專利名稱：一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置，特別適用于電推力器中采用水或乙醇等碳氫化合物為液體推進劑的微量噴注，屬于推進劑噴注技術領域。
背景技術：
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、響應快速、能產生小而精確的推力脈沖和所需星上電源功率小等特點，特別適合用于小衛星的姿態和軌道控制。脈沖等離子體推力器通常采用固體推進劑，固體脈沖等離子體推力器技術因其結構簡單，發展相對成熟。但也存在一些明顯的性能缺陷，比如整體效率低，推進劑存在滯后燒蝕，羽流污染嚴重。相對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星的動力系統具有明顯的優勢。首先，液體脈沖等離子體推力器電離充分，不存在滯后燒蝕現象，可大大降低星上推進劑的攜帶量，使得其在未來的長壽命小衛星應用中占據明顯優勢；其次，液體脈沖等離子體推力器可以在不同推力器之間進行推進劑調度與共享；最后，液體脈沖等離子體推力器由于所用工質為多為水或碳氫化合物，引起的羽流污染相對較小。對于液體脈沖等離子體推力器，除了點火和充電電路之外，推力器本體主要包括液體噴注裝置、陰陽極板、電容、支撐部件及火花塞等部分。其中陰陽極板、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和研究重點。噴注裝置主要作用是精確地將微量推進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、加速等系列工作過程。因此設計一種簡單有效的液體噴注裝置對于實現液體脈沖等離子推力器的開發和空間應用具有十分重要的意義。

實用新型內容本實用新型的目的是為了提供一種液體推進劑噴注裝置，解決在液體脈沖等離子體推力器放電點火之前的瞬間，如何供給U g量級的液體進入極板間放電腔體的技術難題。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。本實用新型是一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置，包括推進劑貯倉、連接件和噴注器；其中推進劑貯倉包括進氣嘴I、頂蓋2、底蓋3、筒體4、壓力表5、活塞6、進液口 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的內腔正中心處有一凸臺，在凸臺與底蓋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之間為推進劑腔11 ;活塞6可以在筒體4內的凸臺和底蓋4之間移動；活塞6凹槽內的密封圈用于隔斷氣體腔10和推進劑腔11 ;靠近底蓋3的一側筒體4的外壁設有進液口 7和排液口 8 ;靠近頂蓋2的一側筒體4的外壁設有排氣口 9和壓力表5 ;頂蓋2和底蓋3的中心處分別有一通孔；進氣嘴I與頂蓋2固定連接；氣體通過進氣嘴I和頂蓋2上的通孔進入到氣體腔10 ;壓力表5用于測量氣體腔10內的壓力；推進劑腔11用于盛放液體推進劑，連接件的一端與底蓋3固定連接，液體推進劑通過底蓋3上的通孔可以進入到連接件中；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；液體推進劑經由連接件進入到注射室13的內腔中，從而通過噴頭14噴出；套筒12用于保護連接件和安裝注射室13。工作過程通過進液口 7在推進劑腔11內注入液體推進劑；注液之后，進液口 7、排液口 8和排氣口 9都為封閉狀態；氣體通過進氣嘴I將氣體通入到氣體腔10內，當壓力表5顯示壓力達到設定值時，停止進氣；氣體自由擠壓活塞6將推進劑腔11內的液體推進劑由連接件進入到注射室13的內腔中，從而通過噴頭14噴出。工作結束后，將推進劑腔11內的剩余液體推進劑通過排液口 8排出，氣體腔10內的剩余氣體通過排氣口 9排出。噴頭14采用多孔陶瓷材料，具備至少800°C的長久耐熱性能。通過控制推進劑腔11內的氣體壓力，可以調節噴頭14兩側的壓差，進而達到液體推進劑在噴頭14內分散飽和及微量噴注的功用，同時具備一定耐熱性能；上述的液體推進劑為水或液體碳氫化合物；液體碳氫化合物為乙醇或丙醇；上述的液體推進劑從噴頭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。有益效果本實用新型的裝置，結構簡單，可將微量液體推進劑供給液體脈沖等離子體推進器的放電腔體，解決了傳統電磁閥噴注響應時間長、微流量難控制且控制精度低的問題。

