一种气冷陶瓷隔热电弧加热器制造技术

本发明专利技术涉及一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，包括外壳、负极、正极、电弧、第一进气系统、第二进气系统和瓷套管，负极架设在外壳一端，正极架设在外壳另一端，电弧两端分别架设在负极和正极无氧铜内壳上，若干个瓷套管插接在外壳内，相邻瓷套管之间内径不同，第一进气系统和第二进气系统间隔架设在瓷套管相接处的外壳上，本发明专利技术具有使气流旋转并在瓷套管内壁形成冷却气膜，保护瓷套管，减少电弧对外壁的传热，提高电弧加热器的效率的优点。

An air cooled ceramic insulated arc heater

【技术实现步骤摘要】
一种气冷陶瓷隔热电弧加热器
本专利技术涉及电弧加热器
，尤其涉及一种气冷陶瓷隔热电弧加热器。
技术介绍
电弧加热器可用于材料生产加工，冶金、喷涂，也是开展高超声速飞行器热环境模拟试验的重要设备。电弧加热器采用电弧放电加热空气形成高温气流，加热目标材料或试验模型。在加热空气时，由于电弧的温度很高，电弧经过的压缩通道中，将会对通道的壁面释放大量的热能，因此，该通道一般需要采用导热良好的铜及合金进行强制冷却并带走热量，从而降低通道壁面的温度，以防止烧损。由于冷却水带走大量的热量，气流被冷却，焓值不容易提高，也导致电弧加热器的效率较低，一般在50％左右，这造成电弧加热器的电源规模大，而有效利用率低。因此，针对以上不足，需要提供一种气冷陶瓷隔热电弧加热器。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是解决现有电弧加热器气流焓值低，加热效率不足的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，包括外壳、负极、正极、电弧、第一进气系统、第二进气系统和瓷套管，负极架设在外壳一端，正极架设在外壳另一端，电弧两端分别架设在负极和正极无氧铜内壳上，若干个瓷套管插接在外壳内，相邻瓷套管之间内径不同，第一进气系统和第二进气系统间隔架设在瓷套管相接处的外壳上。通过采用上述技术方案，电弧加热器的电极内间设置多级瓷套管组，形成电弧通道，减少电弧对冷却壁的传热，此时不仅可以避免烧损，而且还能避免冷却水对气流的冷却，直接提高电弧加热器的传热效率。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，若干个瓷套管沿气流方向内径逐步增大。通过采用上述技术方案，使电弧始终被压缩在旋转冷气形成的低压力梯度的中心处，进而使电弧能对周围气流进行均匀加热，保证气流温度分布均匀。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，内径大的瓷套管端头处套接内径小的瓷套管。通过采用上述技术方案，利用瓷套管相接端的间隙，气流通过间隙在瓷套管内壁形成气膜，起到保护瓷套管，同时进一步避免传热。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，第一进气系统包括第一进气管和第一进气环，第二进气系统包括第二进气管和第二进气环，若干个第一进气管呈环状固连在内径最小的瓷套管与负极相接处的外壳上，第一进气环上呈环状开设有若干个倾斜的气孔，第一进气管通过气孔与瓷套管内相通；若干个第二进气管呈环状固连在内径最小的瓷套管与相邻瓷套管相接处的外壳上，第二进气环上呈环状开设有若干个倾斜的流孔，第二进气管通过流孔与瓷套管内相通。通过采用上述技术方案，在内外径的间隙处设置进气环，采用旋转的高速气膜保护瓷套管内壁，防止电弧高温气流对各个瓷套管剧烈的加热。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，气孔轴线分布在竖直面内，气孔轴线与瓷套管轴心和气孔端头连线的夹角为60°；流孔轴线水平且不与瓷套管轴线平行，流孔轴线与瓷套管轴线夹角为60°。通过采用上述技术方案，以使通过进气环的气流形成气旋，进而使形成的气膜分布均匀并且能覆盖瓷套管内壁各处，使气旋对瓷套管的冷却均匀。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，第一进气管内气体流量为100g/s，第二进气管内气体流量为50g/s。通过采用上述技术方案，利用适当的气体流量，不仅能起到优良的冷却效果，同时可避免输出过多气体流量而导致能源过度使用而产生浪费的问题。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，外壳包括第一套壳和第二套壳，负极架设在第一套壳上，正极架设在第二套壳上，第一套壳固连在第二套壳一端，第一套壳与第二套壳相接端固连有绝缘件，绝缘件覆盖第一套壳与第二套壳相接面。通过采用上述技术方案，设置绝缘件用于正、负电极绝缘，保证电弧能通入电流而正常进行加热工作。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，负极包括负电极和负极线圈，负电极固连在第一套壳内壁上，负极线圈固连在第一套壳外壁上，负电极与负极线圈位于同一竖直面上，正极包括正电极和正极线圈，正电极固连在第一套壳内壁上，正极线圈固连在第一套壳外壁上，正电极与正极线圈位于同一竖直面上。