一种管式电极制造技术

本发明专利技术提供了一种管式电极，涉及航空航天气动热防护系统领域。所述管式电极包括至少一电极管段，所述电极管段包括管状本体结构和两个连接部，所述本体结构的管壁上设有多个散热孔，所述散热孔沿所述本体结构轴线方向延伸且两端封闭，所述两个连接部分别位于所述本体结构的两端，所述连接部上设有进出水通孔，所述进出水通孔与所述散热孔连通。本发明专利技术实施例提供的管式电极，通过在管壁上设置散热通孔，在连接部上设置进出水通孔，由进出水通孔向所述散热通孔内通入冷却介质，给电极管段本体结构降温，极大地降低了电极烧蚀问题，提高了电极使用寿命。 1

A tube type electrode

The invention provides a tubular electrode, which relates to the field of Aeronautics and Astronautics thermal protection system. The tube electrode includes at least one electrode section. The electrode section includes a tubular body structure and two connecting parts. The tube wall of the body structure is provided with a plurality of heat dissipating holes, the heat dissipation holes are extended along the axis direction of the body structure and the ends are closed, and the two connecting parts are located at both ends of the structure. The connecting part is provided with a water inlet and outlet hole, and the inlet and outlet through holes are communicated with the heat dissipation holes. The tube type electrode provided by the embodiment of the invention provides a cooling hole through the wall of the tube, and a water passing through hole is arranged on the connecting part, and the cooling medium is passed into the heat dissipation through hole through the inlet and outlet through the hole, and the body structure of the electrode tube section is cooled down, and the electrode ablation problem is greatly reduced, and the service life of the electrode is improved. One

