1.本发明属于霍尔推力器的技术领域，具体涉及种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置及方法。
背景技术：2.霍尔推力器，又称稳态等离子体推力器，是一种利用电子在正交电磁场中闭合漂移运动产生的霍尔电流效应电离推进剂、产生等离子体，并主要通过静电场加速离子、产生推力的电推进装置。
3.霍尔推力器的点火启动时：首先对阴极进行供气并给阴极发射体加热，使其达到发射电子的温度；其次，对励磁线圈进行供电，在阴极和阳极之间形成轴向电场；然后，闭合点火回路的点火开关，瞬间在阴极触持极上施加一个高电压，使得阴极发生气体击穿点火同时将电子从阴极引出。随后，从阴极发射的电子会被推力器出口附近强磁场区域的磁力线所捕获，然后在正交电磁场下做霍尔漂移运动，并通过碰撞和扩散向放电通道内运动，霍尔推力器在点火过程产生400℃左右的高温。
4.为此霍尔推力器的励磁线圈中的导线线皮及密封漆层均是采用耐高温的有机硅树脂，这种导线线皮的优点在绝缘性好、耐高温性能(热分解温度通常在500℃以上)，缺点在于有机硅树脂属于聚合物，聚合过程中会有少量小分子量的链段残存在线皮或漆层内，其常规条件下是稳定的，当在高温、低压的情况下就会逐渐释放出来，形成可挥发物进入到零件当中，造成污染。
5.霍尔推力器线圈导线、漆层在点火过程中受热会产生少量挥发性物质，点火后高温产生的挥发物将会污染放电通道，导致推力器放电电流异常，推力器无法正常运行，另外霍尔推力器出口处高速喷出的粒子流轰击到壁面会溅射出粒子，也会在放电通道内形成污染膜。
6.形成放电通道污染的原因分有两种：(1)为线圈导线、漆层在点火过程中受热会产生少量挥发性物质污染，(2)霍尔推力器壁面溅射出粒子污染。目前处理的方法有两种(1)通过手工擦拭、打磨的方式进行清洗，这种方法需要经常打开真空罐进行清理，易改变试验装置真空条件，部分区域的空间间隙较小无法实施清除，而且拆装霍尔推力器容易引起装配误差，对实验结果产生较大影响。(2)采用专利(cn10249397a和cn 105834175a)报道的自清理方法进行清理，但该方法是采用放电的方式仅适用处理溅射出粒子污染，而无法用于处理线圈导线、漆层在点火过程中受热会产生的有机硅挥发性物质污染。这是由于有机硅树脂在受热/放电处理过程中仅会软化或仅能碳化掉有机的部分，残存硅形成无机的硅酸盐或氧化物是无法清除的，因此自清理方法无法解决线圈导线、漆层在点火过程中挥发性物质污染的问题。
技术实现要素：7.本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种霍尔推力器
线圈放电挥发物的预处理装置及方法，能够在装配前对霍尔推力器点火过程中挥发出来污染物进行处理。
8.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，包括：箱体，所述箱体的侧壁上开设有用于放置霍尔推力器的样品放置孔，所述箱体上设置有控制面板和电源开关，所述箱体内设置有温度传感器、控制系统、加热系统和真空系统；所述控制系统分别与加热系统、真空系统、温度传感器、控制面板、电源开关电连接。
9.优选地，所述装置还包括隔热护套，所述隔热护套嵌设于所述样品放置孔上，所述霍尔推力器位于隔热护套的一侧，霍尔推力器上的电源线穿过隔热护套后位于隔热护套另一侧的外部。
10.优选地，所述箱体的底部开设有通孔，所述真空系统包括真空泵和真空管路，所述真空泵与控制系统电连接，所述真空管路的一端与真空泵连接，所述真空管路的另一端通过通孔与外界连通。
11.优选地，所述加热系统包括电阻丝，所述电阻丝与控制系统电连接。
12.优选地，所述箱体的内设置有压力传感器，所述压力传感器与控制系统电连接。
13.优选地，所述箱体上设置有温度报警器，所述温度报警器与控制系统电连接。
14.优选地，所述隔热护套包括软木塞。
15.本发明另一方面提供了一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理方法包括：
16.s10、对霍尔推力器样品进行加热，测量所述样品的材料重量随温度变化的热失重曲线；
17.s20、根据所述热失重曲线获得样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量，根据挥发温度区间和挥发量，选定最佳挥发温度；
