专利名称：内置式多孔加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及航天飞行器推进系统中电热推力器内部的加热元件，具体地说是一种安置在推力器内部的内置式多孔加热器，当推进剂介质通过加热器中的网状多孔电热材料时能被迅速加热。
背景技术：
推力器是保持或改变航天飞行器运行轨道和运动姿态的推进系统执行机构。电热推力器的加热元件一方面可以提升推进剂的温度以提高推力器的比冲，从而提高推力器的效率；另一方面，有些推进剂可以在推力器中直接被电热后分解，免用催化剂，从而提高推力器的可靠性。因此，在国际上，无论是军用卫星还是商用卫星，电热推力器在微型推进系统中都得到了广泛的应用；在我国，电热推力器还处在研制阶段。电热推力器中的加热元件是其关键部件。英国SSTL公司研制的一种电热推力器用于轨道提升，其所采用加热器的发热体为镍铬丝，可以把推进剂介质加热到1000K，但功率达到100W，体积也较大，不能满足小型电热推力器的需要。SSTL公司还对碳材料的整体加热器的加热性能进行了试验，当功率为30W时，可以将O. 09克/秒的推进剂Xe从常温加热到210°C，但其耐热温度仅为600°C。本发明中的内置式多孔加热器，当功率为20W时，力口热器的中心温度能达到700°C，并具有体积小，加热面积大，加热效率高等优点，能满足小型低功率电热推力器的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于航天飞行器推进系统中电热推力器上的内置式多孔加热器，该加热器热交换面积大，功率密度低，体积小、绝缘和密封性能好；加热元件内置并实现了与推力室集成化。本发明的技术方案是一种内置式多孔加热器，包括一体化发热芯、铠装壳体、过渡引出组件、引出段和外引线；所述一体化发热芯包括发热体和发热体骨架；发热体为条形螺旋状，其材质为网状多孔镍铬合金或网状多孔镍铬铝合金，发热体骨架由七根氮化硼管经密排而成，所述密排具体为六根周边氮化硼管以一根中心氮化硼管为中心对称排布；中心氮化硼管管内轴向放置隔片，周边氮化硼管的两端开有槽口，发热体经槽口依次往复穿装入周边氮化硼管；氮化硼管间以无机胶固定；所述铠装壳体包括不锈钢圆筒、法兰盘和变径管，不锈钢圆筒和变径管通过法兰盘焊接在一起，一体化发热芯封装在不锈钢圆筒中，法兰盘中心留有过渡线的引出孔；所述过渡引出组件包括过渡线和复合组成的绝缘材料部件，过渡线为多股镍铬合金丝，其截面积为发热体真实截面积的4 5倍；复合组成的绝缘材料部件包括双孔氮化硼圆片、石英管、无机胶和氧化镁微粉；双孔氮化硼圆片利用无机胶粘接在一体化发热芯与法兰盘之间，过渡线其一端与发热体两端相连后从中心多孔氮化硼管中隔片两侧引出(以保证两根过渡线之间绝缘)，然后经双孔氮化硼圆片上的两个孔进入变径管中，过渡线引出变径管后与外引线相连，变径管中的过渡线外套石英管，变径管中充填无机胶和氧化镁微粉；两根过渡线经双孔氮化硼圆片上的两个孔引出，以保证发热体与铠体的绝缘。过渡线与外引线连接点用热缩套管包覆后，采用耐高温环氧胶将其与变径管末端一起固封在不锈钢管中，构成引出段；所述过渡线为多股镍铬丝(镍的质量百分含量80%，铬的质量百分含量20% )，所述外引线为多股镀银铜导线(聚酰亚胺膜绕包)。所述发热体是由相互连通的中空薄壁金属棱构成三维网状多孔结构，其孔隙相互连通、分布均匀；孔隙率为90 98%，孔径尺寸为90 110PPI ;所述网状多孔镍铬合金中铬的质量百分含量为18 35% ;所述网状多孔镍铬铝合金中铬的质量百分含量为18 35%，铝的质量百分含量为2 10%。