供料装置的制作方法

1.本发明涉及航天电推进技术领域，更具体地说，本发明涉及一种供料装置。


背景技术：

2.随着航天活动的频繁，近年来空间推进领域发展最活跃的技术莫过于电推进技术。电推进技术是利用电能加热、离解和加速工质形成高速射流而产生推力的技术。电推进可为航天器带来节省推力剂，提高姿控精度，扩展深空探测距离等优点，目前已经广泛用于低轨卫星、深刻探测等航天器上，并且电推进正在想更大功率，超高比冲，更多模式和更低成本等方向发展。离子推力和霍尔推进中采用氙等气体为工质的推进等较为成熟，其主要特点是利用高压气体推进剂贮存系统，但是氙气价格昂贵，必须在高压下储存在大型圆柱型高强度储罐中。
3.碘是一种卤素，它相对活泼，比氙便宜得多。碘可以在较小的非圆柱对称形状的储罐中低压储存。在同等工作条件下，碘的推力功率比也高于氙气。碘也可以在比氙更高的温度下收集，使得高功率测试更容易完成。因此，使用碘作为推进剂可以增加储存密度，提高性能，并降低等离子体发生器的成本，然而碘颗粒单质密度较低，导致储存密度较低，需要大体积的储罐，降低空间利用率。
4.因此，有必要提出一种供料装置，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
7.为此，本发明提供了一种供料装置。
8.有鉴于此，根据本技术实施例提出了一种供料装置，包括：
9.储料箱，所述储料箱用于储存固体碘颗粒；
10.导热网，设置在所述储料箱内壁和内底部处；
11.输送管路，所述输送管路的一端连接于所述储料箱，另一端用于连接于推进器；
12.加热组件，部分所述加热组件设置在所述储料箱外壁与外底部处，另一部分所述加热组件设置在所述输送管路外壁处。
13.在一种可行的实施方式中，所述导热网为金属材料拼接形成的蜂窝状结构。
14.在一种可行的实施方式中，所述蜂窝状结构的蜂窝芯包括：正四边形、正六边形和正八边形中的至少一种。
15.在一种可行的实施方式中，所述供料装置还包括：
16.密封组件，所述密封组件设置在所述储料箱的开口处，所述输送管路穿过所述密封组件连接于所述储料箱。
17.在一种可行的实施方式中，所述密封组件包括：
18.密封圈，设置在所述储料箱的开口处；
19.法兰盘，连接于所述密封圈；
20.盖体，盖设于所述法兰盘，所述盖体设置有通孔，所述输送管路穿过所述通孔连接于所述储料箱。
21.在一种可行的实施方式中，所述供料装置还包括：
22.过滤网，设置在所述盖体和所述法兰盘的连接处。
23.在一种可行的实施方式中，所述加热组件包括：
24.多个柔性加热片，部分所述柔性加热片设置在所述储料箱的外壁和外底部处，另一部分所述柔性加热片设置在所述输送管路外壁处，多个所述柔性加热片通过线路相连接；
25.温度传感器，连接于所述柔性加热片；
26.控制器，分别连接于所述温度传感器和所述线路，所述控制器根据所述温度传感器发送的温度信息调整多个所述柔性加热片的温度。
27.在一种可行的实施方式中，所述供料装置还包括：
28.阀门，设置在所述输送管路上。
29.在一种可行的实施方式中，所述供料装置还包括：
30.流量传感器，设置在所述输送管路内。
31.在一种可行的实施方式中，所述储料箱、所述法兰盘和所述盖体的材质为不锈钢或镍铬合金。
32.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本技术实施例提供的供料装置设置有储料箱、导热网、输送管路和加热组件，其中，储料箱用于储存固体碘颗粒，在储料箱的内壁和内底部设置有导热网，输送管路的一端连通于储料箱，另一端连接于推进器，部分加热组件设置在储料箱外壁和外底部处，另一部分加热组件设置在输送管路外壁处。如此设置，在向储料箱中填充碘颗粒时，关闭输送管路，通过设置在储料箱的外壁和外底部处的加热组件对储料箱进行加热，热量通过储料箱的内壁和内底部处的导热网快速地传递至碘颗粒，使得碘颗粒快速受热融合，停止加热后，碘颗粒冷却结晶，减少了孔隙率，在冷却后继续添加碘颗粒，经重复加热冷却使得碘颗粒孔隙率越来越小，最终达到近似液化碘结晶变为固态碘的状态，提高储存密度，减少供料装置的体积，提高了空间利用率。
33.在使用推进器时，开启输送管路，通过设置在储料箱的外壁和外底部处的加热组件对储料箱进行加热，热量通过储料箱的内壁和内底部处的导热网快速地传递至碘颗粒，使得碘颗粒快速升华为碘蒸汽，碘蒸汽通过输送管路输送至推进器，以作为电推进工质。在碘蒸汽输送过程中，通过设置在输送管路外壁的加热组件持续进行加热，以保证输送管路中的碘维持在碘蒸汽的状态进行传输。
