【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，属于电弧加热。
技术介绍
1、电弧等离子体是目前工业应用中最常采用的一种气体放电电离的型式，即在两个电极间产生电弧，从电极缝隙间通过的工作气体在电弧产生的焦耳热的作用下发生电离从而形成等离子体，通过直流电弧对气体进行加热的装置称为电弧加热器。
2、电弧加热器与混合室、喷管等功能性组件配套组成电弧加热器装置，在航空航天领域广泛应用于导弹、行星再入飞行器、高超声速飞机、军事/民用航天运载工具等高超声速飞行器防热材料与结构部件的地面加热考核。但电弧加热装置在工作中，一方面加热器电极需要承受较高的直流电流产生烧蚀，另一方面，电弧加热装置反应室内高温等离子体气流会对电极、混合室、喷管等产生很高的热流密度，若未进行有效冷却保护，电弧加热装置将在极短的时间内被高电流和高热流烧损失效。因此，在实际工业应用中，为实现电弧加热装置的长时间安全稳定工作，需要配套的冷却水供给系统，对电弧加热装置进行冷却保护。当电弧加热装置的功率发生变化(对应电流的变化)或尺寸等变化(对应冷却通道的变化)时，加热装置受到的热量发生变化，为保证冷却效果，往往需要对冷却水的压力和流量进行调整(增加或降低)，但传统冷却水供给系统配置的水泵扬程和流量是固定的，难以满足电弧加热装置功率或尺寸变化时对冷却水的调整需求，尤其是当需要增加冷却水的流量和压力时，靠固定参数的水泵无法实现，易产生冷却不充分，导致电弧加热装置存在安全风险等问题。
技术实现思路
1、本专利技术
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，包括：
4、供水系统，包括储水容器、冷却水泵、供水管路和加热装置回水管路，所述储水容器流出的冷却水由冷却水泵加压后经供水管路流至电弧加热装置，用于电弧加热装置的降温，吸热后的冷却水经加热装置回水管路流回储水容器；还用于为补偿系统的补偿水储水组件提供冷却水；
5、补偿水系统，包括补偿水储水组件、加压系统、补偿水管路和储水组件补水管路，所述加压系统在补偿水储水组件顶部加压，补偿水储水组件底部流出的冷却水经补偿水管路流至电弧加热装置，用于电弧加热装置的降温；补偿水储水组件储水量不足时，储水容器中的冷却水通过供水管路和储水组件补水管路流至补偿水储水组件，进行补水。
6、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述加压系统包括高压气源管路、控制气管路、控制气调压阀、控制阀、先导气管路、先导气调压阀、加压气调压阀和控制器；其中控制气管路上游端连接高压气源管路，下游端连接先导气调压阀驱动部分，控制气管路为先导气调压阀提供驱动气体，控制阀布置在控制气管路上；先导气管路上游端连接高压气源管路，下游端连接加压气调压阀驱动部分，先导气管路为加压气调压阀提供驱动气体，先导气调压阀布置在先导气管路上；加压气调压阀上游端连接高压气源管路，下游出气端通过储水组件加压管路连接补偿水储水组件。
7、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述加压系统为三级调压结构，控制气调压阀为一级调压阀，采用手柄驱动的活塞式调压阀，控制阀为电磁比例调节阀；先导气调压阀为二级调压阀，采用气室负载驱动的活塞式调压阀；加压气调压阀为三级调压阀，采用弹簧和气室结合驱动的活塞式调压阀。
8、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述控制器为pid控制器，控制器与控制阀和终端水压传感器进行通讯，通过控制器设定供水压力，对控制阀进行控制，终端水压传感器为控制器提供水压反馈信号。
9、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述加压系统满足以下至少一项：
10、所述控制气调压阀出气压力范围为0-1.6mpa，出气质量流量≤10g/s；
11、所述先导气调压阀出气压力范围为0-15mpa，出气质量流量≤20g/s；
12、所述加压气调压阀出气压力范围为0-15mpa，出气质量流量≥4000g/s。
13、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，还包括加热装置供水管路，所述供水管路下游端和补偿水管路下游端在汇流点汇合和连通后经加热装置供水管路为电弧加热装置的降温提供冷却水。
14、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述加热装置供水管路上设有加热装置供水阀门和终端水压传感器，加热装置供水阀门用于控制供水管路中水流的通断，终端水压传感器用于测量加热装置供水管路的水压。
15、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述终端水压传感器布置位置与电弧加热装置间的管道长度≤2m。