所述发热体是将泡沫镍板加工为条形螺旋状的泡沫镍后，对条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬法渗铬后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬合金；或者将条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬、再渗铝后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬铝合金。所述氮化硼管是利用激光打孔技术在每根氮化硼管壁上制成均匀密集的孔洞，管两端开槽制成；氮化硼管的两端开槽口，用以安装和固定发热体。所述氮化硼管其孔洞在管的圆周上均匀分布，相邻二排孔洞间隔排列，即某一个孔洞的圆心在邻排两孔洞圆心连线的垂直平分线上；孔洞总面积大于管壁面积的50% ；所述周边氮化硼管的内径为3 5mm,壁厚为O. 2 O. 5mm,长度为10 15mm ;所述中心氮化硼管其长度为周边氮化硼管的五分之四到二分之一之间，其厚度为周边氮化硼管的一倍到二倍之间，其内径与周边氮化硼管相同；所述隔片为条形氮化硼，其长度和厚度分别与中心氮化硼管的长度和壁厚相同，其宽度与中心氮化硼管的内径相同；所述变径管由薄壁变径管和薄壁管组成，薄壁变径管和薄壁管通过连接环焊接在一起；所述石英管为粗单孔石英管和细单孔石英管，过渡线在薄壁管中的部分外套粗单孔石英管，过渡线在薄壁变径管中的部分外套细单孔石英管；薄壁管中充填无机胶，薄壁变径管中充填氧化镁微粉。所述过渡线固定在薄壁管中后，将过渡线在对折点处切断，每根过渡线拆分为两股过渡线；把连接环套在薄壁管与薄壁变径管的对接处，对连接环与薄壁管搭接处及连接环与薄壁变径管搭接处采用脉冲激光进行焊接；在四股过渡线上分别套上细单孔石英管，向薄壁变径管中充填氧化镁微粉，固定细单孔石英管和过渡线；当过渡线从薄壁变径管中引出后，利用储能式点焊机将每根过渡线的两股镍铬丝在断开处重新焊接起来。所述无机胶为硅酸盐耐高温无机胶，其固相成分与液相成分质量比为2 I;液相成分为硅酸钾溶液，其模数比Si02/K20 = 4 ;固相成分为二氧化硅粉末与氧化铝粉末混合而成，二氧化硅粉末与氧化铝粉末的质量比3 I ;二氧化硅粉末中不同粒径二氧化硅的质量比为10纳米1000目600目400目200目=1: 2 : 2. 5 : 2. 5 : 2 ;氧化铝粉末中不同粒径氧化铝的质量比为1200目40目=2 : 8。所述一体化发热芯下端放置氮化硼环，所述法兰盘为圆形，边缘处有与不锈钢圆筒上端焊接的台阶；所述不锈钢圆筒上端开口，下端有介质流出孔，筒壁上开有介质流入孔。所述耐高温环氧胶是由环氧树脂、固化剂和氧化镁微粉混合后室温放置24小时固化而成，环氧树脂、固化剂和氧化镁微粉的重量比例为10 10 1，所述固化剂为二乙烯三胺；所述粗单孔石英管与薄壁管等长，所述热缩套管其材质为聚四氟乙烯。上述内置式多孔加热器应用于航天飞行器姿、轨控推力器所用的热控装置中。本发明内置式多孔加热器，其一体化发热芯的电阻值由网状多孔发热体的电阻率、截面积和长度确定；其功率密度由螺旋状发热体直径、螺距及发热体骨架长度、直径确定；其热交换率由网状多孔材料的比表面积和发热体的体积确定。