34.本发明的供料装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
35.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
36.图1为本技术实施例提供的一种供料装置的结构示意图；
37.图2为本技术实施例提供的一种导热网的结构示意图。
38.其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
39.100储料箱，110导热网，111蜂窝芯，120输送管路，130加热组件， 131柔性加热片，140密封组件，141密封圈，142法兰盘，143盖体，150 过滤网，160阀门，200推进器。
具体实施方式
40.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术实施例技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
41.如图1所示，根据本技术实施例提出的一种供料装置包括：储料箱100，上述储料箱100用于储存固体碘颗粒；导热网110，设置在上述储料箱100内壁和内底部处；可设置在钢包耳轴加强筋底部。
42.输送管路120，上述输送管路120的一端连接于上述储料箱100，另一端用于连接于推进器200；加热组件130，部分上述加热组件130设置在上述储料箱100 外壁与外底部处，另一部分上述加热组件130设置在上述输送管路120外壁处。
43.可以理解的是，上述供料装置设置有储料箱100、导热网110、输送管路120 和加热组件130，其中，储料箱100用于储存固体碘颗粒，在储料箱100的内壁和内底部设置有导热网110，输送管路120的一端连通于储料箱100，另一端连接于推进器200，部分加热组件130设置在储料箱100外壁和外底部处，另一部分加热组件130设置在输送管路120外壁处。如此设置，在向储料箱100中填充碘颗粒时，关闭输送管路120，通过设置在储料箱100的外壁和外底部处的加热组件130 对储料箱100进行加热，热量通过储料箱100的内壁和内底部处的导热网110快速地传递至碘颗粒，使得碘颗粒快速受热升华，停止加热后，碘颗粒冷却结晶，减少了孔隙率，在冷却后继续添加碘颗粒，经重复加热冷却使得碘颗粒孔隙率越来越小，最终达到近似液化碘结晶变为固态碘的状态，使得碘颗粒单质密度从2.7g/ cm3达到4.8g/cm3，提高储存密度，减少供料装置的体积，提高了空间利用率。
44.在使用推进器200时，开启输送管路120，通过设置在储料箱100的外壁和外底部处的加热组件130对储料箱100进行加热，热量通过储料箱100的内壁和内底部处的导热网110快速地传递至碘颗粒，使得碘颗粒快速升华为碘蒸汽，碘蒸汽通过输送管路120输送至推进器200，以作为电推进工质。在碘蒸汽输送过程中，通过设置在输送管路120外壁的加热组件130持续进行加热，以保证输送管路120 中的碘维持在碘蒸汽的状态进行传输。
45.可以理解的是，本技术所述的供料装置还可以适用于其他工质。
46.在一些示例中，如图2所示，上述导热网110为金属材料拼接形成的蜂窝状结构。
47.可以理解的是，碘的导热系数为0.449(w/m
·
k)，导热系数较低，单依靠碘颗粒互相传递热量所需时间较长，导热网110为金属材料拼接形成的蜂窝状结构，蜂窝状结构遍布在储料箱100的内壁和内底部，使得蜂窝状结构和碘颗粒密切接触，通过在储料箱100的外
壁和外底部处的加热组件130对储料箱100进行加热，热量通过储料箱100的内壁和内底部处的蜂窝状结构快速地传递至碘颗粒，提高了热传递效率，使得碘颗粒快速升华。
48.在一些示例中，上述蜂窝状结构的蜂窝芯111包括：正四边形、正六边形和正八边形中的至少一种。
49.可以理解的是，可根据实际使用情况选择蜂窝状结构的蜂窝芯111的形状，蜂窝芯111可选用正四边形、正六边形和正八边形中的至少一种，提高适用性。
50.在一些示例中，如图1所示，上述供料装置还包括：密封组件140，上述密封组件140设置在上述储料箱100的开口处，上述输送管路120穿过上述密封组件140 连接于上述储料箱100。
51.可以理解的是，供料装置还设置有密封组件140，具体地，密封组件140设置在储料箱100的开口处，部分输送管路120穿过密封组件140连接于储料箱100，以避免加热升华的碘蒸汽从储料箱100开口处散逸，造成浪费的情况发生。
