阅读说明：本技术 一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置 (Spiral air inlet type air path protection device for electric thruster ) 是由 王宝军 周成 魏延明 王戈 丛云天 赵博强 丁凤林 于 2021-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置,主体部分为陶瓷阀壳和陶瓷阀芯,阀壳和阀芯通过特殊设计的螺纹连接,阀壳和阀芯的螺纹相互咬合之后会形成一个螺旋形细长气路通道。该通道即可使得推进剂能够顺利通过,又可以有效抑制等离子体向上游传播。装置左侧设计有球头和螺帽,右侧设计有锥形螺母,用于连接气路。接入气路后气体从右侧进入,经过螺旋形细长气路通道后从左侧流出。本发明在大大简化了气路绝缘器的结构的基础上提高了绝缘的可靠性。(The invention relates to a spiral air inlet type air path protection device for an electric thruster, which comprises a main body part, a valve shell and a valve core, wherein the valve shell and the valve core are connected through specially designed threads, and a spiral long and thin air path channel can be formed after the threads of the valve shell and the valve core are mutually meshed. The channel can enable the propellant to pass through smoothly and can also effectively inhibit the upstream propagation of the plasma. The left side of the device is provided with a ball head and a nut, and the right side of the device is provided with a conical nut for connecting an air path. After the gas path is connected, the gas enters from the right side and flows out from the left side after passing through the spiral elongated gas path channel. The invention improves the insulation reliability on the basis of greatly simplifying the structure of the gas path insulator.)

一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置

技术领域

本发明涉及一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置，可用于各种电推进系统的贮供模块中，属于空间飞行器电推进动力系统技术领域。

背景技术

随着航天器应用电推进平台和深空探测任务的需求，我国已开展多种电推进技术研究，并取得了长足的进步。电推力器相对于传统化学推进装置而言具有比冲高，工作寿命长的优势。大部分电推力器工作过程中都存在高电压的情况，所以高压绝缘对于电推力器的正常工作尤为重要。气路是为电推力器提供推进剂的部件，大部分气路都是由金属管道构成，所以气路和电推力器之间的绝缘问题是电推力器普遍需要解决的问题。传统气路绝缘器采用大量金属陶瓷焊接工艺，结构复杂，可靠性低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置，简化了气路绝缘器的结构，提高了可靠性，降低了气路绝缘器的成本。

本发明的技术解决方案是：

一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置，包括螺帽、球头、过滤片、阀壳、阀芯和锥形螺母；

阀壳和阀芯通过螺纹相互咬合连接，连接处形成螺旋形细长气路通道；

过滤片位于阀芯左端，且与阀壳空腔内壁间隙配合；球头从阀壳左侧插入阀壳空腔内，与阀壳焊接连接，用于压紧过滤片；球头外侧装有螺帽；

锥形螺母从阀壳右侧插入阀壳空腔内，所述锥形螺母用于连接气路；

气路连通后，气体从锥形螺母进入，经过螺旋形细长气路通道后，从球头和螺帽处流出。

阀壳和阀芯材料为陶瓷。

阀壳和阀芯材料为氮化硼陶瓷。

阀壳空腔内壁上与阀芯配合的螺纹段按下述方式加工，以保证阀壳和阀芯的螺纹相互咬合之后会形成一个螺旋形细长气路通道：

首先在阀壳空腔内壁上加工出标准内螺纹；

然后将内螺纹的牙高切削掉1/3。

阀芯的右端端面设计有一字螺钉沟槽，用于旋拧阀芯，以调整阀芯与阀壳螺纹咬合的圈数。

阀芯包括螺纹段和圆柱段，安装时，到位后，圆柱段与阀壳间隙配合安装，引导阀芯沿轴向前进；

圆柱段外壁设计有轴向沟槽，用于连通螺旋形细长气路通道和主供气管道，使得阀芯与阀壳配合的同时不会阻断气路。

阀芯的螺纹段比阀壳螺纹段长一个螺距，确保螺旋形细长气路通道能够始终保持与主供气管道相连。

螺帽和锥形螺母规格匹配。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明使用绝缘性高的陶瓷进行螺纹连接，通过对螺纹的结构的调整，形成细长的螺旋形通道，用于气路流通。在大大简化了气路绝缘器的结构的基础上提高了绝缘的可靠性。

