基于多孔金属材料的阳极组件及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多孔金属材料的阳极组件及其制作方法，能够提高霍尔推力器阳极组件抗污染堵塞性能，增强工质气体匀化效果，提高推力器可靠性高。本发明专利技术的阳极组件中阳极中壁和阳极下壁气密连接形成缓冲腔，多孔金属材料的气体分配环安装在阳极中壁内部，阳极中壁加工有均布的多个气体匀化孔，通过气体匀化孔实现对工质气体的一次匀化，通过气体分配环实现对工质气体的二次匀化，提高了霍尔推力器阳组件抗污染堵塞性能，增强工质气体匀化效果。

【技术实现步骤摘要】
基于多孔金属材料的阳极组件及其制作方法
本专利技术涉及航天空间电推进技术，属于真空容器
，尤其涉及一种基于多孔金属材料的阳极组件及其制作方法，用于装配空间电推进霍尔推力器。
技术介绍
霍尔推力器阳极组件是霍尔推力器的关键组件之一，该部件可用于装配空间电推进霍尔推力器完成推力器核心部件——环形放电室。其性能直接关系到推力器的性能和寿命，甚至影响空间飞行任务的成败。霍尔推力器阳极组件的功能是，在环形放电室通道的底部作为放电室中工质气体注入的分配器，同时提供使等离子体放电并将正离子加速引出从而产生推力的到高正电位。现有的阳极组件结构为单腔焊接结构，在最上层金属环表面加工有数个均布的直径0.1-0.5mm小孔用来作为气体分配器。这种单腔焊接结构存在以下缺点：1、机械加工形成的均布小孔由于孔径很小会有堵塞情况发生，使工质气体分配不均匀，造成放电室电离不均匀，推力器振荡较大，影响推力器性能。2、单腔结构的工质气体缓冲设计使工质气体不能很好的均匀分布就被注入放电室，也会造成放电室电离不均匀，推力器振荡较大，影响推力器性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于多孔金属材料的阳极组件及其制作方法，能够提高霍尔推力器阳极组件抗污染堵塞性能，增强工质气体匀化效果，提高推力器可靠性高。为了实现上述目的，本专利技术的一种基于多孔金属材料的阳极组件，包括气体分配环、阳极中壁、阳极下壁和阳极供气管路；所述阳极中壁与阳极下壁均为中空环形结构，在其一侧端面上均加工有环形凹槽，阳极中壁与阳极下壁同轴对接，其中阳极中壁的封闭端与阳极下壁的环形凹槽所在端气密连接形成缓冲腔；所述阳极中壁的封闭端端面上沿周向均布有两个以上的气体匀化孔；所述气体分配环为多孔金属材料，填充在环形阳极中壁环形凹槽内部，且填充高度低于阳极中壁内外两壁面；所述阳极供气管路通过阳极下壁与所述缓冲腔贯通，用于向阳极组件提供工质气体。其中，所述阳极中壁、阳极下壁和阳极供气管路为金属材料。其中，所述金属材料为不锈钢或者钛合金。其中，阳极中壁内外两壁面通过翻边滚压工艺将气体分配环固定在阳极中壁内部。本专利技术提供了一种基于多孔金属材料的阳极组件的制作方法，包括如下步骤：步骤1，将阳极供气管路与阳极下壁同轴焊接固定；步骤2，将阳极下壁与加工有均布气体匀化孔的阳极中壁气密连接形成缓冲腔；步骤3，将气体分配环安放在阳极中壁内部，保证底部贴合后，将阳极中壁内外两壁面向阳极中壁内部滚压固定住气体分配环；步骤4，对阳极组件进行漏率检测，若漏率合格，则得到基于多孔金属材料的阳极组件，否则对焊接处进行补焊，直至漏率合格。其中，所述步骤2中阳极下壁与阳极中壁通过一次成型加工手段形成缓冲腔。有益效果：本专利技术的阳极组件中阳极中壁和阳极下壁气密连接形成缓冲腔，多孔金属材料的气体分配环安装在阳极中壁内部，阳极中壁加工有均布的多个气体匀化孔，通过气体匀化孔实现对工质气体的一次匀化，通过气体分配环实现对工质气体的二次匀化，提高了霍尔推力器阳组件抗污染堵塞性能，增强工质气体匀化效果。本专利技术的阳极组件采用翻边滚压方式对阳极中壁内外两壁面进行翻边滚压工艺处理，将气体分配环固定在阳极中壁内部，使得阳极组件耐高温并且占用空间小。本专利技术阳极组件的各零部件采用金属材料制成，抗腐蚀，使用寿命长，同时减小了推力器重量。附图说明图1为本专利技术的一种基于多孔金属材料的阳极组件剖视图；其中，1-气体分配环，2-阳极中壁，3-阳极下壁，4-缓冲腔，5-阳极供气管路，6-气体匀化孔。