圖I為本實用新型的結構示意圖；其中，I-進氣嘴，2-頂蓋3-底蓋，4-筒體，5-壓力表，6-活塞，7_進液口，8_排液口，9-排氣口，10-氣體腔，11-推進劑腔，12-套筒，13-注射室，14-噴頭。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例作進一步詳細說明。實施例 一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置，包括推進劑貯倉、連接件和噴注器；其中推進劑貯倉包括進氣嘴I、頂蓋2、底蓋3、筒體4、壓力表5、活塞6、進液口 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的內腔正中心處有一凸臺，在凸臺與底蓋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之間為推進劑腔11 ;活塞6可以在筒體4內的凸臺和底蓋4之間移動；活塞6凹槽內的密封圈用于隔斷氣體腔10和推進劑腔11 ;靠近底蓋3的一側筒體4的外壁設有進液口 7和排液口 8 ;靠近頂蓋2的一側筒體4的外壁設有排氣口 9和壓力表5 ;頂蓋2和底蓋3的中心處分別有一通孔；進氣嘴I與頂蓋2固定連接；氣體通過進氣嘴I和頂蓋2上的通孔進入到氣體腔10 ;壓力表5用于測量氣體腔10內的壓力；推進劑腔11用于盛放液體推進齊IJ，連接件是過氧化硅膠材質的微流體軟管；連接件的一端與底蓋3粘接固定，液體推進劑通過底蓋3上的通孔可以進入到連接件中；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；液體推進劑經由連接件進入到注射室13的內腔中，從而通過噴頭14噴出；套筒12用于保護連接件和安裝注射室13。[0022]工作過程通過進液口 7在推進劑腔11內注入水；注液之后，進液口 7、排液口 8和排氣口 9都為封閉狀態；空氣通過進氣嘴I將空氣通入到氣體腔10內，當壓力表5顯示壓力達到2X IO5Pa時，停止進氣；空氣自由擠壓活塞6將推進劑腔11內的水由連接件進入到注射室13的內腔中，水通過噴頭14以流量為IOy g/s噴出。所述噴頭14置于放電腔體內部，在液體脈沖等離子體推力器的放電間隔期間，能準確供給適量水推進劑進入放電腔體，從而使液體脈沖等離子體推力器完成放電、燒蝕、加速等系列過程，產生推力。工作結束后在推進劑腔11內的剩余的水通過排液口 8排出，腔10內的剩余空氣通過排氣口 9排出。噴頭14米用Cotronics Corp.生產的Rescor-902多孔陶瓷材料。
權利要求1.一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置，其特征在于包括推進劑貯倉、連接件和噴注器；其中推進劑貯倉包括進氣嘴(I)、頂蓋(2)、底蓋(3)、筒體(4)、壓力表(5)、活塞(6)、進液口(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的內腔正中心處有一凸臺，在凸臺與底蓋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)之間為推進劑腔(11)；活塞(6)可以在筒體⑷內的凸臺和底蓋4之間移動；活塞(6)凹槽內的密封圈用于隔斷氣體腔(10)和推進劑腔(11);靠近底蓋(3)的一側筒體⑷的外壁設有進液口(7)和排液口⑶；靠近頂蓋⑵的一側筒體⑷的外壁設有排氣口(9)和壓力表(5);頂蓋⑵和底蓋(3)的中心處分別有一通孔；進氣嘴(I)與頂蓋(2)固定連接；氣體通過進氣嘴(I)和頂蓋(2)上的通孔進入到氣體腔(10);連接件的一端與底蓋(3)固定連接，液體推進劑通過底蓋(3)上的通孔進入到連接件中；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；液體推進劑經由連接件進入到注射室(13)的內腔中，從而通過噴頭(14)噴出。
專利摘要本實用新型涉及一種用于液體脈沖等離子體推力器的推進劑噴注裝置，特別適用于電推力器中采用水或乙醇等碳氫化合物為液體推進劑的微量噴注，屬于推進劑噴注技術領域。包括推進劑貯倉、連接件和噴注器；其中推進劑貯倉包括進氣嘴、頂蓋、底蓋、筒體、壓力表、活塞、進液口、排液口和排氣口；噴注器包括套筒、注射室和噴頭。本實用新型裝置，結構簡單，可將微量液體推進劑供給液體脈沖等離子體推力器的放電腔體，解決了傳統電磁閥噴注響應時間長、微流量難控制且控制精度低的問題。
文檔編號F03H1/00GK202360313SQ20112046175
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者劉向陽, 武志文, 王司宇, 王寧飛, 王峰, 陳成權 申請人:北京理工大學