不銹鋼管水冷電阻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼管水冷電阻，屬于航天氣動熱電弧風洞試驗電弧加熱器領(lǐng)域。不銹鋼管水冷電阻包括：多根不銹鋼管，多根所述不銹鋼管的兩端均設(shè)置有接管嘴，所述不銹鋼管的內(nèi)腔通有冷卻水；以及夾持住多根所述不銹鋼管的外夾板；其中，多根所述不銹鋼管中的部分或全部通過與所述接管嘴連接的連接片串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或串并聯(lián)連接以形成不銹鋼管水冷電阻本體；所述不銹鋼管水冷電阻本體通過接線端子與電極連接，所述接線端子與所述接管嘴連接。本發(fā)明通過上述技術(shù)方案使得不銹鋼管水冷電阻的冷卻效果更好，便于集成化安裝，阻值調(diào)節(jié)簡單明了，功率大。
【專利說明】不銹鋼管水冷電阻
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天氣動熱電弧風洞試驗電弧加熱器領(lǐng)域，特別涉及一種不銹鋼管水冷電阻。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧加熱器是航天飛行器地面熱模擬考核試驗主要熱源設(shè)備之一。電弧加熱器中的長直管型直流電弧加熱器，特別是管狀電弧加熱器，其電弧運行參數(shù)表現(xiàn)出典型的“負阻”特性，為了使電弧穩(wěn)定燃燒，需要在電氣主回路串聯(lián)一定阻值的鎮(zhèn)定電阻。
[0003]長直管型直流電弧加熱器中的一種疊片式電弧加熱器，又叫壓縮弧式電弧加熱器，具有高焓、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，是解決高超聲速、長航時航天飛行器理想的電弧加熱設(shè)備，其在使用時會產(chǎn)生很大的電弧電流。
[0004]由于疊片式電弧加熱器，尤其大功率疊片式電弧加熱器使用電極組裝備，為了實現(xiàn)電極燒損率低，氣流污染小，使用壽命長?，F(xiàn)有技術(shù)中利用分流方法，即一個電極對應(yīng)一個分流電阻(分流電阻只對應(yīng)電極組內(nèi)的一個電阻，與電極組對應(yīng)時需要與電極組內(nèi)電極數(shù)量相同的分流電阻)，使各電極分別承擔部分總電流，從而使電弧加熱器能夠以更大的電弧電流運行。
[0005]現(xiàn)有市面上的電阻使用低壓水冷卻、功率小、體積大，不適合作為鎮(zhèn)定電阻和分流電阻使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種不銹鋼管水冷電阻，其包括:多根不銹鋼管，多根所述不銹鋼管的兩端均設(shè)置有接管嘴，所述不銹鋼管的內(nèi)腔通有冷卻水；以及夾持住多根所述不銹鋼管的外夾板；其中，多根所述不銹鋼管中的部分或全部通過與所述接管嘴連接的連接片串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或串并聯(lián)連接以形成不銹鋼管水冷電阻本體；所述不銹鋼管水冷電阻本體通過接線端子與電極連接，所述接線端子與所述接管嘴連接。
[0007]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述多根不銹鋼管均呈“S”形。
[0008]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述“S”形包括:第一種“S”形和第二種“S”形，多根所述不銹鋼管中的一部分不銹鋼管呈第一種“S”形，多根所述不銹鋼管中的另一部分不銹鋼管呈第二種“S”形；其中，所述第一種“S”形為中心對稱圖形，具有等距的三段橫向段和呈中心對稱的兩段豎向段；所述第二種“S”形具有兩段豎向段和不等距的三段橫向段。
[0009]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述不銹鋼管的數(shù)量為6根，6根所述不銹鋼管沿所述外夾板的厚度方向排列成兩排，并通過絕緣墊塊固定于所述外夾板中；每排中含有呈所述第一種“S”形的I根不銹鋼管和呈所述第二種“S”形的2根不銹鋼管；每排中的3根不銹鋼管沿所述外夾板的長度方向從上到下依次套設(shè)，且從上到下3根所述不銹鋼管的形狀依次為所述第二種“S”形、所述第一種“S”形和旋轉(zhuǎn)180°的所述第二種“S”形。