不锈钢圆筒既是一体化发热芯的铠体，也是电热推力器推力室的外壳，其尾端为加热或分解后的介质流出孔，留有与拉瓦喷管连接的工艺台阶；其前端与法兰盘焊合，其筒壁上开有切向孔，作为推进剂的流入口，一体化发热芯装在不锈钢圆筒中，尾端隔有氮化硼环，靠近法兰盘端隔有双孔氮化硼圆片，两根过渡线经孔引出，以保证发热体与铠体的绝缘。用不锈钢连接环把薄壁管和薄壁变径管焊接在一起，过渡引出组件装在其中。铠装壳体的设计实现了加热元件与推力室集成化。本发明内置式多孔加热器的封装技术采用高、低温分别封装和加长密封距离的方案。在高温段，法兰盘附近的过渡线、双孔氮化硼圆片与铠装壳体间采用无机胶密封、并在不锈钢材料的薄壁管中充填无机胶；在低温段、薄壁变径管中充填氧化镁微粉，并采用耐高温环氧胶将过渡线与薄壁变径管细端固封。上述一体化发热芯的制备工艺具体步骤如下I)氮化硼管和氮化硼片的制备采用化学气相沉积法在不同外径的碳棒或碳片上沉积不同厚度和长度的氮化硼管，用机械和煅烧的方法去除氮化硼管内或碳片上的碳，获得氮化硼管或氮化硼隔片；2)氮化硼管打孔确定好周边氮化硼管和中心氮化硼管的长度、孔洞的个数、孔径、孔间距等参数，设置好脉冲激光加工机设备参数，按设计要求打孔。3)氮化硼管和氮化硼片的切割使用划片切割机将打好孔洞的氮化硼管和氮化硼片按设计尺寸切割，然后清洗干净。4)多孔氮化硼管端面开槽口将7根氮化硼管紧密排列，中心为略短的氮化硼管，各管前端面对齐，然后用细金属丝捆扎紧固；用微型钻按照设计要求在发热芯的上下端面开槽口，操作时缓慢打磨，避免大片氮化硼脱落。发热体骨架前端面从第一周边氮化硼管到第六周边氮化硼管间隔着于两管相切处开前端面双壁槽口三处，分别为第一周边氮化硼管和第二周边氮化硼管相切处、第三周边氮化硼管和第四周边氮化硼管相切处、第五周边氮化硼管和第六周边氮化硼管相切处；发热体骨架后端面在第二周边氮化硼管和第三周边氮化硼管相切处、第四周边氮化硼管和第五周边氮化硼管相切处开后端面双壁槽口二处；发热体骨架后端面在第一周边氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸处、第六周边氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸处开单壁槽口两处。5)条形螺旋状发热体的制备
将泡沫镍板材用数控线切割机床加工成所需尺寸的条形，然后在细陶瓷管上缠绕为螺旋状，清洗干燥后经固相渗铬(或渗铬后再渗铝)、然后真空热处理，得到三维网状多孔的条形螺旋状的镍铬或镍铬铝发热体。6)发热体的穿绕发热体从第一周边氮化硼管后端穿入，然后依次通过第二周边氮化硼管到第六周边氮化硼管及前端面双壁槽口、后端面双壁槽口，最后从第六周边氮化硼管后端穿出；发热体两端再经单壁槽口穿入中心氮化硼管中由过渡线引出；条形螺旋状发热体的各弯折处须嵌入各槽口 ；具体为条形螺旋状的发热体从第一周边氮化硼管后端放入，到达第一周边氮化硼管前端后，再从第二周边氮化硼管前端进入，到达第二周边氮化硼管后端后，再进入第三周边氮化硼管，依次往复，最后从第六周边氮化硼管中穿出，然后将第一周边氮化硼管和第六周边氮化硼管中的发热体两端与两根过渡线分别焊接，然后将过渡线从中心氮化硼管中引出，保证两个焊接点在中心氮化硼管内；发热体从一根氮化硼管进入另一根氮化硼管时，其弯折处要嵌入各双壁槽口，发热体两端与过渡线连接后进入中心氮化硼管时，要经由两个单壁槽口进入。