間進(jìn)行推進(jìn)劑調(diào)度與共享；最后，液體脈沖等離子體推力器由于所用工質(zhì)為多為水或碳?xì)浠衔铮鸬挠鹆魑廴鞠鄬?duì)較小。對(duì)于液體脈沖等離子體推力器，除了點(diǎn)火和充電電路之外，推力器本體主要包括液體噴注裝置、陰陽(yáng)極板、電容、支撐部件及火花塞等部分。其中陰陽(yáng)極板、電容、支撐部件及火花塞等均與固體脈沖等離子體推力器相同或相似，而噴注裝置為液體脈沖等離子體推力器所特有，為該類型推力器的核心技術(shù)和研究重點(diǎn)。噴注裝置主要作用是精確地將微量推進(jìn)劑注入液體脈沖等離子推力器的放電腔體，從而使液體脈沖等離子體推力器能夠完成放電、燒蝕、加速等系列工作過(guò)程。因此設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單有效的液體噴注裝置對(duì)于實(shí)現(xiàn)液體脈沖等離子推力器的開(kāi)發(fā)和空間應(yīng)用具有十分重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種液體推進(jìn)劑噴注裝置，解決在液體脈沖等離子體推力器放電點(diǎn)火之前的瞬間，如何供給U g量級(jí)的液體進(jìn)入極板間放電腔體的技術(shù)難題。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型是一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置，包括推進(jìn)劑貯倉(cāng)、連接件和噴注器；其中推進(jìn)劑貯倉(cāng)包括進(jìn)氣嘴I、頂蓋2、底蓋3、筒體4、壓力表5、活塞6、進(jìn)液口 7、排液口 8和排氣口 9 ;噴注器包括套筒12、注射室13和噴頭14 ;筒體4為中空柱體，頂蓋2和底蓋3分別通過(guò)螺紋固定連接在筒體4的兩端并由密封圈密封；在筒體4的內(nèi)腔正中心處有一凸臺(tái)，在凸臺(tái)與底蓋4之間有活塞6，活塞6與頂蓋2之間為氣體腔10，活塞6與底蓋3之間為推進(jìn)劑腔11 ;活塞6可以在筒體4內(nèi)的凸臺(tái)和底蓋4之間移動(dòng)；活塞6凹槽內(nèi)的密封圈用于隔斷氣體腔10和推進(jìn)劑腔11 ;靠近底蓋3的一側(cè)筒體4的外壁設(shè)有進(jìn)液口 7和排液口 8 ;靠近頂蓋2的一側(cè)筒體4的外壁設(shè)有排氣口 9和壓力表5 ;頂蓋2和底蓋3的中心處分別有一通孔；進(jìn)氣嘴I與頂蓋2固定連接；氣體通過(guò)進(jìn)氣嘴I和頂蓋2上的通孔進(jìn)入到氣體腔10 ;壓力表5用于測(cè)量氣體腔10內(nèi)的壓力；推進(jìn)劑腔11用于盛放液體推進(jìn)劑，連接件的一端與底蓋3固定連接，液體推進(jìn)劑通過(guò)底蓋3上的通孔可以進(jìn)入到連接件中；注射室13為中空柱體，注射室13的一端與連接件固定連接，注射室13的另一端與噴頭14固定連接；套筒12套在注射室13靠近連接件的一端；液體推進(jìn)劑經(jīng)由連接件進(jìn)入到注射室13的內(nèi)腔中，從而通過(guò)噴頭14噴出；套筒12用于保護(hù)連接件和安裝注射室13。工作過(guò)程通過(guò)進(jìn)液口 7在推進(jìn)劑腔11內(nèi)注入液體推進(jìn)劑；注液之后，進(jìn)液口 7、排液口 8和排氣口 9都為封閉狀態(tài)；氣體通過(guò)進(jìn)氣嘴I將氣體通入到氣體腔10內(nèi)，當(dāng)壓力表5顯示壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止進(jìn)氣；氣體自由擠壓活塞6將推進(jìn)劑腔11內(nèi)的液體推進(jìn)劑由連接件進(jìn)入到注射室13的內(nèi)腔中，從而通過(guò)噴頭14噴出。