[發明專利]內置式多孔加熱器快速壽命實驗的設備與方法

無效

• 申請號: 201110364522.6
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN103116086A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 段德莉;趙宇航;易凡;王鵬;侯思焓;李曙
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R27/14
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及電熱材料或加熱器快速壽命測試的實驗技術，具體為一種內置式多孔加熱器快速壽命實驗的設備與方法。

背景技術

我國航天科技集團公司于二十世紀末開始發射一系列包括對地觀測衛星和飛船等空間飛行器。它們的運行軌道低、壽命長，姿態和軌道需要經常調整，目前采用單組元肼催化分解式推力器組成推進系統。但所用催化劑降低了推力器的可靠性，制約了整星的使用壽命。而采用單組元肼電熱直接熱分解式推力器(電熱肼推力器)，免用催化劑，真空比沖更高，節約星上能源，內置式多孔加熱器是它的關鍵組件，我國對電熱肼推力器的研制還處于起步階段。

為保證電熱肼推力器的高效率和長壽命工作，對內置式多孔加熱器的工作壽命提出很高要求。為了驗證加熱器能否滿足設計指標，模擬器件在軌工作狀態，研制出內置式多孔加熱器快速壽命的實驗設備并擬定出實驗方案，對內置式多孔加熱器的性能和壽命進行考核。

發明內容

本發明的目的是提供一種內置式多孔加熱器快速壽命實驗的設備與方法，用于對航天器推進系統的電熱推力器內置式多孔加熱器的性能和壽命進行考核。

本發明的技術方案是：

一種內置式多孔加熱器快速壽命實驗的設備，該設備由以下三部分組成：

(1)真空系統：包括真空室、分子泵、機械泵、波紋管和真空計，所述真空室包括不銹鋼圓筒、法蘭盤和氣密封電連接器，不銹鋼圓筒一端封口，另一端安裝法蘭盤，不銹鋼圓筒和法蘭盤之間通過密封圈密封；法蘭盤連接氣密封電連接器，不銹鋼圓筒上部連接真空計，不銹鋼圓筒下部連接分子泵，分子泵通過波紋管與機械泵連接；

(2)樣品安裝架：包括真空隔熱套筒、不銹鋼支架、不銹鋼托架和底盤，不銹鋼支架和不銹鋼托架固定于底盤上，真空隔熱套筒由不銹鋼支架支撐；帶有熱電偶的實驗樣品裝入真空隔熱套筒后，將真空隔熱套筒固定在不銹鋼支架上，試驗樣品的固封段放置在不銹鋼托架上，然后將樣品安裝架裝入真空室中，熱電偶線通過氣密封電連接器相連接入測量控制系統中；

所述真空隔熱套筒由內層不銹鋼圓筒、外層不銹鋼圓筒和多層隔熱材料組成，內層不銹鋼圓筒直徑大于試驗樣品，多層隔熱材料在內層不銹鋼圓筒和外層不銹鋼圓筒之間，多層隔熱材料由一層高溫氧布和一層鎳箔交替排列構成，共18層。

(3)測量控制系統：由四路獨立的控制回路組成，每一路控制回路包括溫度控制器、固態繼電器、直流電源、循環計時器、計數器、電流檢測器、電壓表、電流表、無紙記錄儀，負載為帶有熱電偶的內置式多孔加熱器，即實驗樣品，實驗樣品置于真空室內；熱電偶線通過氣密封電連接器接入溫度控制器，直流電源正極與固態繼電器正向輸入端連結，固態繼電器反向輸出端與電流檢測器連接，溫度控制器正極和固態繼電器正向輸入端通過循環計時器中的控制觸點J1-1連接，溫度控制器負極與固態繼電器反向輸入端連接，循環計時器和計數器通過循環計時器中的控制觸點J1-2與電流檢測器中的控制觸點J2串聯連接，電流檢測器、電流表、電壓表與負載連接，溫度控制器、電流表、電壓表的輸出端與無紙記錄儀輸入端連接。

所述直流電源的電壓在0～65V間調節。

所述測量控制系統一個控制回路的工作過程為：(1)當真空室壓力達到規定值后，啟動設備電源，根據所要求的樣品通電、斷電時間設定循環計時器周期參數；(2)接通對負載加熱的直流電源，根據對樣品的溫度要求設定直流電源的輸出電壓，可以分別給各路樣品加0～65伏電壓，每路最大電流可達3安培；(3)樣品的溫度由安置在樣品上的熱電偶輸出信號，溫度控制器可在要求的范圍內通過調節負載電流進行溫度控制和測量；(4)根據設定的每一循環周期內樣品通電加熱和斷電降溫的要求，循環計時器內部的控制觸點分別通、斷其與固態繼電器的連接，同時向計數器輸出信號令其計數；(5)當負載意外開路時，電流檢測器中的控制觸點J2將封鎖計數器，使其停止計數；(6)無紙記錄儀同時記錄每一路負載(樣品)的溫度值、電壓值、電流值以及計算得到的電阻值。

所述內置式多孔加熱器快速壽命的實驗設備應用于航天飛行器姿軌控推力器熱控裝置所用的內置式多孔加熱器測試中。

利用上述設備進行內置式多孔加熱器快速壽命實驗的方法，其原理是利用模擬內置式多孔加熱器空間工作環境的實驗設備，考核其使用壽命。