7)发热体的电引出每根过渡线整根对折，两个并拢端头的一端往返折叠作为搭接处，另一端作为缠绕丝；发热体的端头与过渡线的搭接处捏合，用缠绕丝固定后采用脉冲点焊；两根过渡线从中心氮化硼管中引出，隔片将两根过渡线分开，防止短路，并保证连接点在中心氮化硼管内。8)发热体骨架的固定将穿绕发热体的周边六根氮化硼管与中心氮化硼管按照排列顺序和开槽口位置用无机胶粘牢并放置一定时间固化。上述条形螺旋状发热体的制备方法为所述泡沫镍板由聚氨酯泡沫经过导电化处理、电镀和还原烧结制成；泡沫镍板加工为细条形后，根据内置式多孔加热器的结构及技术指标，确定绕制螺径和螺距，将其缠绕成螺旋状，制成条形螺旋状泡沫镍。泡沫镍固相渗铬法即为粉末包埋渗铬法，粉末包埋渗铬法在管式高温炉中进行，其中:温度950 1100°C，保温时间10 60min，渗剂由氧化铝粉(1200目)、铬粉(300目)和氯化铵(分析纯)混合后并经充分研磨而成，氧化铝粉、铬粉和氯化铵的重量百分为含量为(70 83) (15 25) (2 5)。所述固相渗铝法即为粉末包埋渗铝法，在条形螺旋状的泡沫镍经固相渗铬后再进行固相渗铝，粉末包埋渗铝法在管式高温炉中进行，其中温度700 800°C，保温时间10 40min，渗剂由氧化铝粉(1200目)、铝镍合金(化学纯)和氯化铵(分析纯)混合后并经充分研磨而成，氧化铝粉、铝镍合金和氯化铵的重量比例为(80 83) : 15 : (2 5)。所述粉末包埋法渗铬和渗铝时，首先用机械泵抽真空30min，去除管式高温炉、管路和渗剂中的氧气，再通入保护性气体(纯氩气)，同时对保护性气体进行除氧和除水处理。采用活性镍除氧剂去除氧，采用4A分子筛去除水。渗铬或者渗铝时将渗剂和样品装载在石英管或者氧化铝管中，两端用高硅氧布或者镍箔封口。所述真空热处理方法为，将渗铬或者渗铝后的样品放入真空炉中，真空度为(I 5) X10_3Pa，加热到1000 1100°C后，保温2 10h，然后随炉冷却至室温，得到网状多孔电热材料，冷却速率由材料要求决定。所述泡沫镍板，依据内置式多孔加热器的结构和技术指标，确定其规格和尺寸。本发明具有如下优点1.本发明选用大比表面积的网状多孔电热合金为发热体材料，增加了推进剂介质与发热体的接触面积，从而提高加热元件的效率，使本发明可应用于小尺寸低功耗电热推力器的研发。2.本发明采用条形螺旋状发热体，能够满足内置式多孔加热器所需的高电阻和小尺寸要求；本发明采用多孔氮化硼管为发热芯的骨架，它不仅对发热体起到支撑和绝缘作用，而且不会阻碍推进剂介质的流通；螺旋状发热体往复穿装在骨架中构成一体化发热芯，是制作内置式加热器的基础。3.本发明采用激光焊技术将不锈钢圆筒、法兰盘和薄壁管焊接在一起构成铠装壳体，激光焊热影响区小，熔深大，焊缝不泄露，保证气密性；。4.本发明采用薄壁管和薄壁变径管为过渡引出组件的铠体，可以大大减少热量传导，降低内置式多孔加热器引出段的温度。5.本发明在器件的高温段和低温段分别采用自制无机密封胶和耐高温环氧胶两种密封材料技术，并通过延长密封长度，以保证气密性满足电热推力器要求。6.本发明采用无机胶和氧化镁微粉将过渡线及外套的单孔石英管固定在薄壁变径管中，提高器件的抗冲击性，在使用过程中不会破裂影响器件的绝缘。7.本发明中一体化发热芯和过渡引出组件安装在铠装壳体中，实现了加热元件与推力室集成化，便于与推力器其它组件结合，提高整体安装性和可靠性。总之，本发明采用独特的发热材料、新颖的设计方案和可靠的实施工艺，研制出符合电热推力器热控装置要求的加热元件——内置式多孔加热器。