[0010]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，6根所述不銹鋼管的長度均相等，且所述接管嘴伸出所述外夾板的邊緣外。
[0011]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述冷卻水為高壓冷卻水。
[0012]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述冷卻水為高壓軟化水。
[0013]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，所述不銹鋼管的外徑為(()8111丨11~912丨11丨11,壁厚為 0.5mm ~1mm。
[0014]在如上所述的不銹鋼管水冷電阻中，優(yōu)選，多根所述不銹鋼管的阻值均相等。
[0015]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果如下:
[0016](I)不銹鋼管水冷電阻中的不銹鋼管被彎成“S”形，冷卻效果優(yōu)于直管型鋼管電阻。
[0017](2)不銹鋼管水冷電阻的結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，占用空間小，便于集成化安裝。
[0018](3)不銹鋼管水冷電阻的阻值調(diào)節(jié)簡單明了、精度高，易于實現(xiàn)。
[0019](4)不銹鋼管水冷電阻的功率大，冷卻好，結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，性能良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種含有6根不銹鋼管的不銹鋼管水冷電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種呈第二種“S”形的不銹鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種呈第一種“S”形的不銹鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖1的右視圖；
[0024]圖5為圖1的左視圖；
[0025]圖6為本發(fā)明實施例提供的一種阻值為0.2 Q的連接方式的右視圖，
[0026]圖7為本發(fā)明實施例提供的一種阻值為0.2 Q的連接方式的左視圖，
[0027]圖8為本發(fā)明實施例提供的一種阻值為0.075 Q的連接方式的右視圖；
[0028]圖9為本發(fā)明實施例提供的一種阻值為0.075 Q的連接方式的左視圖；
[0029]其中，圖中符號說明如下:
[0030]I不銹鋼管、2外夾板、3絕緣墊塊、
[0031]4連接片、5接線端子、6接管嘴、
[0032]7橫向段、8豎向段、
[0033]T外夾板的厚度方向、L外夾板的長度方向。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0035]參見圖1-7，本發(fā)明實施例提供了一種不銹鋼管水冷電阻，屬于鎮(zhèn)定電阻，適用于長直管型直流電弧加熱器穩(wěn)定電弧用，尤其適用于大功率低壓高焓疊片式電弧加熱器中作分流電阻使用(此時可以 稱之為疊片式電弧加熱器用不銹鋼管水冷分流電阻)，能使疊片式電弧加熱器以更大的電流運行。不銹鋼管水冷電阻包括:多根不銹鋼管I和夾持住多根不銹鋼管的外夾板2。
[0036]其中，任意一根不銹鋼管I的兩端均焊接有接管嘴6，按照方式A將多根不銹鋼管I串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或串并聯(lián)連接以形成不銹鋼管水冷電阻本體，該方式A為將兩根不銹鋼管I之間通過連接片4連接各自的接管嘴以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接連通。例如:通過一個連接片4將兩根不銹鋼管I串聯(lián)連接，即:連接片4的一端連接一根不銹鋼管I上的接管嘴6，另一端連接另一根不銹鋼管I上的接管嘴6。形成的不銹鋼管水冷電阻本體中的兩個不銹鋼管I上的接管嘴6分別連接有一個接線端子5，通過接線端子5與疊片式電弧加熱器的電極連接，以對流經(jīng)電極的電流進行分流。在實際中，根據(jù)具體的阻值使用需求，可以將多根不銹鋼管I的全部連接或部分連接以形成不同阻值的不銹鋼管水冷電阻本體。由于不銹鋼管I之間的連接通過連接片4連接，此連接為可拆卸連接，便于實現(xiàn)調(diào)節(jié)不銹鋼管水冷電阻的阻值。
