CN110346402A - 超重力环境下使用的强电电极装置 - Google Patents

超重力环境下使用的强电电极装置 Download PDF

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谢亚丹
林伟岸
蒋建群
张泽
陈云敏
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Abstract

本发明公开了一种超重力环境下使用的强电电极装置。铜电极为具有大小两端的结构，铜电极的大端端面中心开设有固定螺孔‑，固定螺孔‑周围的铜电极的大端端面开设有连接螺孔；电极绝缘套套装在铜电极的小端以及小端和大端之间的台阶上，内六角螺钉穿过连接螺孔‑连接到电极绝缘套，使得铜电极通过内六角螺钉固定安装在电极绝缘套中，内六角螺钉与铜电极之间设置有电极固定绝缘套；铜电极小端端部穿出电极绝缘套后连接到超重力装置的强电源。本发明具有结构简单，操作方案且安全系数较高的优点，该装置适合1g‑2500g超重力环境下，温度从常温‑150℃。

Description

超重力环境下使用的强电电极装置
技术领域
本发明涉及强电技术领域，尤其涉及一种超重力环境下使用的强电电极装置。
背景技术
超重力工程技术是一项强化“三强一反”化工过程的新技术及设备，其基本原理就是利用旋转造成一种稳定可调节的离心力场，形成超重力环境。将各类物理场引入金属凝固过程是当今凝固领域研究的热点问题，由此出现了诸如电磁场凝固、超重力凝固、超声波凝固等新的凝固研究领域。其中超重力凝固是研究在超重力状态下熔体的对流、溶质分布、夹杂物分布以及对熔体凝固过程及凝固组织的影响。超重力凝固过程中，由于凝固中心和结晶团簇的密度与液相密度的差异，可以达到细化晶粒的目的。
目前由于没有适合超重力环境下使用的强电电极装置，实现超重力凝固时，首先只能在常重力下先加热熔化合金，然后再启动超重力装置，但当超重力达到设定值后，由于无法对坩埚中的合金熔体进行实时加热和保温，造成坩埚中的合金熔体在超重力启动过程中逐渐降温，从而无法全面发挥超重力对凝固过程的影响，且整个凝固过程温度控制失控，实验结果重复性差。
本发明将为超重力环境下的高温凝固装置提供一种强电电极装置，解决超重力凝固过程中的加热和保温难题。
发明内容
本发明需要解决的是针对上述超重力环境下的高温凝固装置实时加热和保温难题，提供一种装配简单、使用方便、安全系数高，且可用于超重力工况的强电电极装置。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括内六角螺钉、铜电极、电极绝缘套和电极固定绝缘套；铜电极为具有大小两端的结构，铜电极的大端端面中心开设有固定螺孔，固定螺孔周围的铜电极的大端端面开设有连接螺孔；电极绝缘套套装在铜电极的小端以及小端和大端之间的台阶上，内六角螺钉穿过连接螺孔连接到电极绝缘套，使得铜电极通过内六角螺钉固定安装在电极绝缘套中，内六角螺钉与铜电极之间设置有电极固定绝缘套；铜电极小端端部穿出电极绝缘套后连接到超重力装置的强电源。
本发明适合1g-2500g超重力环境下，温度从常温-150℃。
所述的固定螺孔通过离心机主机壁与地面供电电源连接。
所述的连接螺孔开设有四个，四个连接螺孔沿周向间隔均布，电极固定绝缘套对应也开设有四个安装螺孔。
所述的铜电极的大端为圆形，小端为方形。
所述的铜电极的小端端面设置有接线柱，接线柱和超重力装置的强电源的接线端连接。
所述的超重力环境或者超重力装置为超重力离心机。
本发明的电极形状选用大尺寸铜柱，确保电极在超重力和电流发热情况具有良好的导电性，也不需对铜电极进行水冷，能非常灵活地安装在各种类型的超重力实验舱上。
本发明的铜柱电极能减少单位面积上的载流量，可以满足10-200A范围内各种输电需求。
本发明的电极材料选用铜合金，具有良好的塑形，在确保导电情况下，具有良好的塑形，防止电极装置在超重和电流产生的热量交互作用下的疲劳失效。
本发明适合1g-2500g超重力环境下，温度从常温-150℃。
本发明的有益效果是：
本发明为超重力环境下的高温装置提供一种强电电极装置，具有结构简单，操作方案且安全系数较高的优点。该装置适合1g-2500g超重力环境下，温度从常温-150℃。
附图说明
图1是强电电极装置的主视图；
图2是铜电极的剖视图；
图3是铜电极图1视角下的仰视图；
图4是图2中A处的局部放大图；
图5是电极绝缘套的剖视图。
图中：内六角螺钉1、铜电极2、电极绝缘套3、电极固定绝缘套4、固定螺孔2-1、连接螺孔2-2、接线柱2-3、安装螺孔4-1。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，具体实施装置包括内六角螺钉1、铜电极2、电极绝缘套3和电极固定绝缘套4。
如图2所示，铜电极2为具有大小两端的近似螺栓型结构，大端为圆形，小端为方形，铜电极2的大端端面中心开设有固定螺孔2-1，固定螺孔2-1通过离心机主机壁与地面供电电源连接。固定螺孔2-1周围的铜电极2的大端端面开设有连接螺孔2-2，连接螺孔2-2用于连接安装内六角螺钉1；电极绝缘套3套装在铜电极2的小端以及小端和大端之间的台阶上，内六角螺钉1穿过连接螺孔2-2连接到电极绝缘套3，使得铜电极2通过内六角螺钉1固定安装在电极绝缘套3中，内六角螺钉1用来连接铜电极2和电极绝缘套3，内六角螺钉1主要用来将连接铜电极2和电极绝缘套3固定在超重力装置上。
如图2所示，铜电极2小端端部穿出电极绝缘套3后连接到外部超重力装置的强电源，强电源电流从10-200A范围，电极绝缘套3用来将铜电极2和外壁导体隔离，防止漏电；铜电极2的小端端面设置有接线柱2-3，接线柱2-3和超重力装置的强电源的接线端连接。
如图1所示，内六角螺钉1与铜电极2之间设置有电极固定绝缘套4，电极固定绝缘套4用来将内六角螺钉1与铜电极2隔离，防止铜电极2上的电流传到超重力装置，造成漏电事故；电极固定绝缘套4为U型。
如图3所示，连接螺孔2-2开设有四个，四个连接螺孔2-2沿周向间隔均布，电极固定绝缘套4对应也开设有四个安装螺孔4-1，如图5所示，使得内六角螺钉1安装连接。
如图4所示，铜电极2在小端和大端之间的台阶上设有环形的尖锐凸起，尖锐凸起用于在安装铜电极2时起到定位作用，同时也可以限制离心机作用下铜电极2上下移动。
本发明的强电电极装置使用和运行过程：
超重力离心机中布置有高温加热装置，根据高温加热装置的加热分区确定强电总线路数。下面以三区独立加热高温加热装置为例，说明电极装置的使用和运行过程：
第一步：将电极装置固定在超重力离心机的实验舱壳体上，三个回路，用六个电极装置。
第二步：从地面供电柜引出三个回路，分别和主机轴上的电滑环连接。每个回路的可以是直流电或交流电，最大电流为200A。
第三步：从主机轴上的电滑环连接引出三个回路，共六根电线，每根电线和每个电极装置铜电极2中的固定螺孔2-1连接。通过铜电极2将地面供电柜的电流供应的到超重力实验舱。
第四步：通过铜电极2的接线柱2-3，将六根电源线与布线架相连，防止电线在超重力环境下断裂，或缠结。
第五步：从靠近高温加热装置段的六个接电位置引出六个独立电线，分别与高温加热装置相连。其中将第一个回路和高温炉上加热区连接；将第二个回路和高温炉中加热区连接；将第三个回路和高温炉下加热区连接。高温炉上、中、下三个加热区分别独立加热。实验过程中，可以根据需要在不同的加热区设置不同的温度。
将控制高温加热装置的三个独立控温温度延长导线接入信号采集器。

