[发明专利]一种大功率电推进器用电极的冷却装置及冷却方法

摘要

一种大功率电推进器用电极的冷却装置及冷却方法，所述装置包括制冷部，介质循环部和控制部；所述控制部根据感知的温度与设定温度的差值对制冷部进行调节和控制，所述介质循环部对电极进行冷却。现如今大功率电推进器工作过程中缺乏对电极的主动冷却保护措施，本发明的电极冷却装置改变空间惯性冷却模式，与大功率电推进器结合安装，利用低温冷却剂循环主动冷却方式，解决了原有电极因工作温度过高导致的熔断问题，有效降低大功率电推进器电极工作时的温度，有效提高了电极的使用寿命，间接延长了电推进器的工作寿命，降低其使用成本。

主权项

1.一种大功率电推进器用电极的冷却方法，其特征在于，该冷却方法应用于深空探测飞行器推进系统的磁等离子体大功率电推进器中，用两组冷却装置分别对阴极和阳极进行单独冷却；冷却过程中，将所述冷却装置中冷却剂温度和预先设定温度的差值与预设温差进行比较判断，根据判断结果控制调节所述冷却装置的转速，保持电极温度的动态平衡，所述阳极为下窄上宽的扩张型环状结构，张角为30°；所述阳极为中空结构，内置与阳极形状贴合的冷却剂流通通道，所述冷却剂流通通道为下窄上宽的环状结构；所述阴极包括具有中空结构的阴极冷却导热块，所述阴极冷却导热块的外壁与阴极紧密接触；所述阴极冷却块材质选用紫铜，设计为双环形通道结构，中心通道用于推进剂流入阴极，外环通道用于冷却剂的流通和循环；/n在制冷剂循环回路中：低温低压的制冷剂在压缩机的作用下变成高温高压的制冷剂，风机和冷凝器对高温高压的制冷剂进行冷却，冷却后的制冷剂进入钛管式换热器对冷却剂进行冷却；/n在冷却剂循环回路中：冷却剂储存箱内的冷却剂通过钛管式换热介质泵进入钛管式换热器内，通过与制冷剂的热交换进行冷却，冷却后的制冷剂回流至冷却剂储存箱内；/n所述冷却方法采用控制柜实现温度控制，所述控制柜分别与冷却剂储存箱内的温度传感器，压缩机，风机和冷凝器连接；所述控制柜通过冷却剂储存箱里的温度传感器感知电极冷却回路中回流冷却剂的温度，控制柜对所述温度与预先设定温度的差值进行判断；当所述差值大于预设温差时，所述控制柜控制压缩机、风机和冷凝器提高转速，加快热交换速；当所述差值小于预设温差时，所述控制柜控制压缩机、风机和冷凝器降低转速，减缓热交换速度，保持电极温度的动态平衡；/n当冷却剂为冷却油时，冷却剂储存箱内的冷却剂通过冷却泵进入阳极的冷却剂流通通道或阴极冷却导热快，通过与电极热交换对电极进行冷却，完成冷却的冷却剂回流至冷却剂储存箱内，再一次在冷却剂循环回路中与制冷剂进行热交换；/n当冷却剂为冷却水时，所述装置还包括水处理设备和离子交换树脂供水泵，所述冷却剂储存箱、离子交换树脂供水泵、水处理设备、冷却泵和电极顺序连接形成电极冷却回路；/n冷却剂储存箱内的冷却剂通过所述离子交换树脂供水泵进入水处理设备进行去离子处理成为去离子水，所述去离子水通过冷却泵进入阳极的冷却剂流通通道或阴极冷却导热快，通过与电极热交换对电极进行冷却，完成冷却的冷却剂回流至冷却剂储存箱内，再一次在冷却剂循环回路中与制冷剂进行热交换；/n所述大功率电推进器用电极的冷却方法的冷却装置，包括：压缩机，风机和冷凝器，钛管式换热器，冷却泵，钛管式换热介质泵和冷却剂储存箱，其中：所述压缩机，风机，冷凝器和钛管式换热器形成制冷剂循环回路；所述钛管式换热介质泵、冷却剂储存箱和钛管式换热器形成冷却剂循环回路；所述冷却剂储存箱、冷却泵和电极形成电极冷却回路；/n所述冷却装置为两组分开设置，一组对阳极进行单独冷却，另一组对阴极进行单独冷却，所述阳极设置推进器靠近外部的位置，所述阴极设置推进器靠近内部的位置；/n所述阳极为中空结构，内置与阳极形状贴合的冷却剂流通通道；/n所述阴极包括具有中空结构的阴极冷却导热块，所述阴极冷却导热块的外壁与阴极紧密接触，所述阴极冷却导热块材质为紫铜；/n所述冷凝器为紫铜管套铝翅片形式的冷凝器。/n