本實用新型涉及航空航天氣動熱防護系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種焊接結(jié)構(gòu)管式電極。

背景技術(shù)：

電弧加熱器是國內(nèi)外航天飛行器熱防護地面模擬試驗研究的核心設(shè)備，是解決導(dǎo)彈、返回式衛(wèi)星、載人飛船返回艙等高超聲速飛行器熱防護地面考核的重要手段。當(dāng)前國內(nèi)型號研制對電弧加熱器性能的需求不斷提高，高弧室壓力條件下長時間運行的電弧加熱器成為國內(nèi)型號研制所急需。目前，管式電弧加熱器主要承擔(dān)高弧室壓力壓長時間運行的實驗任務(wù)，但是這種結(jié)構(gòu)的電弧加熱器在高弧室壓力壓長時間運行過程中電極燒蝕嚴(yán)重，并發(fā)生鼓包變形等情況，無法滿足當(dāng)前國內(nèi)型號任務(wù)的要求，因此急需要對現(xiàn)有的電極進行改進，來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術(shù)問題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種焊接結(jié)構(gòu)管式電極，能夠?qū)崿F(xiàn)電弧加熱器在高弧室壓力條件下長時間運行。

本實用新型目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種焊接結(jié)構(gòu)管式電極，包括：電極內(nèi)套、電極外套、進水法蘭、出水法蘭和磁場線圈；其中，所述電極外套套設(shè)于所述電極內(nèi)套，所述電極外套的一端與所述電極內(nèi)套的一端相連接，所述電極外套的另一端與所述電極內(nèi)套的另一端相連接，所述電極內(nèi)套的外表面設(shè)置有若干個筋，所述電極內(nèi)套的筋與所述電極外套的內(nèi)壁面相連接，其中，相鄰兩個筋之間設(shè)置有筋槽，所述電極外套的一端開設(shè)有與筋槽相對應(yīng)的第一通孔；所述進水法蘭套設(shè)于所述電極外套的一端，所述進水法蘭設(shè)置有第一進水口和第一空腔，其中，第一進水口和第一空腔相連通，所述第一空腔與所述電極外套的第一通孔相連通；所述出水法蘭套設(shè)于所述電極外套的另一端，所述電極外套的另一端開設(shè)有與筋槽相對應(yīng)的第二通孔，所述出水法蘭設(shè)置有第一出水口和第二空腔，其中，第一出水口和第二空腔相連通，所述第二空腔與所述電極外套的第二通孔相連通；所述磁場線圈套設(shè)于所述電極外套的外表面，并位于所述進水法蘭與所述出水法蘭之間。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，所述磁場線圈包括絕緣套筒和銅管，其中，銅管繞設(shè)于所述絕緣套筒的外表面。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，所述銅管為水冷紫銅管，所述銅管的一端設(shè)置有第二進水口，所述銅管的另一端設(shè)置有第二出水口。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，若干個筋沿著所述電極內(nèi)套的外表面的圓周方向均勻分布，相對應(yīng)的，若干個筋槽沿著所述電極內(nèi)套的外表面的圓周方向均勻分布，若干個第一通孔沿所述電極外套的圓周方向均勻分布。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，若干個第二通孔沿所述電極外套的圓周方向均勻分布。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，所述第一進水口的數(shù)量為多個，多個第一進水口沿所述進水法蘭的圓周方向均勻分布。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，第一出水口的數(shù)量為多個，多個第一出水口沿所述進水法蘭的圓周方向均勻分布。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，所述筋具有錐度，所述電極外套的內(nèi)壁面具有與筋的錐度相同的錐度。

上述焊接結(jié)構(gòu)管式電極中，所述進水法蘭設(shè)置有若干個連接孔，若干個連接孔沿進水法蘭的圓周方向均勻分布。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本實用新型的整體結(jié)構(gòu)使得電弧加熱器電極在高溫高弧室壓力壓條件下得到很好的冷卻并不發(fā)生塑性變形；

(2)本實用新型將電極內(nèi)套與電極外套緊密焊接在一起的方法將電極內(nèi)套承受的壓力傳導(dǎo)到電極外套上，提高了電極內(nèi)套的承壓強度；

(3)本實用新型通過電極內(nèi)套筋槽的數(shù)量和寬度改善了電極內(nèi)套的冷卻效果；

(4)本實用新型的電極內(nèi)套的壁厚且筋的高寬比既可以增強冷卻效果又可以提高電極內(nèi)套的強度；

(5)本實用新型若干個筋、筋槽、第一通孔和第二通孔的分布方式，增強冷卻效果；

(6)本實用新型的第一進水口和第一出水口的分布方式，增強冷卻效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的焊接結(jié)構(gòu)管式電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是沿圖1中的AA線的剖面圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明：

