[发明专利]高压低烧蚀管式电极

说明书

技术领域

本发明涉及管式电极，特别涉及一种应用于叠片式电弧加热器的，可以在高压(不低于5Mpa)条件下长时间运行的管式电极。

背景技术

电弧加热器是国内外航天飞行器热防护地面模拟试验研究的核心设备，对电弧加热器的研究是解决导弹、返回式卫星、载人飞船返回舱等高超声速飞行器热防护地面考核的重要手段。当前对电弧加热器性能的需求不断提高，高压条件下长时间运行的电弧加热器成为国内型号研制所急需。目前，管式电弧加热器主要承担高压长时间运行的实验任务，但是这种结构的电弧加热器在高压长时间运行过程中电极烧蚀严重，试验参数也不稳定，无法满足当前国内型号任务的要求。美国AEDC研发中心早在上世纪七十年代开始研发高压叠片式电弧加热器，目前最高弧室压力可以达到200atm，并且运行参数稳定，可以很好的弥补管式电弧加热器的不足。我们现有的叠片式电弧加热器技术只能实现低压、高焓类试验条件，而对于叠片式电弧加热器高压长时间运行的研究仍为空白，结合国外的研究经验，解决叠片式电弧加热器高压长时间运行的关键技术是确保叠片式电弧加热器电极能够在高压条件下稳定运行，因此急需设计一种可以在高压条件下长时间运行的叠片式电弧加热器的电极。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种可在高压(不低于5Mpa)条件下长时间(不小于300s)正常工作的管式电极。

本发明的技术方案为：

一种高压低烧蚀管式电极，包括：

电极内套，其由电弧加热设备用电极材料制成；

电极外套，其套设在所述电极内套的外侧，与所述电极内套之间限定出一个环形空腔；

磁场线圈；以及

绝缘支架，其设置在所述环形空腔内，由绝缘材料制成，所述绝缘支架包括内支架和外支架；

其中，所述内支架套设在所述电极内套的外侧，与所述电极内套同轴设置，所述磁场线圈缠绕在所述内支架上，所述外支架套设在所述磁场线圈上。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极，还包括：

冷却液套，其套设在所述电极内套上，位于所述电极内套和所述内支架之间，将所述环形空腔分隔成第一环形空间和第二环形空间，其中，所述第一环形空间为由所述电极内套和所述冷却液套限定出的空间，所述第二环形空间为由所述电极外套和所述冷却液套限定出的空间；

在所述电极外套上设置进液孔和出液孔，所述进液孔连通至所述第一环形空间的一端，所述第一环形空间的另一端与所述第二环形空间连通，所述出液孔连通至第二环形空间，从而为冷却液限定出一流动路径：所述流动路径为先流入所述第一环形空间，再流入所述第二环形空间，再流出至所述电极外套外。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述冷却液套紧贴着所述电极内套的周向外壁设置。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述内支架紧靠着所述冷却液套的周向外壁设置。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述磁场线圈覆盖所述电极内套的一段，该电极内套的一段为由所述电极内套的后端向前端延伸的一段，该电极内套的一段的长度为电极内套总长度的三分之二。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述内支架为由多个第一绝缘杆构成的鼠笼形结构，所述外支架为由多个第二绝缘杆构成的鼠笼形结构。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述电极外套和所述冷却液套为由不锈钢制成。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述绝缘支架为由尼龙制成。

优选的是，所述的高压低烧蚀管式电极中，所述电弧加热设备用电极材料为紫铜。

本发明的技术效果为：

(1)磁场线圈固定在电极内套和电极外套之间，形成内置磁场，这样可以使产生的磁场覆盖整个电极，增强电弧弧根在电极内套上的旋转，降低了电极内套的烧蚀；

(2)冷却液套设置在电极内套和绝缘支架之间，冷却液被强制先流经电极内套，再流过磁场线圈，不会存在冷却死区，改善了对电极内套和磁场线圈的水冷换热效果；

(3)磁场线圈通过绝缘支架与电极外套和冷却液套绝缘，这样可以使电流先流经磁场线圈再流经管式电极，形成有效的磁场；

(4)管式电极可承受更高的弧室压力；

(5)本发明可在高压(不低于5Mpa)条件下长时间(不小于300s)正常工作。本发明可应用于航空航天气动热防护系统当中，特别是作为高压叠片式电弧等离子加热器的电极使用。

附图说明

图1为本发明所述的高压低烧蚀管式电极的一个实施例的结构示意图。