[0037]由于不銹鋼管水冷電阻在使用過程中會產(chǎn)生大量的熱量，為了延長其使用壽命，在任意一根不銹鋼管I的內(nèi)腔內(nèi)通有冷卻水，以對不銹鋼管I進行冷卻。冷卻水優(yōu)選采用高壓冷卻水，可以使內(nèi)腔內(nèi)的冷卻水流動性強，對不銹鋼管水冷電阻迅速降溫，例如3.5MPa的高壓冷卻水，水溫升不超過50°C。更優(yōu)選采用高壓軟化水，更進一步優(yōu)選采用高壓軟化、去離子水。通冷卻水的方式可以是集中通冷卻水，即多根不銹鋼管I共用一個通冷卻水通道；還可以是分散通冷卻水，即多根不銹鋼管I各自有自己的通冷卻水通道，本發(fā)明實施例不對此進行限定。
[0038]在多根不銹鋼管I的外側(cè)以外夾板2夾持形成不銹鋼管水冷電阻，如此，可增大不銹鋼管I與空氣的接觸面積，空氣能帶走不銹鋼管水冷電阻產(chǎn)生的熱量。
[0039]為了增強對不銹鋼管I的冷卻效果，不銹鋼管I呈“S”形，在實際中，可以將不銹鋼管I彎成“S”形，以解決大功率電阻的發(fā)熱問題。優(yōu)選，多根不銹鋼管I套設(shè)排列，如此可使不銹鋼管水冷電阻本體結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，占用空間少，便于安裝。
[0040]具體地，多根不銹鋼管I中的一部分不銹鋼管均呈第一種“S”形，多根不銹鋼管I中的另一部分不銹鋼管均呈第二種“S”形。也就是說不銹鋼管的形狀選自第一種“S”形和第二種“S”形中的一種。其中，參見圖3所示，第一種“S”形具有等距的三段橫向段7，也就是說該三段橫向段7以等間距設(shè)置，以及呈中心對稱的兩段豎向段8，且第一種“S”形為中心對稱圖形，即三段橫向段7以中間的一段橫向段7為中心線上下對稱，兩段豎向段8以中間的一端橫向段7的中點為中心對稱。參見圖2所示，第二種“S”形具有以不等距的方式設(shè)置的三段橫向段7、和兩段豎向段8。在實際中，呈第一種“S”形或第二種“S”形的不銹鋼管制造尺寸及外形尺寸以不銹鋼管規(guī)格及最大允許空間確定。
[0041]進一步地，不銹鋼管I的數(shù)量的為6根，其沿外夾板2的厚度方向T排列成兩排，并通過絕緣墊塊3固定于外夾板2中；每排中含有呈第一種“S”形的I根不銹鋼管和呈第二種“S”形的2根不銹鋼管；每排中的3根不銹鋼管沿外夾板2的長度方向L從上到下依次套設(shè)，且從上到下3根不銹鋼管的形狀依次為第二種“S”形、第一種“S”形和旋轉(zhuǎn)180°的第二種“S”形。如此，可使不銹鋼管水冷電阻本體結(jié)構(gòu)更緊湊，外形尺寸更小，占用空間更少，便于集成化安裝。本發(fā)明實施例不對構(gòu)成不銹鋼管水冷電阻中呈第一種“S”形和第二種“S”形的不銹鋼管的數(shù)量進行限定，可以是6根，還可以是其他數(shù)量。[0042]為了使不銹鋼管水冷電阻的結(jié)構(gòu)簡單，阻值調(diào)節(jié)簡單明了，多根不銹鋼管I的阻值相等，優(yōu)選，其長度也相等，且接管嘴6均伸出外夾板2的邊緣外。更優(yōu)選多根不銹鋼管的外徑為(p8mm?(pi2mm，壁厚為0.5mm?1_。不銹鋼管連續(xù)運行的額定電流為800A?1500A，短時最大通過電流為2000A。
[0043]下面以60MW疊片式電弧加熱器使用裝備了 10對不銹鋼管水冷電阻用于最多十對電極的分流運行為例進行說明。
[0044]每個電極串接一個不銹鋼管水冷電阻，10對不銹鋼管水冷電阻中的任一個不銹鋼管水冷電阻使用6根不銹鋼管制成。6根不銹鋼管的規(guī)格均為(plOMmm，單根長度為1940mm,阻值0.05 Q。在每根不銹鋼管I的兩端焊接接管嘴6，然后將不銹鋼管I彎成兩種規(guī)格的“S”形，即第一種“S”形和第二種“S”形，呈第一種“S”形的不銹鋼管的尺寸上下左右均對稱，第二種“S”形按第一種“S”形等距曲線設(shè)計，距離為40mm。該6根不銹鋼管I在兩個外夾板2內(nèi)側(cè)分為兩排，兩排間距40mm，每排有3根不銹鋼管，由上至下不銹鋼管的形狀分別為第二種“S”形、第一種“S”形、第二種“S”形。在兩排之間以及與外夾板之間設(shè)置5個點位，分別以絕緣墊塊隔開。由外夾板2夾持形成一個不銹鋼管集合，即不銹鋼管水冷電阻。