Claims (5)

1.一种超重力环境下使用的强电电极装置，其特征在于：包括内六角螺钉(1)、铜电极(2)、电极绝缘套(3)和电极固定绝缘套(4)；铜电极(2)为具有大小两端的结构，铜电极(2)的大端端面中心开设有固定螺孔(2-1)，固定螺孔(2-1)周围的铜电极(2)的大端端面开设有连接螺孔(2-2)；电极绝缘套(3)套装在铜电极(2)的小端以及小端和大端之间的台阶上，内六角螺钉(1)穿过连接螺孔(2-2)连接到电极绝缘套(3)，使得铜电极(2)通过内六角螺钉(1)固定安装在电极绝缘套(3)中，内六角螺钉(1)与铜电极(2)之间设置有电极固定绝缘套(4)；铜电极(2)小端端部穿出电极绝缘套(3)后连接到超重力装置的强电源。
2.根据权利要求1所述的一种超重力环境下使用的强电电极装置，其特征在于：所述的固定螺孔(2-1)通过离心机主机壁与地面供电电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种超重力环境下使用的强电电极装置，其特征在于：所述的连接螺孔(2-2)开设有四个，四个连接螺孔(2-2)沿周向间隔均布，电极固定绝缘套(4)对应也开设有四个安装螺孔(4-1)。
4.根据权利要求1所述的一种超重力环境下使用的强电电极装置，其特征在于：所述的铜电极(2)的大端为圆形，小端为方形。
5.根据权利要求1所述的一种超重力环境下使用的强电电极装置，其特征在于：所述的铜电极(2)的小端端面设置有接线柱(2-3)，接线柱(2-3)和超重力装置的强电源的接线端连接。
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