圖1是本實用新型的焊接結(jié)構(gòu)管式電極的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該焊接結(jié)構(gòu)管式電極的結(jié)構(gòu)示意圖包括電極內(nèi)套1、電極外套2、進水法蘭3、出水法蘭4和磁場線圈5。具體的，電極內(nèi)套1為一圓柱形管式結(jié)構(gòu)，電極外套2為一圓柱形管式結(jié)構(gòu)。其中，

電極外套2套設(shè)于電極內(nèi)套1，電極外套2的一端與電極內(nèi)套1的一端相連接，電極外套2的另一端與電極內(nèi)套1的另一端相連接，電極內(nèi)套1的外表面設(shè)置有若干個筋11，電極內(nèi)套1的筋11與電極外套2的內(nèi)壁面相連接，其中，相鄰兩個筋11之間設(shè)置有筋槽12，電極外套2的一端開設(shè)有與筋槽12相對應(yīng)的第一通孔21。具體的，電極外套2的左端與電極內(nèi)套1的左端采用釬焊的方式將其焊接，電極外套2的右端與電極內(nèi)套1的右端采用釬焊的方式將其焊接，從而使得電極外套2的左端與電極內(nèi)套1的左端密封，電極外套2的右端與電極內(nèi)套1的右端密封，并保證焊接端面在5Mpa水壓條件下不漏水。采用釬焊的方式將電極內(nèi)套1的筋11與電極外套2的內(nèi)壁面焊接在一起，從而使得各個筋槽12為相互獨立的。采用釬焊的方式焊接，使得電極內(nèi)套承受的壓力有效地傳導(dǎo)到電極外套上，增強了電極內(nèi)套的承壓強度。筋槽12的數(shù)量與筋11的數(shù)量相等。電極內(nèi)套1的外表面的若干個筋11具有一定度數(shù)的錐度，電極外套2內(nèi)壁面也有一定度數(shù)的錐度，且與電極內(nèi)套1筋的錐度相同，從而使得電極內(nèi)套1與電極外套2壓緊。電極外套2的左端開設(shè)有與筋槽12相對應(yīng)的第一通孔21，第一通孔21的數(shù)量與筋槽12的數(shù)量一致，每個第一通孔21與其相對應(yīng)的筋槽12相連通，第一通孔21為橢圓形孔，第一通孔21的直徑大于筋槽12的寬度，保證冷卻水不會在電極外套處截流。

進水法蘭3套設(shè)于電極外套2的一端，進水法蘭3設(shè)置有第一進水口31和第一空腔32，其中，第一進水口31和第一空腔32相連通，第一空腔32與電極外套2的第一通孔21相連通。具體的，進水法蘭3套設(shè)于電極外套2的左端，第一空腔32為環(huán)形空腔，第一空腔32的位置對應(yīng)于電極外套2的第一通孔21開設(shè)的位置，從而使得第一空腔32與電極外套2的第一通孔21相連通，如圖2所示。

出水法蘭4套設(shè)于電極外套2的另一端，電極外套2的另一端開設(shè)有與筋槽12相對應(yīng)的第二通孔22，出水法蘭4設(shè)置有第一出水口41和第二空腔42，其中，第一出水口41和第二空腔42相連通，第二空腔42與電極外套2的第二通孔22相連通。具體的，出水法蘭4套設(shè)于電極外套2的右端，電極外套2的右端開設(shè)有與筋槽12相對應(yīng)的第二通孔22，第二通孔22的數(shù)量與筋槽12的數(shù)量相等，每個第二通孔22與其相對應(yīng)的筋槽12相連通，第二通孔22為橢圓形孔，第二通孔22的直徑大于筋槽12的寬度，保證冷卻水不會在電極外套處截流。第二空腔42為環(huán)形空腔，第二空腔42的位置對應(yīng)于電極外套2的第二通孔22開設(shè)的位置，從而使得第二空腔42與電極外套2的第二通孔22相連通。

需要進一步說明的是，進水法蘭3和出水法蘭4與電極外套2之間采用密封圈的方式密封，同樣保證密封面在5Mpa水壓條件下不漏水。

磁場線圈5套設(shè)于電極外套2的外表面，并位于進水法蘭3與出水法蘭4之間。具體的，通電的水冷磁場線圈5會沿軸線方向形成磁場，對電弧弧根產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的力，加速電弧弧根在電極內(nèi)套1上的旋轉(zhuǎn)，減小電極內(nèi)套1的燒損。