工作結(jié)束后，將推進(jìn)劑腔11內(nèi)的剩余液體推進(jìn)劑通過(guò)排液口 8排出，氣體腔10內(nèi)的剩余氣體通過(guò)排氣口 9排出。噴頭14采用多孔陶瓷材料，具備至少800°C的長(zhǎng)久耐熱性能。通過(guò)控制推進(jìn)劑腔11內(nèi)的氣體壓力，可以調(diào)節(jié)噴頭14兩側(cè)的壓差，進(jìn)而達(dá)到液體推進(jìn)劑在噴頭14內(nèi)分散飽和及微量噴注的功用，同時(shí)具備一定耐熱性能；上述的液體推進(jìn)劑為水或液體碳?xì)浠衔?；液體碳?xì)浠衔餅橐掖蓟虮迹簧鲜龅囊后w推進(jìn)劑從噴頭14噴出的速度為3-100 U g/s ；上述的氣體腔10的壓力為0. 05_2MPa。有益效果本實(shí)用新型的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可將微量液體推進(jìn)劑供給液體脈沖等離子體推進(jìn)器的放電腔體，解決了傳統(tǒng)電磁閥噴注響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、微流量難控制且控制精度低的問(wèn)題。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-進(jìn)氣嘴，2-頂蓋3-底蓋，4-筒體，5-壓力表，6-活塞，7_進(jìn)液口，8_排液口，9-排氣口，10-氣體腔，11-推進(jìn)劑腔，12-套筒，13-注射室，14-噴頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例 一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置，包括推進(jìn)劑貯倉(cāng)、連接件和噴注器；其中推進(jìn)劑貯倉(cāng)包括進(jìn)氣嘴I、頂蓋2、底蓋3、筒體4、壓力表5、活塞6、進(jìn)液口 7、排液口 8和排氣口 9 ;噴注器包括套筒12、注射室13和噴頭14 ;筒體4為中空柱體，頂蓋2和底蓋3分別通過(guò)螺紋固定連接在筒體4的兩端并由密封圈密封；在筒體4的內(nèi)腔正中心處有一凸臺(tái)，在凸臺(tái)與底蓋4之間有活塞6，活塞6與頂蓋2之間為氣體腔10，活塞6與底蓋3之間為推進(jìn)劑腔11 ;活塞6可以在筒體4內(nèi)的凸臺(tái)和底蓋4之間移動(dòng)；活塞6凹槽內(nèi)的密封圈用于隔斷氣體腔10和推進(jìn)劑腔11 ;靠近底蓋3的一側(cè)筒體4的外壁設(shè)有進(jìn)液口 7和排液口 8 ;靠近頂蓋2的一側(cè)筒體4的外壁設(shè)有排氣口 9和壓力表5 ;頂蓋2和底蓋3的中心處分別有一通孔；進(jìn)氣嘴I與頂蓋2固定連接；氣體通過(guò)進(jìn)氣嘴I和頂蓋2上的通孔進(jìn)入到氣體腔10 ;壓力表5用于測(cè)量氣體腔10內(nèi)的壓力；推進(jìn)劑腔11用于盛放液體推進(jìn)齊IJ，連接件是過(guò)氧化硅膠材質(zhì)的微流體軟管；連接件的一端與底蓋3粘接固定，液體推進(jìn)劑通過(guò)底蓋3上的通孔可以進(jìn)入到連接件中；注射室13為中空柱體，注射室13的一端與連接件粘接固定，注射室13的另一端與噴頭14端面粘接固定；套筒12套在注射室13靠近連接件的一端；液體推進(jìn)劑經(jīng)由連接件進(jìn)入到注射室13的內(nèi)腔中，從而通過(guò)噴頭14噴出；套筒12用于保護(hù)連接件和安裝注射室13。[0022]工作過(guò)程通過(guò)進(jìn)液口 7在推進(jìn)劑腔11內(nèi)注入水；注液之后，進(jìn)液口 7、排液口 8和排氣口 9都為封閉狀態(tài)；空氣通過(guò)進(jìn)氣嘴I將空氣通入到氣體腔10內(nèi)，當(dāng)壓力表5顯示壓力達(dá)到2X IO5Pa時(shí)，停止進(jìn)氣；空氣自由擠壓活塞6將推進(jìn)劑腔11內(nèi)的水由連接件進(jìn)入到注射室13的內(nèi)腔中，水通過(guò)噴頭14以流量為IOy g/s噴出。