[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器起弧系統(tǒng)及起弧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710104232.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106714440B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳海群;林國勝;鄭魯平;陳連忠;董永暉;楊忠凱;程奐哲;閆憲翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動力技術(shù)研究院
• 主分類號: H05H1/50
• 分類號: H05H1/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種應(yīng)用于高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器起弧系統(tǒng)，其特征在于：包括真空機組(1)、電源系統(tǒng)(3)、閥門Ⅰ(5)、閥門Ⅱ(6)；

試驗段(2)與等離子發(fā)生器(4)連接并密封，電源系統(tǒng)(3)與高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器(4)的線圈連接；真空機組(1)通過擴壓段與試驗段(2)連接，用于試驗段內(nèi)腔體及等離子發(fā)生器內(nèi)腔體抽真空，使真空度達到300Pa以下；在等離子發(fā)生器的尾部設(shè)置進氣端面，易電離氣體、空氣分別通過閥門Ⅰ(5)、閥門Ⅱ(6)先連接至進氣端面，由進氣端面將氣體旋進等離子發(fā)生器的內(nèi)腔；電源系統(tǒng)(3)對線圈提供400kHz以上的交變電流；所述的真空機組(1)包括200升/秒真空泵(11)、300升/秒真空泵(12)、600升/秒真空泵(13)、1800升/秒真空泵(14)、5000升/秒真空泵(15)、低真空擋板閥(16)、高真空擋板閥(17)、真空計(18)、摻氣閥(19)、第一壓力傳感器(110)、第二壓力傳感器(111)和電動截止閥(112)；

高頻感應(yīng)風洞通過管路和真空計(18)一端連接，真空計(18)另一端同時與摻氣閥(19)的一端和高真空擋板閥(17)進口連接，高真空擋板閥(17)的出口通過管路依次連接5000升/秒真空泵(15)和1800升/秒真空泵(14)，1800升/秒真空泵(14)與低真空擋板閥(16)的一個出口連接，摻氣閥(19)的另一端與低真空擋板閥(16)的進口連接，低真空擋板閥(16)的另一個出口通過管路依次連接600升/秒真空泵(13)、300升/秒真空泵(12)和200升/秒真空泵(11)，200升/秒真空泵(11)通過消音器與大氣連接；

儲水池通過進水管路與300升/秒真空泵(12)和1800升/秒真空泵(14)的進水口連接，所述進水管路上依次設(shè)置有第一壓力傳感器(110)、電動截止閥(112)和第二壓力傳感器(111)，1800升/秒真空泵(14)的出水口與600升/秒真空泵(13)的進水口連接，300升/秒真空泵(12)的出水口與200升/秒真空泵(11)的進水口連接，600升/秒真空泵(13)的出水口以及200升/秒真空泵(11)的出水口通過出水管路與儲水池連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：還包括上位機控制系統(tǒng)、PLC、溫度傳感器和壓力傳感器，PLC采集每一個真空泵的電流、電壓數(shù)據(jù)，并傳輸給上位機控制系統(tǒng)，溫度傳感器采集每一個真空泵的溫度并傳輸給上位機控制系統(tǒng)，壓力傳感器采集每一個真空泵的冷卻水壓力，上位機控制系統(tǒng)在真空泵的電流、電壓、溫度或冷卻水壓力超過預(yù)設(shè)的閾值時進行報警。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述真空機組(1)設(shè)計有防電磁干擾的屏蔽隔離措施，且在真空泵和PLC之間、PLC和溫度傳感器之間、PLC和壓力傳感器之間均設(shè)計有光電隔離模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：還包括變頻參數(shù)控制模塊，用于設(shè)置或改變各個真空泵的變頻參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：易電離氣體為氬氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的進氣端面采用外環(huán)設(shè)置旋轉(zhuǎn)溝槽的方式實現(xiàn)氣體旋進，旋轉(zhuǎn)溝槽數(shù)量為30～60個，旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為15～60°。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的進氣端面采用內(nèi)環(huán)設(shè)置旋轉(zhuǎn)溝槽的方式實現(xiàn)氣體旋進，旋轉(zhuǎn)溝槽數(shù)量為30～60個，旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為15～45°。

8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實現(xiàn)高頻感應(yīng)等離子發(fā)生器起弧方法，其特征在于步驟如下：

第一步，啟動真空機組(1)，觀測風洞試驗段(2)內(nèi)腔壓力至300Pa以下，調(diào)節(jié)閥門Ⅰ(5)至1～1.8Mpa范圍內(nèi)且穩(wěn)定，調(diào)節(jié)閥門Ⅱ(6)至0.8～1Mpa范圍內(nèi)且穩(wěn)定；

第二步，打開閥門Ⅰ(5)向等離子發(fā)生器(4)內(nèi)部供氬氣，當氬氣壓力穩(wěn)定時，電源系統(tǒng)(3)輸出所用的等離子發(fā)生器的額定高頻電源，使等離子發(fā)生器(4)內(nèi)部出現(xiàn)火焰；

第三步，當?shù)入x子發(fā)生器(4)電壓達到3000V以上時，打開閥門Ⅱ(6)向等離子發(fā)生器(4)內(nèi)部供空氣，關(guān)閉閥門Ⅰ(5)，隨后根據(jù)試驗需求，提高電源系統(tǒng)(3)輸出功率和調(diào)節(jié)閥門Ⅱ(6)加大空氣壓力直至建立穩(wěn)定的高頻等離子體。