CN114379824A - 一种电推进空心阴极的石墨触持极组件 - Google Patents
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Abstract
一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，属于电推进系统技术领域，本发明为解决现有空心阴极在电推进系统运行过程中受高能离子溅射而缩短寿命的问题。它包括：石墨触持极顶、触持极外壳和绝缘陶瓷；触持极外壳为两端开口的圆筒，顶部开口端设有台阶面，底部开口端设有外翻沿，外翻沿上设有螺纹孔，螺纹孔用于与触持极电极配合安装，石墨触持极顶为底部开口的圆筒，底部的开口端与台阶面配合安装，石墨触持极顶的顶部开有小孔，触持极电极的出射电子通过小孔射出，绝缘陶瓷为圆环形，安装在触持极外壳的内部。本发明用于霍尔推力器空心阴极中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，属于电推进系统技术领域。
背景技术
空心阴极是霍尔电推进的关键核心部件，其主要作用包括：
(1)为使霍尔推力器成功启动，空心阴极需要作为电子源，提供足够多的种子电子；
(2)在霍尔推力器运行过程中，喷射出的羽流包含大量离子，为降低其对推力器造成的伤害，空心阴极需要作为中和器产生电子，中和羽流；
(3)作为负极，与推力器之间形成加速电场。
因此，工作性能良好的空心阴极是霍尔推力器正常运行必不可少的元器件。
推力器的点火与稳定运行需要触持极为阴极提供正电位，从而将发射体发射的电子引出阴极壳体，与推力器形成放电回路。同时，霍尔推力器羽流中的高能离子有一部分会轰击阴极，对阴极结构的可靠性造成威胁，因此需要采用适当的结构，提高阴极外壳的耐溅射性能，延长阴极的寿命。
发明内容
本发明目的是为了解决现有空心阴极在电推进系统运行过程中受高能离子溅射而缩短寿命的问题，提供了一种电推进空心阴极的石墨触持极组件。
本发明提出的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，它包括：石墨触持极顶、触持极外壳和绝缘陶瓷；
触持极外壳为两端开口的圆筒，顶部开口端设有台阶面，底部开口端设有外翻沿，外翻沿上设有螺纹孔，螺纹孔用于与触持极电极配合安装，
石墨触持极顶为底部开口的圆筒，底部的开口端与台阶面配合安装，
石墨触持极顶的顶部开有小孔，触持极电极的出射电子通过小孔射出，绝缘陶瓷为圆环形，安装在触持极外壳的内部。
优选的，所述石墨触持极顶的开口端设有阶梯外翻沿，所述阶梯外翻沿与触持极外壳的台阶面配合安装。
优选的，它还包括金属环，金属环为圆环形，内壁设有阶梯，与石墨触持极顶的阶梯外翻沿配合安装，且能够包围触持极外壳台阶面的一部分。
优选的，所述石墨触持极顶的开口端与触持极外壳的开口端通过点焊进行固定连接。
优选的，绝缘陶瓷与触持极外壳通过钎焊进行固定连接。
优选的，金属环与触持极外壳通过钎焊进行固定连接。
本发明的优点：本发明提出的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，与传统的钼材料触持极相比，采用石墨材料制成石墨触持极顶，不但可以提高抗溅射能力，提高寿命，还可以减轻重量。此外，触持极点火时会在触持极和阴极负之间施加几百伏特的高电压，加上钎焊的绝缘陶瓷后，减少触持级和隔热组件绝缘失效的可能性。
附图说明
图1是本发明实施例1所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件的结构示意图；
图2是本发明实施例1所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件的外部结构示意图；
图3是本发明实施例1所述的触持极外壳的台阶面与绝缘陶瓷尾端平齐的结构示意图；
图4是本发明实施例2所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件的结构示意图；
图5是本发明实施例2所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件的外部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1：
下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件：
如图1和图2所示，它包括：石墨触持极顶1、触持极外壳2和绝缘陶瓷3；
触持极外壳2为两端开口的圆筒，顶部开口端设有台阶面2-1，底部开口端设有外翻沿2-2，外翻沿2-2上设有螺纹孔2-3，螺纹孔2-3用于与触持极电极配合安装，
石墨触持极顶1为底部开口的圆筒，底部的开口端与台阶面2-1配合安装，
石墨触持极顶1的顶部开有小孔1-1，触持极电极的出射电子通过小孔1-1射出，绝缘陶瓷3为圆环形，安装在触持极外壳2的内部。
进一步的，所述石墨触持极顶1的开口端设有阶梯外翻沿1-2，所述阶梯外翻沿1-2与触持极外壳2的台阶面2-1配合安装。
再进一步的，所述石墨触持极顶1的开口端与触持极外壳2的开口端通过点焊进行固定连接。
再进一步的，绝缘陶瓷3与触持极外壳2通过钎焊进行固定连接。
本实施方式中，绝缘陶瓷3能够使绝缘陶瓷3与阴极其他组件之间保持绝缘。
本实施方式中，绝缘陶瓷3与触持极外壳2钎焊的材料采用4J34或4J33等瓷封合金，与氧化铝陶瓷热胀系数是最接近的。
再进一步的，金属环4与触持极外壳2通过钎焊进行固定连接。
更进一步的，如图3所示，触持极外壳2的台阶面2-1与绝缘陶瓷3的尾端平齐。
实施例2：
下面结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，它包括：石墨触持极顶1、触持极外壳2和绝缘陶瓷3；
触持极外壳2为两端开口的圆筒，顶部开口端设有台阶面2-1，底部开口端设有外翻沿2-2，外翻沿2-2上设有螺纹孔2-3，螺纹孔2-3用于与触持极电极配合安装，
石墨触持极顶1为底部开口的圆筒，底部的开口端与台阶面2-1配合安装，
石墨触持极顶1的顶部开有小孔1-1，触持极电极的出射电子通过小孔1-1射出，绝缘陶瓷3为圆环形，安装在触持极外壳2的内部。
它还包括金属环4，金属环4为圆环形，内壁设有阶梯，与石墨触持极顶1的阶梯外翻沿1-2配合安装，且能够包围触持极外壳2台阶面2-1的一部分。
进一步的，所述石墨触持极顶1的开口端设有阶梯外翻沿1-2，所述阶梯外翻沿1-2与触持极外壳2的台阶面2-1配合安装。
再进一步的，所述石墨触持极顶1的开口端与触持极外壳2的开口端通过点焊进行固定连接。
再进一步的，绝缘陶瓷3与触持极外壳2通过钎焊进行固定连接。
本实施方式中，绝缘陶瓷3能够使绝缘陶瓷3与阴极其他组件之间保持绝缘。
本实施方式中，绝缘陶瓷3与触持极外壳2钎焊的材料采用4J34或4J33等瓷封合金，与氧化铝陶瓷热胀系数是最接近的，从而防止阴极工作过程中因热应力而导致绝缘陶瓷脱落或受挤压。
再进一步的，金属环4与触持极外壳2通过钎焊进行固定连接。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (6)
1.一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，它包括：石墨触持极顶(1)、触持极外壳(2)和绝缘陶瓷(3)；