【技术实现步骤摘要】
一种管式电极
本专利技术涉及航空航天气动热防护系统领域，尤其涉及一种长时间、高弧室压力运行的带打孔冷却的管式电极。
技术介绍
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，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。目前，管式电弧加热器主要承担大功率，高弧室压力长时间运行的实验任务，如图1a和1b所示，常用管式电弧加热器的电极为圆柱管式结构，包括电极本体(图1a所示结构)和套设在电极本体外的外部管套(图中未示出)，为确保电极在受热时不发生变形，电极本体外均匀排列有一定数量的加强筋(如图b所示)，工作时，通过在外部管套和电极本体之间的夹套内通冷却水进行冷却。在大功率，高弧室压力长时间运行过程中，上述管式电极烧蚀严重，且随着型号发展，对考核功率要求越来越大、对考核压力要求越来越高，为满足考核需求，对管式电极的长度要求越来越长，如功率达到50MW，现有管式电极长度需达到2290mm以上，电极加工难度大、成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种管式电极，解决电极烧蚀问题及加工难度大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种管式电极，包括至少一电极管段，所述电极管段包括管状本体结构和两个连接部，所述本体结构的管壁上设有多个散热孔，所述散热孔沿所述本体结构轴线方向延伸且两端封闭，所述两个连接部分别位于所述本体结构的两端，所述连接部上设有进出水通孔，所述进出水通孔与所述散热孔连通。在一可选实施例中，所述的管式电极包括至少两个电极管段，所述至少两个电极管段通过所述连接部首尾相接形成管状电极。在一可选实施例中，所述本体结构的两端各设有一环形凹槽，所述散热孔的两端分别位于两端的两个所述环形凹槽内，所述环形凹槽内设有塞环，所述散热孔两端通过所述塞环封闭。在一可选实施例中，所述本体结构和所述塞环均为金属材质，通过焊接方式连接。在一可选实施例中，所述连接部为法兰结构，环绕所述本体结构设置。在一可选实施例中，一个所述进出水通孔对应多个所述散热孔，所述进出水通孔与所述散热孔之间通过连接孔连通。在一可选实施例中，所述连接部与所述本体结构通过螺纹连接，通过垫圈密封。在一可选实施例中，所述本体结构内径为80-110mm，外径为130-160mm。在一可选实施例中，包括25-30个所述散热孔，所述散热孔等间距设置，孔径为6-9mm。在一可选实施例中，所述本体结构为紫铜材质。本专利技术至少包括以下有益效果：(1)本专利技术实施例提供的管式电极，通过在管壁上设置散热通孔，在连接部上设置进出水通孔，由进出水通孔向所述散热通孔内通入冷却介质，给电极管段本体结构降温，极大地降低了电极烧蚀问题，提高了电极使用寿命；本专利技术实施例提供的管式电极更能适应现代飞行器气动热地面模拟试验要求，实现了管式等离子电弧加热器大功率、大流量、高压、中低焓、长时间高效稳定的运行；(2)通过将管式电极设置成由多个电极管段首尾相接的形式，可以将较长的电极分为多段加工，降低了加工难度及生产成本；同时可以根据各段烧蚀情况更换烧蚀严重的管段，避免了由于烧蚀导致的整根管段报废带来的极大的经济损失；(3)通过在本体结构两端设置凹槽，在凹槽处开散热孔，通过塞环封闭散热孔两端，便于实现对散热孔的加工，提高了生产效率；且塞环可以根据需要更换，可以避免散热孔两端穿透导致的电极受损。附图说明图1a为现有技术提供的管式电极剖面结构示意图；图1b为现有技术提供的管式电极结构侧视图；图2为本专利技术实施例提供的一种管式电极结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种管式电极结构侧视图；图4为本专利技术实施例提供的另一种管式电极结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的本体结构端面示意图。具体实施方式为使本专利技术技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明。参见图2，本专利技术实施例提供了一种管式电极，包括至少一电极管段，所述电极管段包括本体结构1和两个连接部2，本体结构1为空心管状结构，本体结构1的管壁上设有多个散热孔11，散热孔11沿本体结构1轴线方向延伸且两端封闭，两个连接部2分别位于本体结构1的两端，连接部2上设有进出水通孔21，进出水通孔21与散热孔11连通。本专利技术实施例提供的管式电极应用于电弧加热器时作为前电极，一端与喷管连接，另一端与旋气室一端连接，旋气室另一段与后电极连接，工作时，前、后电极连接直流电源，形成管式等离子电弧加热器。本专利技术实施例提供的管式电极，通过在管壁上设置散热通孔，在连接部上设置进出水通孔，由进出水通孔向所述散热通孔内通入冷却介质，给电极管段本体结构降温，极大地降低了电极烧蚀问题，提高了电极使用寿命；本专利技术实施例提供的管式电极更能适应现代飞行器气动热地面模拟试验要求，实现了管式等离子电弧加热器大功率、大流量、高压、中低焓、长时间高效稳定的运行。参见图4，在一可选实施例中，管式电极包括至少两个电极管段，所述至少两个电极管段通过连接部2首尾相接形成管状电极。通过将管式电极设置成由多个电极管段首尾相接的形式，可以将较长的电极分为多段加工，降低了加工难度及生产成本；同时可以根据各段烧蚀情况更换烧蚀严重的管段，避免了由于烧蚀导致的整根管段报废带来的极大的经济损失。参见图2和5，在一可选实施例中，本体结构1的两端各设有一环形凹槽，散热孔11的两端分别位于两端的两个所述环形凹槽内，所述环形凹槽内设有塞环3，散热孔11两端通过塞环3封闭。具体地，本专利技术实施例中，塞环3可以通过粘接、焊接、铆接等方式与凹槽配合固定连接，本体结构1和塞环3均为金属材质，为确保对散热孔11的密封，优选通过焊接方式连接。通过在本体结构两端设置凹槽，在凹槽处开散热孔，通过塞环封闭散热孔两端，便于实现对散热孔的加工，提高了生产效率；且塞环可以根据需要更换，可以避免散热孔两端穿透导致的电极受损。参见图3和4，连接部2为法兰结构，环绕本体结构1设置。通过将连接部设置成法兰结构，通过螺栓连接相邻两管段，便于通过法兰上的螺纹通孔定位且便于拆卸更换管段。在一可选实施例中，一个所述进出水通孔对应多个散热孔11，进出水通孔21与散热孔11之间通过连接孔连通，在确保电极整体强度的前提下，更确保了冷却效果。参见图2，连接部2与本体结构1通过螺纹连接，通过垫圈5密封，以便于更换电极管段。在一可选实施例中，所述本体结构内径为80-110mm，外径为130-160mm。当内、外径在上述范围时，能够保证在本体结构上钻孔时，钻孔尺寸能够满足冷却要求，且钻孔后本体结构仍具有较高的强度，以避免电极在热环境下变形，同时又控制了本体结构的加工成本，降低了加工难度。本体结构1上设有25-30个散热孔11，散热孔11等间距设置，孔径为6-9mm。孔径大小决定了电极强度和加工成本，该范围内的孔径，在满足了冷却需要，降低了加工难度及加工成本。本专利技术实施例中本体结构1优选紫铜材质，连接部2优选不锈钢材质，塞环3优选紫铜材质，以便在保证整体结构强度的前提下，降低加工难度，控制了成本。以上所述，仅为本专利技术最佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本专利技术说明书中未作详细描述的内容属于本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管式电极，其特征在于，包括至少一电极管段，所述电极管段包括管状本体结构

【技术特征摘要】
1.一种管式电极，其特征在于，包括至少一电极管段，所述电极管段包括管状本体结构和两个连接部，所述本体结构的管壁上设有多个散热孔，所述散热孔沿所述本体结构轴线方向延伸且两端封闭，所述两个连接部分别位于所述本体结构的两端，所述连接部上设有进出水通孔，所述进出水通孔与所述散热孔连通。2.根据权利要求1所述的管式电极，其特征在于，包括至少两个电极管段，所述至少两个电极管段通过所述连接部首尾相接形成管状电极。3.根据权利要求1所述的管式电极，其特征在于，所述本体结构的两端各设有一环形凹槽，所述散热孔的两端分别位于两端的两个所述环形凹槽内，所述环形凹槽内设有塞环，所述散热孔两端通过所述塞环封闭。4.根据权利要求3所述的管式电极，其特征在于，所述本体结构和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，陈连忠，程奂哲，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11