16、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述补偿水储水组件由n个储水罐并联布置组成，n为1～20，可以根据需要增减储水罐的数量，单个储水罐容积v为5～20m3。
17、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述供水系统还包括设置在供水管路上的储水容器水过滤器和储水容器水单向阀，所述储水容器水过滤器用于过滤储水容器中冷却水的杂质，储水容器水单向阀用于控制供水管路中冷却水的流通方向，防止逆向流动。
18、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述补偿水系统还包括设置在补偿水管路上的补偿水单向阀、补偿水过滤器、补偿水阀门，所述补偿水单向阀用于控制补偿水管路中冷却水的流通方向，防止逆向流动；所述补偿水过滤器用于过滤补偿水储水组件中冷却水的杂质；所述补偿水阀门用于控制补偿水管路中水流的通断。
19、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述补偿水系统还包括设置在储水组件补水管路上的补偿水储水组件补水阀，用于控制补水管路中水流的通断，当储水容器中的冷却水通过供水管路和储水组件补水管路为补偿水储水组件补水时，补偿水储水组件补水阀打开，否则关闭。
20、在上述压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统中，所述冷却水泵的流量q为200-300m3/h，扬程h为100-160m。
21、本专利技术与现有技术相比至少包含以下优点：
22、本专利技术提供一种新型的冷却水供给系统，包括供水系统与补偿水系统，通过结构形式的巧妙设计，可以为不同电弧加热装置的降温冷却提供充足的冷却水，并且可以在补偿水系统的补偿水储水组件中储水量不足时，通过供水系统的储水容器为其补充冷却水，通过加压系统实现了冷却水系统整体压力和流量的灵活调节，提升了冷却水供给系统对电弧加热装置功率和尺寸等变化的适用性；本专利技术冷却水供给系统实现了冷却水压力(流量)的直接给定和灵活调整，保证电弧加热装置的冷却效果。
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1.一种压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述加压系统(14)包括高压气源管路(141)、控制气管路(142)、控制气调压阀(143)、控制阀(144)、先导气管路(145)、先导气调压阀(146)、加压气调压阀(147)和控制器(148)；其中控制气管路(142)上游端连接高压气源管路(141)，下游端连接先导气调压阀(146)驱动部分，控制气管路(142)为先导气调压阀(146)提供驱动气体，控制阀(144)布置在控制气管路(142)上；先导气管路(145)上游端连接高压气源管路(141)，下游端连接加压气调压阀(147)驱动部分，先导气管路(145)为加压气调压阀(147)提供驱动气体，先导气调压阀(146)布置在先导气管路(145)上；加压气调压阀(147)上游端连接高压气源管路(141)，下游出气端通过储水组件加压管路(13)连接补偿水储水组件(10)。
3.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述加压系
4.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述控制器(148)为PID控制器，控制器(148)与控制阀(144)和终端水压传感器(17)进行通讯，通过控制器(148)设定供水压力，对控制阀(144)进行控制，终端水压传感器(17)为控制器(148)提供水压反馈信号。
5.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，其特征在于，所述加压系统(14)满足以下至少一项：
6.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，还包括加热装置供水管路(15)，所述供水管路(2)下游端和补偿水管路(9)下游端在汇流点(19)汇合和连通后经加热装置供水管路(15)为电弧加热装置的降温提供冷却水。
7.根据权利要求6所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述加热装置供水管路(15)上设有加热装置供水阀门(16)和终端水压传感器(17)，加热装置供水阀门(16)用于控制供水管路(15)中水流的通断，终端水压传感器(17)用于测量加热装置供水管路(15)的水压。