触持极外壳(2)为两端开口的圆筒，顶部开口端设有台阶面(2-1)，底部开口端设有外翻沿(2-2)，外翻沿(2-2)上设有螺纹孔(2-3)，螺纹孔(2-3)用于与触持极电极配合安装，
石墨触持极顶(1)为底部开口的圆筒，底部的开口端与台阶面(2-1)配合安装，
石墨触持极顶(1)的顶部开有小孔(1-1)，触持极电极的出射电子通过小孔(1-1)射出，绝缘陶瓷(3)为圆环形，安装在触持极外壳(2)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，所述石墨触持极顶(1)的开口端设有阶梯外翻沿(1-2)，所述阶梯外翻沿(1-2)与触持极外壳(2)的台阶面(2-1)配合安装。
3.根据权利要求2所述的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，它还包括金属环(4)，金属环(4)为圆环形，内壁设有阶梯，与石墨触持极顶(1)的阶梯外翻沿(1-2)配合安装，且能够包围触持极外壳(2)台阶面(2-1)的一部分。
4.根据权利要求1所述的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，所述石墨触持极顶(1)的开口端与触持极外壳(2)的开口端通过点焊进行固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，绝缘陶瓷(3)与触持极外壳(2)通过钎焊进行固定连接。
6.根据权利要求3所述的一种电推进空心阴极的石墨触持极组件，其特征在于，金属环(4)与触持极外壳(2)通过钎焊进行固定连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115283867A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-11-04 | 上海蓝箭鸿擎科技有限公司 | 一种用于组装电推进气体阳极分配器的方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014176603A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Colorado State University Research Foundation | 12CaO-7Al2O3 ELECTRIDE HOLLOW CATHODE |
| CN204558411U (zh) * | 2015-03-06 | 2015-08-12 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件 |
| CN105553298A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-05-04 | 深圳航天科技创新研究院 | 一种空心阴极电源变换器及其控制系统 |
| CN106373840A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种用于空心阴极的石墨触持极 |
| CN111038741A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 哈尔滨工业大学 | 百瓦级航天电推进空心阴极结构 |
| CN111120234A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-08 | 上海航天控制技术研究所 | 一种用于电推力器的石墨高温阴极装置 |
| CN111765059A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-13 | 电子科技大学 | 一种冷启动空心阴极 |
| US20210100089A1 (en) * | 2018-05-11 | 2021-04-01 | University Of Southampton | Hollow Cathode Apparatus |
| CN113357114A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于推力器的主阴极的装配结构及其装配方法 |
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2022
- 2022-01-12 CN CN202210032093.0A patent/CN114379824A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014176603A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Colorado State University Research Foundation | 12CaO-7Al2O3 ELECTRIDE HOLLOW CATHODE |
| CN204558411U (zh) * | 2015-03-06 | 2015-08-12 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种具有保温效果的封闭式空心阴极触持极组件 |
| CN105553298A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-05-04 | 深圳航天科技创新研究院 | 一种空心阴极电源变换器及其控制系统 |
| CN106373840A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-01 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种用于空心阴极的石墨触持极 |
| US20210100089A1 (en) * | 2018-05-11 | 2021-04-01 | University Of Southampton | Hollow Cathode Apparatus |
| CN111120234A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-08 | 上海航天控制技术研究所 | 一种用于电推力器的石墨高温阴极装置 |
| CN111038741A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 哈尔滨工业大学 | 百瓦级航天电推进空心阴极结构 |
| CN111765059A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-13 | 电子科技大学 | 一种冷启动空心阴极 |
| CN113357114A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种应用于推力器的主阴极的装配结构及其装配方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115283867A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-11-04 | 上海蓝箭鸿擎科技有限公司 | 一种用于组装电推进气体阳极分配器的方法 |
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