[發明專利]大電流低燒蝕弧形電極

有效

• 申請號: 201410768992.2
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104470186A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉祥;陳連忠;楊國銘;陳海群;彭錦龍
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及弧形電極，特別涉及一種可以在大電流條件下長時間低燒蝕運行的弧形電極。

背景技術

電弧加熱器是國內外航天飛行器熱防護地面模擬試驗研究的核心設備，是解決導彈、返回式衛星、載人飛船返回艙等高超聲速飛行器熱防護地面考核的重要手段。當前國內型號研制對電弧加熱器性能的需求不斷提高，大功率、長時間、低污染運行的電弧加熱器成為國內型號研制所急需，而提升電弧加熱器大功率、長時間運行的能力，關鍵技術是提高電弧加熱器電極在大電流、長時間條件下抗燒蝕能力。

目前，大多數類型的電弧加熱器均采用管式電極結構，這種結構的電極在大電流、長時間運行過程中電極燒損很嚴重，導致流場嚴重污染，無法滿足當前國內型號任務的要求，因此急需研制一種可以在大電流、長時間運行條件下低燒蝕的電極。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種可在大電流(大于1000A)條件下長時間(不小于1000s)正常工作的弧式電極。

本發明的技術方案為：

一種大電流低燒蝕弧形電極，包括：

電極內套，其由電弧加熱器用電極材料制成，所述電極內套的內部中空，具有開口側和封閉側，所述封閉側呈弧形，所述電極內套呈環形；

電極外套，其封閉所述開口側；

磁場線圈；以及

卡具，其由絕緣材料制成，位于所述電極內套的內部，所述卡具包括由若干弧形的支撐部構成的環形支撐架；

其中，每個支撐部開設有若干孔，一銅線以螺旋方式穿過所有支撐部上的孔以在所述支撐架上形成所述磁場線圈。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述支撐部的另一端設置有向外伸出的突出部，所述電極內套的內壁形成有向內伸出的臺階部，所述突出部連接至所述臺階部，從而使所述支撐架與所述電極內套之間保持一定間隔。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述卡具還包括環形的內支撐體，所述內支撐體支撐在所有支撐部的內側，所述內支撐體的內側部具有與所述封閉側一致的形狀，所述內側部的外表面與所述封閉側的內表面彼此平行。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述磁場線圈的繞線區域至少覆蓋所述封閉側的內表面。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述卡具設置在靠近所述封閉側的位置，所述冷卻部件設置在靠近所述開口側的位置。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述冷卻部件為導流塊，所述導流塊呈環形，嵌入至所述卡具和所述電極外套之間，所述導流塊設置有貫通與所述電極外套接觸的第一端面以及與所述卡具接觸的第二端面的至少一個第一進液孔和至少一個第一出液孔，每個第一進液孔與開設在所述電極外套上的一個第二進液孔對齊并連通，以供冷卻液流入所述電極內套的內部空間，每個第一出液孔與開設在所述電極外套上的一個第二出液孔對齊并連通，以供所述冷卻液從所述電極內套的內部空間流出。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所有第一進液孔以及所有第一出液孔彼此間隔分布，所有第一進液孔和所有第二進液孔相對于所述軸線均勻分布。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述電弧加熱器用電極材料為紫銅。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述電極外套和所述導流塊為由不銹鋼制成。

優選的是，所述的大電流低燒蝕弧形電極中，所述絕緣材料為尼龍。

本發明的技術效果為：

(1)磁場線圈固定在電極內套和電極外套之間，形成內置磁場，這樣可以使產生的磁場覆蓋整個電極，增強電弧弧根在電極內套上的旋轉，降低了電極內套的燒蝕；

(2)將磁場線圈通過卡具固定在電極內套和電極外套之間，使磁場線圈之間、磁場線圈與電極內套以及磁場線圈與電極外套之間均保持有效絕緣，優化了磁場線圈的絕緣方式；

(3)冷卻部件為一個導流塊，設置在電極內套和絕緣支架之間，冷卻液與電極內套和磁場線圈換熱，改善了對電極內套和磁場線圈的水冷換熱效果；

(4)本發明提供了一種大電流(大于1000A)條件下長時間(不小于1000s)正常工作的弧式電極，滿足當前國內大功率、長時間、低污染的試驗要求。本發明可應用于航空航天氣動熱防護系統當中，作為電弧等離子加熱器的電極使用。

附圖說明

圖1為本發明所述的大電流低燒蝕弧形電極的一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。