8.根据权利要求7所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述终端水压传感器(17)布置位置与电弧加热装置间的管道长度≤2m。
9.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述补偿水储水组件(10)由n个储水罐并联布置组成，n为1～20，可以根据需要增减储水罐的数量，单个储水罐容积V为5～20m3。
10.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述供水系统还包括设置在供水管路(2)上的储水容器水过滤器(4)和储水容器水单向阀(5)，所述储水容器水过滤器(4)用于过滤储水容器(1)中冷却水的杂质，储水容器水单向阀(5)用于控制供水管路(2)中冷却水的流通方向，防止逆向流动。
11.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述补偿水系统还包括设置在补偿水管路(9)上的补偿水单向阀(6)、补偿水过滤器(7)、补偿水阀门(8)，所述补偿水单向阀(6)用于控制补偿水管路(9)中冷却水的流通方向，防止逆向流动；所述补偿水过滤器(7)用于过滤补偿水储水组件(10)中冷却水的杂质；所述补偿水阀门(8)用于控制补偿水管路(9)中水流的通断。
12.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述补偿水系统还包括设置在储水组件补水管路(11)上的补偿水储水组件补水阀(12)，用于控制补水管路(11)中水流的通断，当储水容器(1)中的冷却水通过供水管路(2)和储水组件补水管路(11)为补偿水储水组件(10)补水时，补偿水储水组件补水阀(12)打开，否则关闭。
13.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述冷却水泵(3)的流量Q为200-300m3/h，扬程H为100-160m。
...【技术特征摘要】
1.一种压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述加压系统(14)包括高压气源管路(141)、控制气管路(142)、控制气调压阀(143)、控制阀(144)、先导气管路(145)、先导气调压阀(146)、加压气调压阀(147)和控制器(148)；其中控制气管路(142)上游端连接高压气源管路(141)，下游端连接先导气调压阀(146)驱动部分，控制气管路(142)为先导气调压阀(146)提供驱动气体，控制阀(144)布置在控制气管路(142)上；先导气管路(145)上游端连接高压气源管路(141)，下游端连接加压气调压阀(147)驱动部分，先导气管路(145)为加压气调压阀(147)提供驱动气体，先导气调压阀(146)布置在先导气管路(145)上；加压气调压阀(147)上游端连接高压气源管路(141)，下游出气端通过储水组件加压管路(13)连接补偿水储水组件(10)。
3.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述加压系统(14)为三级调压结构，控制气调压阀(143)为一级调压阀，采用手柄驱动的活塞式调压阀，控制阀(144)为电磁比例调节阀；先导气调压阀(146)为二级调压阀，采用气室负载驱动的活塞式调压阀；加压气调压阀(147)为三级调压阀，采用弹簧和气室结合驱动的活塞式调压阀。
4.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，所述控制器(148)为pid控制器，控制器(148)与控制阀(144)和终端水压传感器(17)进行通讯，通过控制器(148)设定供水压力，对控制阀(144)进行控制，终端水压传感器(17)为控制器(148)提供水压反馈信号。
5.根据权利要求2所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，其特征在于，所述加压系统(14)满足以下至少一项：
6.根据权利要求1所述的压力自动补偿式电弧加热装置冷却水供给系统，其特征在于，还包括加热装置供水管路(15)，所述供水管路(2)下游端和补偿水管路(9)下游端在汇流点(19)汇合和连通后经加热装置供水管路(15)为电弧加热装置的...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴营，刘祥，陈海群，欧东斌，韩春华，马百贺，刘官，陈广涛，
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：
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