[0045]當需要每對不銹鋼管水冷電阻的阻值為0.3 Q時，如圖4和圖5所示，將所有6根不銹鋼管首尾相連，即串聯(lián)連接，形成最大阻值的連接方式，在圖4中，最上面2根形狀呈第二種“S”形的不銹鋼管分別連接端子排，形成不銹鋼管水冷電阻的兩個接線端子5以與電極連接；下面4根不銹鋼管左右兩兩連接。在圖5中，上面的4根不銹鋼管左右兩兩連接，最下面的2根不銹鋼管橫向連接。
[0046]通過去掉數(shù)量不等的不銹鋼管或不同數(shù)量的不銹鋼管通過串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合使用的連接方式，可實現(xiàn)不同阻值。如按照圖6和圖7的連接方式，去掉最下面兩根不銹鋼管，得到的不銹鋼管水冷電阻的阻值為0.2Q。按圖8和圖9的連接方式，所有不銹鋼管分為兩列串聯(lián)后再將首尾并聯(lián)，得到的不銹鋼管水冷電阻的阻值為0.075Q。
[0047]綜上所述，本發(fā)明實施例通過將不銹鋼管水冷電阻中的不銹鋼管彎成“S”字形，使得不銹鋼管水冷電阻的冷卻效果優(yōu)于直管型不銹鋼管電阻。將呈“S”形的不銹鋼管套設(shè)，使得不銹鋼管水冷電阻結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，占用空間小，便于集成化安裝。同時不銹鋼管水冷電阻阻值調(diào)節(jié)簡單明了、精度高，易于實現(xiàn)。不銹鋼管水冷電阻的功率大，冷卻好，結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，性能良好。
[0048]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述不銹鋼管水冷電阻包括: 多根不銹鋼管，多根所述不銹鋼管的兩端均設(shè)置有接管嘴，所述不銹鋼管的內(nèi)腔通有冷卻水；以及 夾持住多根所述不銹鋼管的外夾板； 其中，多根所述不銹鋼管中的部分或全部通過與所述接管嘴連接的連接片串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或串并聯(lián)連接以形成不銹鋼管水冷電阻本體； 所述不銹鋼管水冷電阻本體通過接線端子與電極連接，所述接線端子與所述接管嘴連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，多根所述不銹鋼管均呈“S”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述“S”形包括:第一種“S”形和第二種“S”形，多根所述不銹鋼管中的一部分不銹鋼管呈第一種“S”形，多根所述不銹鋼管中的另一部分不銹鋼管呈第二種“S”形； 其中，所述第一種“S”形為中心對稱圖形，具有等距的三段橫向段和呈中心對稱的兩段豎向段； 所述第二種“S”形具有兩段豎向段和不等距的三段橫向段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述不銹鋼管的數(shù)量為6根，6根所述不銹鋼管沿所述外夾板的厚度方向排列成兩排，并通過絕緣墊塊固定于所述外夾板中； 每排中含有呈所述第一種“S”形的I根不銹鋼管和呈所述第二種“S”形的2根不銹鋼管； 每排中的3根不銹鋼管沿所述外夾板的長度方向從上到下依次套設(shè)，且從上到下3根所述不銹鋼管的形狀依次為所述第二種“S”形、所述第一種“S”形和旋轉(zhuǎn)180°的所述第二種“S”形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，6根所述不銹鋼管的長度均相等，所述接管嘴伸出所述外夾板的邊緣外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述冷卻水為高壓冷卻水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述冷卻水為高壓軟化水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，所述不銹鋼管的外徑為(p8mm?(pl2rnm,壁厚為 0.5mm ?1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不銹鋼管水冷電阻，其特征在于，多根所述不銹鋼管的阻值均相等。
【文檔編號】H01C1/082GK103646732SQ201310692510
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】楊國銘, 陳連忠 申請人:中國航天空氣動力技術(shù)研究院