[實用新型]一種石墨加熱器

有效

• 申請號: 201220143319.6
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN202565479U
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 何西波;尹曉峰;巨亞堂
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H05B3/00
• 分類號: H05B3/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 程旭輝

技術領域

本實用新型屬于熱環境技術領域，具體涉及一種為導彈等高速飛行器結構熱試驗提供高熱流的石墨加熱器

背景技術

模擬導彈等飛行器結構氣動熱環境所需要的加熱器需要能夠提供快速變化的熱流條件，并且根據試驗對象的形狀需要可以組合成所需要的形狀。而目前進行飛行器結構熱試驗一般采用石英燈加熱器，根據試驗需要進行結構設計，但是普通石英燈加熱器能夠提供的最大加熱熱流約為1200kW/m²，經過模塊化特殊設計的石英燈加熱器最大能力為1600kW/m²，超過此值后石英燈加熱器無能為力。

石墨作為加熱元件被廣泛應用于高溫爐領域，在金屬熱處理、石油化工、晶體制造(如石英玻璃)等行業得到廣泛應用，一般采用長條一字形石墨塊組合成圓筒形或者方形的箱體，通電后形成所需要的高達2000℃以上的高溫環境，加熱溫升率一般低于每秒10℃，加熱熱流變化率低于10kW/m²·s一般最快需要幾分鐘的時間加熱到所需要的高溫環境。但目前國內沒有將應用于航天飛機等局部結構的熱試驗的石墨加熱器的相關報道了；資料中美國NASA曾使用石墨加熱器用于航天飛機等局部結構的熱試驗，但圖片模糊，并且無相關的技術資料可以查詢。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，根據石墨加熱的特點，提供一種可以滿足高熱流結構熱試驗場合加熱需要的石墨加熱器。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案為，一種石墨加熱器，包括主反射器、側反射器、石墨加熱元件、電源匯流機構、絕緣機構、集水器、安裝支撐機構、冷卻水箱和補償端；其中主反射器、側反射器、電源匯流機構和冷卻水箱均為中空通水冷卻結構，均開有進水口和出水口，石墨加熱元件為細長U型結構，主反射器和側反射器均為平板式結構，其尺寸與石墨加熱元件相匹配，絕緣機構為方U型結構，主反射器的兩端連接固定有2個絕緣機構；在2個絕緣機構之間平行設置有2組集水器，一組為進水集水器，一組為排水集水器，兩件結構完全相同，中均設有一個內徑較大的水管接口，內徑較大的水管接口兩邊設有6個內徑較小的水管接口，每組集水器通過與其上下兩端焊接固定的2個安裝支撐機構與2個絕緣機構相對的一側U型壁固定連接；2個絕緣機構的外側U型壁分別和2個電源匯流機構、1個冷卻水箱固定連接；2個絕緣機構的兩側U型端面上各固定連接一個側反射器；電源匯流機構通過其下部的支撐桿和絕緣機構的外側U型壁固定連接，電源匯流機構的一側為加熱元件安裝面，加熱元件安裝面配打螺紋孔，通過螺釘與石墨加熱元件的兩個電極固定連接；補償端正對石墨加熱元件的一面上配打腰形孔，通過雙耳結構與石墨加熱元件的U型底端連接固定，另一端為螺栓桿；冷卻水箱外形為長方體，其一面設置有滑槽，與滑槽相鄰面設有螺栓桿，通過螺栓桿與絕緣機構的外側U型壁固定連接，通過滑槽與補償端的雙耳結構連接；補償端通過螺栓桿與石墨加熱元件的U型底部固定連接；安裝后主反射器、側反射器和石墨加熱元件呈平行設置；進水集水器內徑較大的水管接口為進水口，連接外部進出水管，內徑較小的6個水管接口分別與冷卻水箱、主反射器和2個側反射器、2個電源匯流機構的各個進水口通過軟管相連接，排水集水器內徑較大的水管接口與排水管相連，內徑較小的6個水管接口分別與電源匯流機構、冷卻水箱、主反射器和2個側反射器的各個出水口通過軟管相連接。

進一步，所述石墨加熱元件的U型臂間距不小于7mm。

進一步，所述兩個電源匯流機構的間距不小于5mm。

進一步，所述主反射器和側反射器采用拋光鋁板制造，面向石墨加熱元件的一側采用剖光鍍金處理。

進一步，所述絕緣機構采用膠木板材料加工。

本實用新型根據石墨加熱的使用特點，進行了石墨加熱器的模塊化設計：對石墨加熱元件進行了U型設計，便于多組加熱模塊的串聯；可拆卸的側反射器的設計，方便了加熱器模塊的多組聯合擴展使用，可以滿足平板、圓柱形、圓錐形等各種形狀和大小的物體的加熱需要；根據結構試驗需要組合拼裝成各種形狀，可提供的最大加熱熱流超過3000kW/m²，最大加熱熱流變化率超過200kW/m²/s，并可以按照設定的控制曲線進行精確控制，彌補了石英燈加熱器和國內現有石墨加熱器的不足，能夠滿足高熱流試驗的加熱需要。

附圖說明

圖1為石墨加熱器的俯視圖。

圖2為石墨加熱器的側視圖。

圖3為石墨加熱器的仰視圖。

圖4為電源匯流機構的剖視圖。