18.s30、将待测样品的电源线套设在隔热护套内，称取待测样品与隔热护套的初始重量；
19.s40、将带有的隔热护套的待测样品放置于所述预处理装置上，根据所述最佳挥发温度进行加热处理；加热期间不断称取样品和隔热护套的总重量，当总重量不再变化时，将加热温度降至室温，样品放入干燥器中备用。
20.进一步地，在加热处理之前，通过对待处理霍尔推力器的某一样品进行热失重测试，包括对样品进行恒定速率下的加热，通过监控加热过程中样品重量随温度的变化规律，确定样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量。
21.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
22.1、本发明一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置及方法，可以对装配前的霍尔推力器进行挥发物处理，不仅有效避免点火过程线圈导线、漆层挥发物对放电通道的污染，还可避免后期手工擦拭、打磨清洗过程中因拆装等对霍尔推力器造成损伤或影响，解决由于间隙等造成不分区域无法擦拭的问题，有效去除有机硅等无法采用自清理方式去除的污染成分，可实现霍尔推力器的批量处理，满足制件级批量化处理要求。
23.2、本发明中，隔热护套嵌设样品放置孔上，霍尔推力器位于隔热护套的一侧，霍尔推力器上的电源线穿过隔热护套后位于隔热护套另一侧的外部；霍尔推力器上的电源线穿过隔热护套的通心孔，从而对霍尔推力器上的电源线进行保护，防止处理过程对电源线的
影响，以避免受热老化。
附图说明
24.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
25.图1为本发明的结构示意图；
26.图2为本发明的电路结构图；
27.图3为本发明中隔热护套的结构示意图；
28.图4为本发明中温度与挥发量的热失重曲线；
29.图5为本发明中又一温度与挥发量的热失重曲线；
30.图中：1为箱体，11为温度传感器，12为控制系统，13为加热系统，131为电阻丝，14为真空系统，141为真空泵，142为真空管路，15为压力传感器，16为温度报警器，2为样品放置孔，3为控制面板，4为电源开关，5为隔热护套，51为霍尔推力器，52为电源线。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-2，本发明提供一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，包括：箱体1，所述箱体1的侧壁上开设有用于放置霍尔推力器的样品放置孔2，所述箱体1上设置有控制面板3和电源开关4，所述箱体1内设置有温度传感器11、控制系统12、加热系统13和真空系统14；所述控制系统12分别与加热系统13、真空系统14、温度传感器11、控制面板3、电源开关4电连接；所述样品放置孔2包括多个。
33.所述加热系统13包括电阻丝131，所述电阻丝131与控制系统12电连接；所述箱体1的底部开设有通孔，所述真空系统14包括真空泵141和真空管路142，所述真空泵141与控制系统12电连接，所述真空管路142的一端与真空泵141连接，所述真空管路142的另一端通过通孔与外界连通。
34.所述箱体1的内设置有压力传感器15，所述压力传感器15与控制系统12电连接；所述箱体1上设置有温度报警器16，所述温度报警器16与控制系统12电连接。
35.具体地，取待处理霍尔推力器的某一样品提前进行热失重测试，确定最佳挥发温度；计量待处理霍尔推力器的初始重量后将待处理霍尔推力器放置于样品放置孔2，打开电源开关4，装置通电，控制系统12根据最佳挥发温度设置加热温度及温度报警阈值，控制系统12控制加热系统13进行加热，温度传感器11、压力传感器15实时监测箱体内的温度和压力，并通过控制系统12发送至控制面板3进行显示，控制系统12控制真空系统14中的真空泵141工作，真空管路142对箱体1进行抽气处理，将产生的挥发性气体抽出，并使箱体1内的气压低于外界气压；当箱体1内的温度超过阈值时，控制系统12控制温度报警器16进行报警，提醒工作人员及时处理；加热系统13加热期间不断称取待处理霍尔推力器的重量，当重量不再变化时，将加热温度降至室温，处理后的霍尔推力器放入干燥器中备用；需批量处理同种规格型号的霍尔推力器时，可将霍尔推力器分别放置于样品放置孔2，加热期间只需称取