图2为翻遍滚压后的阳极中壁示意图，其中图2(a)为阳极中壁俯视图，图2(b)为阳极中壁剖视图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。图1是本实施例的一种基于多孔金属材料的阳极组件剖视图，阳极组件包括气体分配环1、阳极中壁2、阳极下壁3和阳极供气管路5；所述阳极中壁2与阳极下壁3均为中空环形结构，在其一侧端面上均加工有环形凹槽，阳极中壁2与阳极下壁3同轴对接，其中阳极中壁2的封闭端与阳极下壁3的环形凹槽所在端气密连接形成缓冲腔4；所述阳极中壁2的封闭端端面上沿周向均布有两个以上的气体匀化孔6，如图2(a)所示。所述气体分配环1为多孔金属材料，填充在环形阳极中壁2环形凹槽内部，且填充高度低于阳极中壁2内外两壁面；所述阳极供气管路5通过阳极下壁3与所述缓冲腔4贯通，用于向阳极组件提供工质气体。本实施例的阳极组件通过气体匀化孔6实现对工质气体的一次匀化，通过多孔金属材料气体分配环实现对工质气体的二次匀化，提高了霍尔推力器阳组件抗污染堵塞性能，增强工质气体匀化效果。进一步地，可以采用翻边滚压方式对阳极中壁2内外两壁面进行翻边滚压工艺处理，将气体分配环1固定在阳极中壁内部，使得阳极组件耐高温并且占用空间小。另外，阳极中壁2、阳极下壁3和阳极供气管路5可以为金属材料，一般常用不锈钢或者钛合金，达到抗腐蚀、使用寿命长的效果。本实施例的基于多孔金属材料的阳极组件制作流程为：先将阳极供气管路5与阳极下壁3同轴焊接固定，再将阳极下壁3与加工有均布气体匀化孔6的阳极中壁2气密连接形成缓冲腔4，阳极下壁3与阳极中壁2以及形成的缓冲腔4也可采用其他加工手段一次成型(比如灌注或3D打印)；最后将气体分配环1安放在阳极中壁2内部，保证底部良好贴合后，采用翻边滚压工艺将阳极中壁2内外两壁面向阳极中壁2环形槽内部滚压固定住气体分配环1，最后对阳极组件进行漏率检测，若漏率合格，则得到基于多孔金属材料的阳极组件，否则对焊接处进行补焊，直至漏率合格。综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多孔金属材料的阳极组件，其特征在于，包括气体分配环(1)、阳极中壁(2)、阳极下壁(3)和阳极供气管路(5)；所述阳极中壁(2)与阳极下壁(3)均为中空环形结构，在其一侧端面上均加工有环形凹槽，阳极中壁(2)与阳极下壁(3)同轴对接，其中阳极中壁(2)的封闭端与阳极下壁(3)的环形凹槽所在端气密连接形成缓冲腔(4)；所述阳极中壁(2)的封闭端端面上沿周向均布有两个以上的气体匀化孔(6)；所述气体分配环(1)为多孔金属材料，填充在环形阳极中壁(2)环形凹槽内部，且填充高度低于阳极中壁(2)内外两壁面；所述阳极供气管路(5)通过阳极下壁(3)与所述缓冲腔(4)贯通，用于向阳极组件提供工质气体。

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔金属材料的阳极组件，其特征在于，包括气体分配环(1)、阳极中壁(2)、阳极下壁(3)和阳极供气管路(5)；所述阳极中壁(2)与阳极下壁(3)均为中空环形结构，在其一侧端面上均加工有环形凹槽，阳极中壁(2)与阳极下壁(3)同轴对接，其中阳极中壁(2)的封闭端与阳极下壁(3)的环形凹槽所在端气密连接形成缓冲腔(4)；所述阳极中壁(2)的封闭端端面上沿周向均布有两个以上的气体匀化孔(6)；所述气体分配环(1)为多孔金属材料，填充在环形阳极中壁(2)环形凹槽内部，且填充高度低于阳极中壁(2)内外两壁面；所述阳极供气管路(5)通过阳极下壁(3)与所述缓冲腔(4)贯通，用于向阳极组件提供工质气体。2.如权利要求1所述的一种基于多孔金属材料的阳极组件，其特征在于，所述阳极中壁(2)、阳极下壁(3)和阳极供气管路(5)为金属材料。3.如权利要求2所述的一种基于多孔金属材料的阳极组件，其特征在于，所述金属材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁，张天平，高俊，史楷，杨俊泰，龙建飞，赵成仁，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62