图1为本发明内置式多孔加热器装置结构示意图。图2为本发明发热体与过渡线连接示意图。图3为本发明发热体骨架结构示意图。图4为本发明发热体骨架前端面结构示意图。图5为本发明一体化发热芯后端面结构示意图。图6为本发明一体化发热芯前端面结构示意图。图中I外引线，2不锈钢管，3薄壁变径管，4连接环，5薄壁管，6法兰盘，7介质流入孔，8不锈钢圆筒，9耐高温环氧胶，10外引线接头，11热缩套管，12单股过渡线，13细单孔石英管，14氧化镁微粉，15双股过渡线，16粗单孔石英管，17无机胶，18双孔氮化硼圆片，19 一体化发热芯，20发热体，21中心氮化硼管，22过渡接点，23氮化硼环，24隔片，25第一周边氮化硼管，26第二周边氮化硼管，27第三周边氮化硼管，28第四周边氮化硼管，29第五周边氮化硼管，30第六周边氮化硼管，31前端面双壁槽口，32后端面双壁槽口，33为后端面单壁槽口 ；图中相同编号具有相同意义。
具体实施例方式以下通过具体实施例及附图详述本发明。以电热肼推力器所需的加热元件为例，并参考图1-6。将泡沫镍材料切成1. 5mmX1. 2mmX 1000mm的长条状，以螺距O. 5mm和螺径1. Omm
的规范绕成螺旋状，利用固相渗技术在其上渗铬或渗铬后再渗铝，经真空热处理后形成的三维网状多孔镍铬或镍铬铝合金的发热体。利用激光加工机在长度为25mm的氮化硼管(直径5mm,壁厚O. 5mm)管壁上均勻密集地打出孔径Φ1. 0mm、孔距1. 8mm的孔洞，制成多孔氮化硼管；同时用微型钻在管两端的管壁上开槽，槽口的宽度和深度均为1. 5 2. Omm0将7根多孔氮化硼管六方密排构成发热体骨架，骨架的中心氮化硼管21略短，为20mm，管中安插一条氮化硼隔片24。将螺旋状发热体20往复穿绕在中心氮化硼管21外围的6个多孔氮化硼管中，并通过氮化硼管两端的 槽口安装固定，形成一体化发热芯。将Φ0. 3mm长度为200mm的80Ni20Cr合金丝作为过渡线，每根过渡线须整根对折，两个并拢端头的一端往返折叠作为搭接处，另一端作为缠绕丝；发热体的端头与过渡线的搭接处捏合，用缠绕丝固定后采用脉冲点焊；两根过渡线经中心氮化硼管21引出，须保证两根过渡线之间绝缘。再将过渡线用无机胶固定在双孔BN圆片18 (直径25mm，厚度
O.5mm，与骨架接触)中心的两个Φ0. 6mm孔中，每根双股过渡线15上套上粗单孔石英管16，构成过渡引出组件高温段。利用激光焊机将法兰盘6 (直径25mm,厚度3mm,中心有Φ4. 5mm的孔)与薄壁管5(壁厚O. 15_，外径4. 5_，长度20_)焊接在一起；再利用无机胶将过渡引出组件高温段中的双孔BN圆片18用无机胶固定在法兰盘6的内侧，让套有粗单孔石英管16的双股过渡线15从薄壁管5中穿出。 先将BN环23放入不锈钢圆筒8尾端，再把带有法兰盘6的一体化发热芯放入不锈钢圆筒8中，然后利用激光焊机将法兰盘6与不锈钢圆筒8焊合。在装有外套单孔石英管的过渡线的薄壁管5中充入无机胶17 ;将伸出的过渡线拆为单股过渡线12分别套入细单孔石英管13,再穿入薄壁变径管3 (壁厚O. 15mm ;粗段外径4. 5mm,长度5mm ;细段外径2. 5mm,长度35_)，并充入氧化镁微粉14。用激光焊机通过不锈钢连接环4把薄壁管5和薄壁变径管3焊接在一起。把从薄壁变径管3细端伸出的过渡线再次并股，采用机械夹持、焊锡加固方式与500mm长的聚酰亚胺膜绕包镀银铜外引线I连接；将过渡线外引线接头10用聚四氟热缩套管11包覆后，采用耐高温环氧胶9固封在不锈钢管2 (直径3. 4mm)中。内置式多孔加热器制成后，测量其电阻值为36Ω，常温绝缘大于250MQ/250VD.C。真空中使用寿命考核条件为额定功率20W，中心温度不低于700°C，通断电各两分钟为一个循环。经真空中使用寿命考核，内置式多孔加热器稳定通断电超过2万个循环，达到航天部门的技术指标。