(2)本发明的陶瓷阀壳和陶瓷阀芯的咬合深度可以调节，咬合越深绝缘能力越强。

(3)本发明中阀芯的右端为圆柱段，可以与阀壳配合安装，引导阀芯沿轴向前进，防止阀芯和阀壳螺纹因为安装角度误差而无法咬合。

(4)本发明阀芯的右端圆柱段外表面设计有轴向沟槽，用于连通螺旋形通道和主供气管道，使得阀芯与阀壳配合的同时不会阻断气路。

(5)本发明阀芯的螺纹长度比阀体外壳螺纹段长一个螺距，使得阀芯与阀壳的螺纹即使全部啮合也不会造成气路被阻断。

(6)本发明阀芯左端设计有过滤器，防止螺纹咬合过程中可能产生的碎屑进入气路下游，对其他设备产生影响。

(7)本发明陶瓷阀壳左端设计有球头和螺帽，右端设计有锥形螺母，螺帽和锥形螺母是相互匹配的一对，因此可以直接嵌入原来的气路管路中，有良好的兼容性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为阀芯示意图。

具体实施方式

本发明提出一种用于电推力器的螺旋进气式气路保护装置，如图1所示，包括螺帽1、球头2、过滤片3、阀壳4、阀芯5、锥形螺母6。阀壳和阀芯通过特殊螺纹相互咬合连接，连接处形成了螺旋形细长气路通道。装置左侧设计有球头和螺帽，右侧设计有锥形螺母，用于连接气路。接入气路后气体从右侧进入，经过螺旋形细长气路通道后从左侧流出。

具体地，本发明主体部分由阀壳和阀芯组成，二者的材料都是绝缘性良好，且耐高温的陶瓷，本发明选用氮化硼陶瓷。

阀壳4内部加工有空腔，阀芯5包括圆柱段和螺纹段，阀壳4空腔内壁加工有一段螺纹，加工方法如下：

先加工标准内螺纹，然后将内螺纹的牙高切削掉1/3。

将阀芯5装入阀壳4中，阀芯5的圆柱段与阀壳4的柱形空腔间隙配合，引导阀芯沿轴向前进，防止阀芯和阀壳螺纹因为安装角度误差而无法咬合。阀壳和阀芯的螺纹相互咬合之后会形成一个细长的螺旋形的通道。该通道即可使得推进剂能够顺利通过，又可以有效抑制等离子体向上游传播。

陶瓷阀芯的右端端面(圆柱段端面上)设计有一字螺钉沟槽，用于旋拧阀芯，调整阀芯与阀壳螺纹咬合的圈数。二者咬合圈数越多，气体流道越细长，绝缘效果越好，但是推进剂的流通阻力也越大。实际使用时可根据需要适当调整。

锥形螺母6从阀壳4右侧插入阀壳4空腔内，锥形螺母6用于连接主供气管道。锥形螺母6锥角为60°。

阀芯的右端圆柱段外侧壁上设计有轴向沟槽，用于连通螺旋形通道和主供气管道，使得阀芯与阀壳配合的同时不会阻断气路。

图2为阀芯示意图。

阀芯的螺纹段长度比阀壳螺纹段长一个螺距，确保螺旋形气路通道可以与主通道相连。

过滤片3位于阀芯5左端，且与阀壳4空腔内壁间隙配合；过滤片3的作用是防止螺纹咬合过程中可能产生的碎屑进入气路下游，对其他设备产生影响。球头2从阀壳4左侧插入阀壳4空腔内，与阀壳4焊接连接，用于压紧过滤片3；球头2外侧装有螺帽1。

螺帽1和锥形螺母6规格匹配。因此可以直接嵌入原来的气路管路中，即气路保护装置中的螺帽和原来管路中的锥形螺母连接，气路保护装置中的锥形螺母和原来管路中的螺帽连接，有良好的兼容性。

本发明使用绝缘性高的陶瓷进行螺纹连接，通过对螺纹的结构的调整，形成细长的螺旋形通道，用于气路流通。在大大简化了气路绝缘器的结构的基础上提高了绝缘的可靠性。

本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。