52.在一些示例中，如图1所示，上述密封组件140包括：密封圈141，设置在上述储料箱100的开口处；法兰盘142，连接于上述密封圈141；盖体143，盖设于上述法兰盘142，上述盖体143设置有通孔，上述输送管路120穿过上述通孔连接于上述储料箱100。
53.可以理解的是，密封组件140设置有密封圈141、法兰盘142和盖体143，其中，法兰盘142设置在储料箱100的开口处，且在法兰盘142和储料箱100开口处的连接处设置有密封圈141，避免加热升华的碘蒸汽从储料箱100开口处散逸，并且设置有盖体143，盖体143盖设于法兰盘142，盖体143中心处设置有通孔，以使输送管路120穿过通孔连接于储料箱100。可以理解的是，输送管路120和通孔的连接处可设置有密封圈141，盖体143和法兰盘142的连接处可设置有密封圈 141，进一步地避免碘蒸汽散逸，保证密封性。
54.在一些示例中，如图1所示，上述供料装置还包括：过滤网150，设置在上述盖体143和上述法兰盘142的连接处。
55.可以理解的是，上述供料装置还设置有过滤网150，过滤网150设置在盖体143 和法兰盘142的连接处，以对输送至输送管路120中的碘蒸汽进行过滤，筛除没有升华的碘颗粒以及杂质，以保证推进器200能够正常工作，提高可靠性。
56.可以理解的是，过滤网150可通过5μm-10μm的颗粒，且过滤网150可设置有多层，多层过滤网150按一定规律排列后焊接在法兰盘142和盖体143的连接处，以保证过滤效果。
57.在一些示例中，如图1所示，上述加热组件130包括：多个柔性加热片131，部分上述柔性加热片131设置在上述储料箱100的外壁和外底部处，另一部分上述柔性加热片131设置在上述输送管路120外壁处，多个上述柔性加热片131通过线路相连接；温度传感器，连接于上述柔性加热片131；控制器，分别连接于上述温度传感器和上述线路，上述控制器根据上述温度传感器发送的温度信息调整多个上述柔性加热片131的温度。
58.可以理解的是，加热组件130设置有多个柔性加热片131、温度传感器和控制器，其中，采用柔性加热片131可更好的改变形状，以满足储料箱100和输送管路120不同的形状和尺寸要求，保证加热效果，提高适用性。具体地，部分柔性加热片131贴合于储料箱100的外壁和外底部，另一部分柔性加热片131贴合于输送管路120的外壁处，并且通过线路将所有柔性加热片131相连，以统一控制柔性加热片131的加热温度。温度传感器连接于柔性加热片131，以检测柔性加热片131的加热温度，并且温度传感器和线路分别连接于控制器，以使
温度传感器检测到的温度信息发送至控制器，控制器根据温度信息调整柔性加热片131的加热温度，当柔性加热片131温度低于预设温度时，加热柔性加热片131，以此快速稳定地对供料装置进行加热，极大地节约了时间和能源。
59.示例性的，温度传感器检测到柔性加热片131的温度为110℃，低于预设温度 113℃，控制器通过控制线路功率，提高柔性加热片131的温度。
60.在一些示例中，如图1所示，上述供料装置还包括：阀门160，设置在上述输送管路120上。
61.可以理解的是，上述供料装置还设置有阀门160，具体地，阀门160设置在输送管路120上，一方面隔离储料箱100和输送管路120，可以方便分离；另一方面，可以保护储料箱100内部的碘，其次通过调整阀门160开启的大小，以控制碘蒸汽输送至推进器200的流量。通过控制柔性加热片131的加热温度和控制碘蒸汽的流量可调整推进器200的动力。
62.可以理解的是，阀门160具有耐高温和耐腐蚀的特性，以提高使用寿命。
63.在一些示例中，上述供料装置还包括：流量传感器，设置在上述输送管路120 内。
64.可以理解的是，供料装置还设置有流量传感器，具体地，流量传感器设置在输送管路120内，通过流量传感器检测输送管路120内碘蒸汽的流量，可利用流量传感器的流量信息和温度传感器的温度信息绘制温度和流量的关系曲线。以便于后续研究工作。
65.在一些示例中，上述储料箱100、上述法兰盘142和上述盖体143的材质为不锈钢或镍铬合金。
66.可以理解的是，储料箱100、法兰盘142和盖体143的材质均选用不锈钢或镍铬合金等不与固体工质发生反应的材料制成，保证可靠性。
67.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
68.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。