通过采用上述技术方案，设置正负极线圈用于实现电弧的弧根的旋转，同时配合无氧铜制成的正负电极，还能减少电弧弧根对电极的烧损。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，负电极与第一套壳之间设有空腔，正电极与第二套壳之间也设有空腔，所述空腔内流有冷却水。通过采用上述技术方案，在电极的外壁面采用高压水强制冷却，进一步避免正负电极烧损。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术在电弧加热器的电极内间设置多级瓷套管组，形成电弧通道，减少电弧对冷却壁的传热；同时在每级瓷套管之间设置进气环，进气环上均设置有径向均布的具有一定角度的小孔，使气流旋转并在瓷套管内壁形成冷却气膜，保护瓷套管，减少电弧对外壁的传热，提高电弧加热器的效率。附图说明图1是本专利技术的剖面图；图2是本专利技术的第一进气环剖面图；图3是本专利技术的第一进气环纵截面图；图4是本专利技术的第二进气环剖面图；图5是本专利技术的第二进气环局部结构图。图中：1、外壳；11、第一套壳；12、第二套壳；2、负极；21、负电极；22、负极线圈；3、正极；31、正电极；32、正极线圈；4、电弧；5、第一进气系统；51、第一进气管；52、第一进气环；53、气孔；6、第二进气系统；61、第二进气管；62、第二进气环；63、流孔；7、瓷套管；71、第一套管；72、第二套管；8、绝缘件；9、喷管。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，如图1所示，包括外壳1、负极2、正极3、电弧4、第一进气系统5、第二进气系统6和瓷套管7，负极2架设在外壳1一端，正极3架设在外壳1另一端，电弧4架设在外壳1内，电弧4两端分别架设在负极2和正极3上，两个瓷套管7插接在外壳1内，相邻瓷套管7之间内径不同，第一进气系统5和第二进气系统6间隔架设在瓷套管7相接处的外壳1上。如图1所示，外壳1包括第一套壳11和第二套壳12，负极2架设在第一套壳11上，正极3架设在第二套壳12上，第一套壳11固连在第二套壳12一端，第一套壳11与第二套壳12相接端固连有绝缘件8，绝缘件8覆盖第一套壳11与第二套壳12相接面，用于正、负电极绝缘，保证电弧4能通入电流而正常进行加热工作。如图1所示，负极2包括负电极21和负极线圈22，负电极21为无氧铜制成的空心管状，直径40mm，负电极21固连在第一套壳11内壁上，负极线圈22固连在第一套壳11外壁上，负电极21与负极线圈22位于同一竖直面上；正极3包括正电极31和正极线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：包括外壳(1)、负极(2)、正极(3)、电弧(4)、第一进气系统(5)、第二进气系统(6)和瓷套管(7)，负极(2)架设在外壳(1)一端，正极(3)架设在外壳(1)另一端，电弧(4)两端分别架设在负极(2)和正极(3)无氧铜内壳上，若干个瓷套管(7)插接在外壳(1)内，相邻瓷套管(7)之间内径不同，第一进气系统(5)和第二进气系统(6)间隔架设在瓷套管(7)相接处的外壳(1)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：包括外壳(1)、负极(2)、正极(3)、电弧(4)、第一进气系统(5)、第二进气系统(6)和瓷套管(7)，负极(2)架设在外壳(1)一端，正极(3)架设在外壳(1)另一端，电弧(4)两端分别架设在负极(2)和正极(3)无氧铜内壳上，若干个瓷套管(7)插接在外壳(1)内，相邻瓷套管(7)之间内径不同，第一进气系统(5)和第二进气系统(6)间隔架设在瓷套管(7)相接处的外壳(1)上。


2.根据权利要求1所述的一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：若干个瓷套管(7)沿气流方向内径逐步增大。


3.根据权利要求2所述的一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：内径大的瓷套管(7)端头处套接内径小的瓷套管(7)。


4.根据权利要求1所述的一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：第一进气系统(5)包括第一进气管(51)和第一进气环(52)，第二进气系统(6)包括第二进气管(61)和第二进气环(62)，若干个第一进气管(51)呈环状固连在内径最小的瓷套管(7)与负极(2)相接处的外壳(1)上，第一进气环(52)上呈环状开设有若干个倾斜的气孔(53)，第一进气管(51)通过气孔(53)与瓷套管(7)内相通；若干个第二进气管(61)呈环状固连在内径最小的瓷套管(7)与相邻瓷套管(7)相接处的外壳(1)上，第二进气环(62)上呈环状开设有若干个倾斜的流孔(63)，第二进气管(61)通过流孔(63)与瓷套管(7)内相通。


5.根据权利要求4所述的一种气冷陶瓷隔热电弧加热器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆永胜，袁竭，杨斌，赵顺洪，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51