所述噴頭14置于放電腔體內(nèi)部，在液體脈沖等離子體推力器的放電間隔期間，能準(zhǔn)確供給適量水推進(jìn)劑進(jìn)入放電腔體，從而使液體脈沖等離子體推力器完成放電、燒蝕、加速等系列過(guò)程，產(chǎn)生推力。工作結(jié)束后在推進(jìn)劑腔11內(nèi)的剩余的水通過(guò)排液口 8排出，腔10內(nèi)的剩余空氣通過(guò)排氣口 9排出。噴頭14米用Cotronics Corp.生產(chǎn)的Rescor-902多孔陶瓷材料。
權(quán)利要求1.一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置，其特征在于包括推進(jìn)劑貯倉(cāng)、連接件和噴注器；其中推進(jìn)劑貯倉(cāng)包括進(jìn)氣嘴(I)、頂蓋(2)、底蓋(3)、筒體(4)、壓力表(5)、活塞(6)、進(jìn)液口(7)、排液口⑶和排氣口(9);噴注器包括套筒(12)、注射室(13)和噴頭(14);筒體⑷為中空柱體，頂蓋⑵和底蓋(3)分別通過(guò)螺紋固定連接在筒體(4)的兩端并由密封圈密封；在筒體⑷的內(nèi)腔正中心處有一凸臺(tái)，在凸臺(tái)與底蓋4之間有活塞(6)，活塞(6)與頂蓋⑵之間為氣體腔(10)，活塞(6)與底蓋(3)之間為推進(jìn)劑腔(11)；活塞(6)可以在筒體⑷內(nèi)的凸臺(tái)和底蓋4之間移動(dòng)；活塞(6)凹槽內(nèi)的密封圈用于隔斷氣體腔(10)和推進(jìn)劑腔(11);靠近底蓋(3)的一側(cè)筒體⑷的外壁設(shè)有進(jìn)液口(7)和排液口⑶；靠近頂蓋⑵的一側(cè)筒體⑷的外壁設(shè)有排氣口(9)和壓力表(5);頂蓋⑵和底蓋(3)的中心處分別有一通孔；進(jìn)氣嘴(I)與頂蓋(2)固定連接；氣體通過(guò)進(jìn)氣嘴(I)和頂蓋(2)上的通孔進(jìn)入到氣體腔(10);連接件的一端與底蓋(3)固定連接，液體推進(jìn)劑通過(guò)底蓋(3)上的通孔進(jìn)入到連接件中；注射室(13)為中空柱體，注射室(13)的一端與連接件固定連接，注射室(13)的另一端與噴頭(14)固定連接；套筒(12)套在注射室(13)靠近連接件的一端；液體推進(jìn)劑經(jīng)由連接件進(jìn)入到注射室(13)的內(nèi)腔中，從而通過(guò)噴頭(14)噴出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進(jìn)劑噴注裝置，特別適用于電推力器中采用水或乙醇等碳?xì)浠衔餅橐后w推進(jìn)劑的微量噴注，屬于推進(jìn)劑噴注技術(shù)領(lǐng)域。包括推進(jìn)劑貯倉(cāng)、連接件和噴注器；其中推進(jìn)劑貯倉(cāng)包括進(jìn)氣嘴、頂蓋、底蓋、筒體、壓力表、活塞、進(jìn)液口、排液口和排氣口；噴注器包括套筒、注射室和噴頭。本實(shí)用新型裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可將微量液體推進(jìn)劑供給液體脈沖等離子體推力器的放電腔體，解決了傳統(tǒng)電磁閥噴注響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、微流量難控制且控制精度低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)F03H1/00GK202360313SQ20112046175
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者劉向陽(yáng), 武志文, 王司宇, 王寧飛, 王峰, 陳成權(quán) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)