CN219141191U - 一种电弧加热器稳定进气装置 - Google Patents

Abstract

一种电弧加热器稳定进气装置，包括：进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；流量塞块，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块后进入到电弧加热器内部。本实用新型能够屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响，减小温度变化、气流对进气装置的影响，并进一步减小对电弧加热器运行参数的影响。

Description

一种电弧加热器稳定进气装置

技术领域

本实用新型涉及一种电弧加热器稳定进气装置，属于航空航天气动热防护系统领域。

背景技术

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，是解决高超声速飞行器热防护地面考核的重要手段。当前对电弧加热器性能的需求不断提高，长时间、大功率稳定运行的电弧加热器成为急需。目前，电弧加热器在长时间大功率运行过程中，弧室压力、运行功率等参数都会随时间慢慢变高，造成试验状态与调试状态不一致，影响型号对飞行器材料、结构的考核结果；造成这种现象的原因有很多，电极烧蚀、进气流量波动等都会对试验状态造成影响，其中，进气流量波动与进气装置的结构设计有关，因此需要对电弧加热器进气装置进行改进，来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了电弧加热器长时间、大功率条件下稳定运行问题。

本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：

一种电弧加热器稳定进气装置，包括：

进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；

流量塞块，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；

进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块后进入到电弧加热器内部。

优选的，进气室外套，通过焊接方式与进气室内套固定密封。

优选的，进气室外套外圆上焊接进气管。

优选的，进气室内套进气槽数量由电弧加热器最大进气流量决定，并采用多排均布式排列。

优选的，为保证长时间进气流量稳定，不出现气蚀现象，进气室内套采用硬度高的金属材料进行加工。

优选的，所述的流量塞块内型面采用拉瓦尔喷管结构，保证进入电弧加热器内部的流场更加稳定。

优选的，流量塞块选用陶瓷材料加工。

优选的，所述进气室外套设计有冷却水道，保证进气室长时间运行时辐射温度不会过高。

优选的，高压工作气体通过流量塞块均匀进入到电弧加热器内部。

优选的，流量塞块用于屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果：

本实用新型涉及的电弧加热器稳定进气装置，通过增加流量塞块部件，屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响；增加进气装置冷却设计，使用低膨胀系数材料，减小温度变化对进气装置的影响；使用高硬度材料，减小气流对进气装置的侵蚀，以此保证进气流量稳定，减小对电弧加热器运行参数的影响。

附图说明

图1为本实用新型所示的电弧加热器稳定进气装置结构示意图。

图2为实用新型所示的流量塞块结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。

一种电弧加热器稳定进气装置，包括：

进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；

流量塞块，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；

进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，通过焊接方式与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上焊接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块均匀进入到电弧加热器内部。

优选的是，所述电弧加热器稳定进气装置，所述进气室内套进气槽数量应由电弧加热器最大进气流量决定，并采用多排均布式排列。

优选的是，所述电弧加热器稳定进气装置，为保证长时间进气流量稳定，不出现气蚀现象，进气室内套应采用硬度高的金属材料进行加工。

优选的是，所述电弧加热器稳定进气装置，所述的流量塞块内型面采用拉瓦尔喷管结构，保证进入电弧加热器内部的流场更加稳定。

优选的是，所述电弧加热器稳定进气装置，为保证长时间进气流量稳定，流量塞块喉道尺寸不会因气蚀、温度等原因变大，流量塞块应选用陶瓷等强度高、膨胀系数小的材料加工。

优选的是，所述电弧加热器稳定进气装置，所述进气室外套设计有冷却水道，保证进气室长时间运行时辐射温度不会过高。

实施例：

如图1所示，本实用新型实施例提供的电弧加热器稳定进气装置，包括：

进气室内套1，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；

流量塞块2，如图2所示，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套1进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；

进气室外套3，为圆环结构，套在进气室内套1上，通过焊接方式与进气室内套1固定密封，进气室外套3外圆上焊接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套1之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块2均匀进入到电弧加热器内部。

需要说明的是，流量塞块2可以通过螺纹，或者紧配合的方式固定在进气室内套1上，进气室内套1与进气室外套3通过焊接方式连接密封，连接面保证10MPa压力不漏气。

需要进一步说明的是，流量塞块2是确保电弧加热器进气流量稳定的关键部件，内型面采用拉瓦尔喷管结构，需要采用强度高、热膨胀系数低的材料加工。

需要进一步说明的是，在电弧加热器长时间运行过程中，加热器内部的电弧温度很高，会通过热辐射的方式持续对进气装置进行加热，因此进气装置需要设计冷却水道进行冷却。

具体的，进气室内套1使用高强合金进行加工，流量塞块2使用氧化铝陶瓷材料烧结，进气室外套3使用不朽钢材料加工。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电弧加热器稳定进气装置，其特征在于，包括：

进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；

流量塞块，为圆柱形，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部；

进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上接进气管，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块后进入到电弧加热器内部。

2.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室外套，通过焊接方式与进气室内套固定密封。

3.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室外套外圆上焊接进气管。

4.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室内套进气槽采用多排分布方式。

5.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室内套采用硬度高的金属材料加工制成。

6.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，所述的流量塞块内型面采用拉瓦尔喷管结构。

7.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，流量塞块选用陶瓷材料加工制成。

8.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，所述进气室外套设计有冷却水道。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的稳定进气装置，其特征在于，高压工作气体通过流量塞块均匀进入到电弧加热器内部。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室内套进气槽采用多排均布式排列。

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