权利要求
1.一种内置式多孔加热器，其特征在于包括一体化发热芯、铠装壳体、过渡引出组件、引出段和外引线；所述一体化发热芯包括发热体和发热体骨架；发热体为条形螺旋状，其材质为网状多孔镍铬合金或网状多孔镍铬铝合金，发热体骨架由七根氮化硼管经密排而成，所述密排具体为六根周边氮化硼管以一根中心氮化硼管为中心对称排布；中心氮化硼管管内轴向放置隔片，周边氮化硼管的两端开有槽口，发热体经槽口依次往复穿装入周边氮化硼管；氮化硼管间以无机胶固定；所述铠装壳体包括不锈钢圆筒、法兰盘和变径管，不锈钢圆筒和变径管通过法兰盘焊接在一起，一体化发热芯封装在不锈钢圆筒中，法兰盘中心留有过渡线的引出孔；所述过渡引出组件包括过渡线和复合组成的绝缘材料部件，过渡线为多股镍铬合金丝，其截面积为发热体真实截面积的4 5倍；复合组成的绝缘材料部件包括双孔氮化硼圆片、石英管、无机胶和氧化镁微粉；双孔氮化硼圆片利用无机胶粘接在一体化发热芯与法兰盘之间，过渡线其一端与发热体两端相连后从中心多孔氮化硼管中隔片两侧引出，然后经双孔氮化硼圆片上的两个孔进入变径管中，过渡线引出变径管后与外引线相连，变径管中的过渡线外套石英管，变径管中充填无机胶和氧化镁微粉；过渡线与外引线连接点用热缩套管包覆后，采用耐高温环氧胶将其与变径管末端一起固封在不锈钢管中，构成引出段；所述过渡线为多股镍铬丝，所述外引线为多股镀银铜导线。
2.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述发热体是由相互连通的中空薄壁金属棱构成三维网状多孔结构，其孔隙相互连通、分布均匀；孔隙率为90 98%，孔径尺寸为90 110PPI ;所述网状多孔镍铬合金中铬的质量百分含量为18 35%;所述网状多孔镍铬铝合金中铬的质量百分含量为18 35%，铝的质量百分含量为2 10%。
3.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述发热体是将泡沫镍板加工为条形螺旋状的泡沫镍后，对条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬法渗铬后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬合金；或者将条形螺旋状的泡沫镍采用固相渗铬、再渗铝后进行真空热处理，获得网状多孔镍铬铝合金。
4.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述氮化硼管是利用激光打孔技术在每根氮化硼管壁上制成均匀密集的孔洞，管两端开槽制成；所述氮化硼管其孔洞在管的圆周上均匀分布，相邻二排孔洞间隔排列，即某一个孔洞的圆心在邻排两孔洞圆心连线的垂直平分线上；孔洞总面积大于管壁面积的50% ；所述周边氮化硼管的内径为3 5mm,壁厚为O. 2 O. 5mm,长度为10 15mm ;所述中心氮化硼管其长度为周边氮化硼管的五分之四到二分之一之间，其厚度为周边氮化硼管的一倍到二倍之间，其内径与周边氮化硼管相同；所述隔片为条形氮化硼，其长度和厚度分别与中心氮化硼管的长度和壁厚相同，其宽度与中心氮化硼管的内径相同；