其中一个霍尔推力器的重量即可，无需每个待测霍尔推力器进行热失重测试和称重。
36.本装置可以对装配前的霍尔推力器进行挥发物处理，不仅有效避免点火过程线圈导线、漆层挥发物对放电通道的污染，还可避免后期手工擦拭、打磨清洗过程中因拆装等对霍尔推力器造成损伤或影响，解决由于间隙等造成不分区域无法擦拭的问题，有效去除有机硅等无法采用自清理方式去除的污染成分，可实现霍尔推力器的批量处理，满足制件级批量化处理要求。
37.所述装置还包括隔热护套5，所述隔热护套5嵌设样品放置孔2上，所述霍尔推力器51位于隔热护套5的一侧，霍尔推力器51上的电源线52穿过隔热护套5后位于隔热护套5另一侧的外部；所述隔热护套5包括软木塞；加热期间称取样品重量时，需将隔热护套5与霍尔推力器51同时进行称重，无需分离；所述隔热护套5的通心孔仅能够霍尔推力器51上的电源线52穿过，请参阅图3，图3中隔热护套5以锥形软木塞为例进行示意，该锥形软木塞的中心部位的直径与所述预处理装置的样品放置孔2直径保持一致，霍尔推力器51上的电源线52穿过隔热护套5的通心孔，从而对霍尔推力器51上的电源线52进行保护，防止处理过程对电源线52的影响，以避免受热老化。
38.一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理方法，包括：
39.s10、对霍尔推力器样品进行加热，测量所述样品的材料重量随温度变化的热失重曲线；
40.s20、根据所述热失重曲线获得样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量，根据挥发温度区间和挥发量，选定最佳挥发温度；
41.s30、将待测样品的电源线套设在隔热护套内，称取待测样品与隔热护套的初始重量；
42.s40、将带有隔热护套的待测样品放置于所述预处理装置上，根据所述最佳挥发温度进行加热处理；加热期间不断称取样品和隔热护套的总重量，当总重量不再变化时，将加热温度降至室温，样品放入干燥器中备用。
43.具体地，请参阅图4，加热处理之前，通过对待处理霍尔推力器的某一样品进行热失重测试，即对样品进行恒定速率下的加热，通过监控加热过程中样品重量随温度的变化规律，确定样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量，图4中，试样开始失重温度为t1，温度恒定时对应的温度为t2，处理温度选择在t1～t2之间的温度，根据挥发温度对应的挥发量，选定最佳挥发温度；将待测样品的电源线套设在隔热护套内，称取待测样品与隔热护套的初始重量；将带有隔热护套的待测样品放置于所述预处理装置上，根据所述最佳挥发温度进行加热处理；加热期间不断称取样品和隔热护套的总重量，当总重量不再变化时，将加热温度降至室温，样品放入干燥器中备用。
44.所述预处理方法可以对装配前的霍尔推力器进行挥发物处理，不仅有效避免点火过程线圈导线、漆层挥发物对放电通道的污染，还可避免后期手工擦拭、打磨清洗过程中因拆装等对霍尔推力器造成损伤或影响，解决由于间隙等造成不分区域无法擦拭的问题，有效去除有机硅等无法采用自清理方式去除的污染成分，可实现霍尔推力器的批量处理，满足制件级批量化处理要求。
45.举例说明，首先对组件材料进行空气气氛下室温到1000℃的热失重(tga)测试，获取材料重量随温度的变化曲线，如图5，从图5中可以看出样品中挥发物瞬时的起始挥发温
度t1为350℃，挥发物瞬时的终止挥发温度t2为456℃，其微分曲线显示挥发速率最大的温度为417℃，因此现在417℃作为样品的最佳处理温度。按图3中方式将霍尔推进器的电源线穿入隔热护套中，可适当涂抹凡士林进行边缘密封，放入天平进行称重，记录初始重量，后将带有隔热护套的推力器放入所述预处理装置的样品放置孔中塞紧；打开预处理装置上的电源开关4，设定处理温度417℃，打开真空系统，当温度到达设定温度时，开始计时，每隔3小时称重一次，当前后两次重量差小于0.5％时(第6个周期)，试验结束，记录处理时间(18小时)；由此可知，此类霍尔推进器的处理温度为417℃，18小时，其他样品可按照此工艺进行，不必测试热失重曲线、不必再次称重。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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元件必须具有特定的方位、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。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
