一种易装配的双层孔板式气体分配器的制作方法

本发明涉及一种易装配的双层孔板式气体分配器，尤其适用于流量控制分配器，属于霍尔电推力器气体均化技术领域。

背景技术：

霍尔推力器是目前世界上研究较热门的航天器电推进技术，主要包括空心阴极、放电室、磁极、磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路和支撑结构；采用霍尔推进技术可以增加航天器有效载荷，降低发射成本，延长使用寿命，是未来提高商业卫星效率，增加竞争力的有效手段。霍尔推进技术可以完成的功能和任务包括：同步通信卫星的轨道转移、位置保持和离轨处理等；低轨通信卫星的轨道转移、阻力补偿、姿轨控和重新定位等；深空探测卫星的主推进；科研和对地观测卫星的超精指向、姿控轨控、阻力补偿和无阻力飞行等。

霍尔推力器中，气体分配器位于放电室内，中性气体推进剂经由推进剂输送管路和气体分配器进入放电室，通常要求气体分配器能够均化中性气体。

现有技术中，常规的气体分配器所包含的单层孔板、双层孔板、内盖板和外盖板分别需要进行电子束焊接，导致该结构焊缝多，焊接过程拆装次数多；另外，气体分配器中薄壁件较多，导致在焊接后面几道焊缝时，零件极易发生变形，给后续焊接增加难度，无法保证焊接质量。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种易装配的双层孔板式气体分配器，通过分配器座、外挡板和内挡板的配合，减少了气体分配器的焊缝数量，解决了传统气体分配器焊缝多的问题；通过在分配器座两端分别安装导气柱、固定柱、第一层孔板、第二层孔板，实现了气体分配器一次焊接成型，弥补了传统气体分配器焊接过程拆装次数多的缺陷；通过对第一层孔板和第二层孔板上的小孔进行设置，降低了气体分配器薄壁件的焊接难度，克服了传统气体分配器焊接质量较低的难题。

本发明的技术解决方案是：

一种易装配的双层孔板式气体分配器，包括导气柱、分配器座、第一层孔板、第二层孔板、外挡板、内挡板和固定柱；导气柱、分配器座、外挡板和内挡板均为中空圆柱，第一层孔板和第二层孔板均为中空圆板，固定柱为圆柱，分配器座一端设有用于安装导气柱和固定柱的孔，分配器座另一端设有用于安装第一层孔板和第二层孔板的槽，第一层孔板和第二层孔板上均设有用于均化气体的小孔，外挡板和内挡板分别与第二层孔板外侧和内侧固定连接，外挡板和内挡板还与分配器座另一端固定连接。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述导气柱和固定柱分别焊接在分配器座的孔中，第一层孔板和第二层孔板依次焊接在分配器座的槽中。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述分配器座与第一层孔板之间设有用于工质气体第一次掺混的第一腔体，第一层孔板和第二层孔板之间设有用于工质气体第二次掺混的第二腔体，外挡板和内挡板与第二层孔板之间设有用于工质气体第三次掺混的第三腔体。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述导气柱和固定柱均设有用于焊接的凸台。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述分配器座、第一层孔板和第二层孔板的横截面形状均为U形，第一层孔板中心通孔半径和第一层孔板最大边缘半径的平均值设为第一层孔板的中径，第二层孔板中心通孔半径和第二层孔板最大边缘半径的平均值设为第二层孔板的中径。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述外挡板和内挡板的横截面形状均为L形。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述第一层孔板上均布有一圈小孔，第一层孔板的小孔圆心至的第一层孔板中心的距离等于第一层孔板的中径。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述第二层孔板上均布有两圈小孔，分别为大圈孔和小圈孔，大圈孔圆心至第二层孔板中心的距离大于第二层孔板的中径，小圈孔圆心至第二层孔板中心的距离小于第二层孔板的中径。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述外挡板中心通孔半径大于第二层孔板的中径且小于所述大圈孔圆心至第二层孔板中心的距离。

在上述的一种易装配的双层孔板式气体分配器中，所述内挡板中心通孔半径大于所述小圈孔圆心至第二层孔板中心的距离且小于第二层孔板的中径。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明通过分配器座、外挡板和内挡板的配合，减少了气体分配器的焊缝数量，解决了传统气体分配器焊缝多的问题。

2、本发明通过在分配器座两端分别安装导气柱、固定柱、第一层孔板、第二层孔板，实现了气体分配器一次焊接成型，弥补了传统气体分配器焊接过程拆装次数多的缺陷。

3、本发明通过对第一层孔板和第二层孔板上的小孔进行设置，降低了气体分配器薄壁件的焊接难度，克服了传统气体分配器焊接质量较低的难题。

4、本发明的导气柱、分配器座和固定柱均为常规元件，便于维修和更换，大幅降低了生产成本。

5、本发明适用于多种工作环境，在复杂工况下依然能够正常使用，可操作性强。

6、本发明分配器座、第一层孔板、第二层孔板、外挡板和内挡板形成的三个腔体能够确保工质气体在电离前得到充分均化，便于工质气体在霍尔推力器放电室内进行放电和加速，有助于提高推力器的性能。