5.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述变径管由薄壁变径管和薄壁管组成，薄壁变径管和薄壁管通过连接环焊接在一起；所述石英管为粗单孔石英管和细单孔石英管，过渡线在薄壁管中的部分外套粗单孔石英管，过渡线在薄壁变径管中的部分外套细单孔石英管；薄壁管中充填无机胶，薄壁变径管中充填氧化镁微粉。
6.根据权利要求5所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述过渡线固定在薄壁管中后，将过渡线在对折点处切断，每根过渡线拆分为两股过渡线；把连接环套在薄壁管与薄壁变径管的对接处，对连接环与薄壁管搭接处及连接环与薄壁变径管搭接处采用脉冲激光进行焊接；在四股过渡线上分别套上细单孔石英管，向薄壁变径管中充填氧化镁微粉，固定细单孔石英管和过渡线；当过渡线从薄壁变径管中引出后，利用储能式点焊机将每根过渡线的两股镍铬丝在断开处重新焊接起来。
7.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述无机胶为硅酸盐耐高温无机胶，其固相成分与液相成分质量比为2 I ;液相成分为硅酸钾溶液，其模数比SiO2/K2O = 4 ;固相成分为二氧化硅粉末与氧化铝粉末混合而成，二氧化硅粉末与氧化铝粉末的质量比3 I ;二氧化硅粉末中不同粒径二氧化硅的质量比为10纳米1000目600目400目200目=1: 2 : 2. 5 : 2. 5 : 2 ;氧化铝粉末中不同粒径氧化铝的质量比为 1200 目40 目=2 : 8。
8.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述一体化发热芯下端放置氮化硼环，所述法兰盘为圆形，边缘处有与不锈钢圆筒上端焊接的台阶；所述不锈钢圆筒上端开口，下端有介质流出孔，筒壁上开有介质流入孔。
9.根据权利要求1所述的内置式多孔加热器，其特征在于所述耐高温环氧胶是由环氧树脂、固化剂和氧化镁微粉混合后室温放置24小时固化而成，环氧树脂、固化剂和氧化镁微粉的重量比例为10 10 1，所述固化剂为二乙烯三胺；所述粗单孔石英管与薄壁管等长，所述热缩套管其材质为聚四氟乙烯。
10.一种如权利要求1所述的内置式多孔加热器的应用，其特征在于所述内置式多孔加热器应用于航天飞行器姿、轨控推力器所用的热控装置中。
全文摘要
本发明公开了一种内置式多孔加热器。该加热器由条形螺旋状发热体往复穿绕在发热体骨架中制成一体化发热芯；所述发热体骨架是用七根多孔氮化硼管密排构成；一体化发热芯和过渡引出组件封装在铠装壳体中并保持与壳体绝缘；发热体通过过渡线与外引线连接，过渡线与外引线的接头绝缘保护，并将接头、变径管细段末端及外引线固封在引出段内，实现了加热元件与推力室集成化。本发明应用于航天飞行器姿、轨控推进系统的热控，电热推力器所用推进剂介质从内置式多孔加热器中通过，直接与网状多孔电热材料接触被迅速加热，一体化发热芯的热交换率高，功率密度低。内置式多孔加热器的电热性能、绝缘性能和装配性能均能满足航天部门的要求。
文档编号H05B3/42GK103002612SQ20111027880
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者段德莉, 李曙, 侯思焓, 张荣禄, 刘阳, 丁筱筠, 王鹏 申请人:中国科学院金属研究所