工作時，電極內(nèi)套1套設(shè)于電極的外表面，從進水法蘭3的第一進水口31通入冷卻水，冷卻水流入至第一空腔32內(nèi)，由于第一空腔32與第一通孔21相連通，從而冷卻水流入到各個第一通孔21中，由于每個第一通孔21與其相對應(yīng)的筋槽12相連通，冷卻水通過第一通孔21流入到各個筋槽12內(nèi)，冷卻水從筋槽12的左端流至右端，由于每個第二通孔22與其相對應(yīng)的筋槽12相連通，從而使得冷卻水流入到各個第二通孔22，然后流入到第二空腔42內(nèi)，最后通過出水法蘭4的第一出水口41流出，冷卻水流經(jīng)筋槽時，使得冷卻水與電極產(chǎn)生的熱量進行交換，從而達(dá)到了冷卻電極的作用。

本實施例的整體結(jié)構(gòu)使得電弧加熱器電極在高溫高弧室壓力壓條件下得到很好的冷卻并不發(fā)生塑性變形；并且本實施例將電極內(nèi)套與電極外套緊密焊接在一起的方法將電極內(nèi)套承受的壓力傳導(dǎo)到電極外套上，提高了電極內(nèi)套的承壓強度。

上述實施例中，如圖1所示，磁場線圈5包括絕緣套筒51和銅管52，其中，銅管52繞設(shè)于絕緣套筒51的外表面。具體的，在保證冷卻的情況下銅管52纏繞的匝數(shù)盡量多，并且每匝線圈都要包裹紗布、絕緣紙，保證良好的絕緣。

具體實施時，銅管52為水冷紫銅管，銅管52的一端設(shè)置有第二進水口521，銅管52的另一端設(shè)置有第二出水口522。如圖1所示，通過在第二進水口521通入冷卻水，冷卻水流經(jīng)銅管的內(nèi)部，最后從第二出水口522流出，從而達(dá)到冷卻的目的。

上述實施例中，如圖2所示，若干個筋11沿著電極內(nèi)套1的外表面的圓周方向均勻分布，相對應(yīng)的，若干個筋槽12沿著電極內(nèi)套1的外表面的圓周方向均勻分布，若干個第一通孔21沿電極外套2的圓周方向均勻分布。若干個第二通孔22沿電極外套2的圓周方向均勻分布。通過這種分布方式，使得冷卻水流通過程比較順暢，并且能夠有效的進行熱量交換，從而達(dá)到更好的冷卻的效果。

上述實施例中，第一進水口31的數(shù)量為多個，多個第一進水口31沿進水法蘭3的圓周方向均勻分布。具體的，圖2中示出的第一進水口31的數(shù)量為六個，六個第一進水口31沿所述進水法蘭3的圓周方向均勻分布。從而能夠很好的從第一進水口31通入冷卻水，使得冷卻水能夠順利的進入到第一空腔32內(nèi)。

上述實施例中，第一出水口41的數(shù)量為多個，多個第一出水口41沿進水法蘭3的圓周方向均勻分布。從而能夠很好的從第一出水口41排出冷卻水。

上述實施例中，進水法蘭3設(shè)置有若干個連接孔33，若干個連接孔33沿進水法蘭3的圓周方向均勻分布。具體的，如圖2所示，連接孔33的數(shù)量為六個，用于將進水法蘭3與其他的部件相連接。

上述實施例中，出水法蘭4設(shè)置有若干個第二連接孔，若干個第二連接孔沿出水法蘭4的圓周方向均勻分布。通過第二連接孔將出水法蘭4與其他的部件相連接。

上述實施例中，電極內(nèi)套1的壁厚為2～3mm，電極內(nèi)套1的筋11的高度與寬度比為1～5倍，電極內(nèi)套1的筋11的錐度與電極外套2內(nèi)壁面的錐度為1°。這樣既可以增強冷卻效果又可以提高電極內(nèi)套的強度。

本實用新型的整體結(jié)構(gòu)使得電弧加熱器電極在高溫高弧室壓力壓條件下得到很好的冷卻并不發(fā)生塑性變形；并且本實用新型將電極內(nèi)套與電極外套緊密焊接在一起的方法將電極內(nèi)套承受的壓力傳導(dǎo)到電極外套上，提高了電極內(nèi)套的承壓強度；并且本實用新型通過電極內(nèi)套筋槽的數(shù)量和寬度改善了電極內(nèi)套的冷卻效果；并且本實用新型的電極內(nèi)套的壁厚且筋的高寬比既可以增強冷卻效果又可以提高電極內(nèi)套的強度；并且本實用新型若干個筋、筋槽、第一通孔和第二通孔的分布方式，增強冷卻效果；并且本實用新型的第一進水口和第一出水口的分布方式，增強冷卻效果。

以上所述的實施例只是本實用新型較優(yōu)選的具體實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。