7、本发明整体结构紧凑、通用便捷，与现有技术相比，不仅优化了气体分配器的结构，而且有效减少了由焊接引起的零件变形，提高了气体分配器的装配效率和产品合格率，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明剖视图

图2为本发明示意图

图3为第一层孔板剖视图

图4为第一层孔板侧剖视图

图5为第二层孔板剖视图

图6为第二层孔板侧剖视图

其中：1导气柱；2分配器座；3第一层孔板；4第二层孔板；5外挡板；6内挡板；7固定柱；

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图1～6所示，一种易装配的双层孔板式气体分配器，包括导气柱1、分配器座2、第一层孔板3、第二层孔板4、外挡板5、内挡板6和固定柱7；导气柱1、分配器座2、外挡板5和内挡板6均为中空圆柱，第一层孔板3和第二层孔板4均为中空圆板，固定柱7为圆柱，分配器座2一端设有用于安装导气柱1和固定柱7的孔，分配器座2另一端设有用于安装第一层孔板3和第二层孔板4的槽，第一层孔板3和第二层孔板4上均设有用于均化气体的小孔，外挡板5和内挡板6分别与第二层孔板4外侧和内侧固定连接，外挡板5和内挡板6还与分配器座2另一端固定连接。

导气柱1和固定柱7分别焊接在分配器座2的孔中，第一层孔板3和第二层孔板4依次焊接在分配器座2的槽中。

分配器座2与第一层孔板3之间设有用于工质气体第一次掺混的第一腔体，第一层孔板3和第二层孔板4之间设有用于工质气体第二次掺混的第二腔体，外挡板5和内挡板6与第二层孔板4之间设有用于工质气体第三次掺混的第三腔体。

导气柱1和固定柱7均设有用于焊接的凸台。

分配器座2、第一层孔板3和第二层孔板4的横截面形状均为U形，第一层孔板3中心通孔半径和第一层孔板3最大边缘半径的平均值设为第一层孔板3的中径，第二层孔板4中心通孔半径和第二层孔板4最大边缘半径的平均值设为第二层孔板4的中径。

外挡板5和内挡板6的横截面形状均为L形。

第一层孔板3上均布有一圈小孔，第一层孔板3的小孔圆心至的第一层孔板3中心的距离等于第一层孔板3的中径。

第二层孔板4上均布有两圈小孔，分别为大圈孔和小圈孔，大圈孔圆心至第二层孔板4中心的距离大于第二层孔板4的中径，小圈孔圆心至第二层孔板4中心的距离小于第二层孔板4的中径。

外挡板5中心通孔半径大于第二层孔板4的中径且小于所述大圈孔圆心至第二层孔板4中心的距离。

内挡板6中心通孔半径大于所述小圈孔圆心至第二层孔板4中心的距离且小于第二层孔板4的中径。

实际使用时：

首先，利用工装固定分配器座2，然后将导气柱1和固定柱7依次推入分配器座2的孔中并临时固定，采用电子束焊接方式实现导气柱1与分配器座2之间和固定柱7与分配器座2之间的气密连接。

其次，将工件及工装在电子束焊机上拆下，更换工装，将焊接成一体的分配器座2、导气柱1、固定柱7固定在新工装上；然后将第一层孔板3和第二层孔板4依次推入分配器座的凹槽中，并临时固定，采用电子束焊接的方式实现第二层孔板4与分配器座2之间的气密连接。

最后，将工件及工装在电子束焊机上拆下，更换工装，将焊接成一体的分配器座2、导气柱1、固定柱7、第一层孔板3、第二层孔板4固定在新的工装上，然后将外挡板5、内挡板6依次固定在分配器座2上，并临时固定，采用电子束焊接的方式实现外挡板5、内挡板6与分配器座之间的紧密连接。

本发明的工作原理是：

分配器座2、第一层孔板3和第二层孔板4之间形成的两个气体缓冲腔，第二层孔板4上均布的大圈孔和小圈孔位于不同半径处，大圈孔对应外挡板5，小圈孔对应内挡板6。

工作时，中性气体从导气柱1进入分配器座2与第一层孔板3形成的第一腔体内，进行第一次掺混；随后，由第一层孔板3的小孔喷出，进入第一层孔板3和第二层孔板4形成的第二腔体内，进行第二次掺混，然后，由第二层孔板4的大圈孔和小圈孔喷出，分别撞击在外挡板5和内挡板6上，进行第三次掺混。

以上设计能够有效的均化工质气体，而且第一层孔板3和第二层孔板4均安装在分配器座2中，一次性焊接，提高焊接效率，减少焊接变形。

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。