51.所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：包括：箱体，所述箱体的侧壁上开设有用于放置霍尔推力器的样品放置孔，所述箱体上设置有控制面板和电源开关，所述箱体内设置有温度传感器、控制系统、加热系统和真空系统；所述控制系统分别与加热系统、真空系统、温度传感器、控制面板、电源开关电连接。2.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：还包括隔热护套，所述隔热护套嵌设于所述样品放置孔上，所述霍尔推力器位于隔热护套的一侧，霍尔推力器上的电源线穿过隔热护套后位于隔热护套另一侧的外部。3.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：所述箱体的底部开设有通孔，所述真空系统包括真空泵和真空管路，所述真空泵与控制系统电连接，所述真空管路的一端与真空泵连接，所述真空管路的另一端通过通孔与外界连通。4.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：所述加热系统包括电阻丝，所述电阻丝与控制系统电连接。5.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：所述箱体的内设置有压力传感器，所述压力传感器与控制系统电连接。6.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：所述箱体上设置有温度报警器，所述温度报警器与控制系统电连接。7.根据权利要求2所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置，其特征在于：所述隔热护套包括软木塞。8.一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理方法，其特征在于：在权利要求1-7任一项所述预处理装置的基础上，所述方法包括：s10、对霍尔推力器样品进行加热，测量所述样品的材料重量随温度变化的热失重曲线；s20、根据所述热失重曲线获得样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量，根据挥发温度区间和挥发量，选定最佳挥发温度；s30、将待测样品的电源线套设在隔热护套内，称取待测样品与隔热护套的初始重量；s40、将带有的隔热护套的待测样品放置于所述预处理装置上，根据所述最佳挥发温度进行加热处理；加热期间不断称取样品和隔热护套的总重量，当总重量不再变化时，将加热温度降至室温，样品放入干燥器中备用。9.根据权利要求8所述的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理方法，其特征在于：加热处理之前，通过对待处理霍尔推力器的某一样品进行热失重测试，包括对样品进行恒定速率下的加热，通过监控加热过程中样品重量随温度的变化规律，确定样品中挥发物的挥发温度区间和挥发量。
技术总结本发明公开的一种霍尔推力器线圈放电挥发物的预处理装置及方法，装置包括：箱体，所述箱体的侧壁上开设有用于放置霍尔推力器的样品放置孔，所述箱体上设置有控制面板和电源开关，所述箱体内设置有温度传感器、控制系统、加热系统和真空系统；所述控制系统分别与加热系统、真空系统、温度传感器、控制面板、电源开关电连接。本发明可以对装配前的霍尔推力器进行挥发物处理，不仅有效避免点火过程线圈导线、漆层挥发物对放电通道的污染，还可避免后期手工擦拭、打磨清洗过程中因拆装等对霍尔推力器造成损伤或影响，还可实现霍尔推力器的批量处理，满足制件级批量化处理要求。满足制件级批量化处理要求。满足制件级批量化处理要求。
技术研发人员：王占彬 肖淑华 孙炜 韩雨田 范金娟
受保护的技术使用者：中国航发北京航空材料研究院
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/11/1
