[發明專利]試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置及其設計方法

有效

• 申請號: 202011241662.X
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN113207198B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 梁迪;王肇喜;王通;周星光;陳浩;柳世靈;楊欽
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: H05B3/00
• 分類號: H05B3/00;H05B3/02;H05B3/06;H05B3/44
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 施穎杰

本發明公開了試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，包括：弧型石英燈、導引裝夾弧軌、加熱器框架、接線板、耐高溫隔熱工裝、試片裝夾位；弧型石英燈的瓷頭部位安裝定位于導引裝夾弧軌的孔位上，導引裝夾弧軌固定于加熱器框架上；弧型石英燈的引出線連接于接線板，接線板與動力電纜連接為弧型石英燈供電，待測試片安裝在試片裝夾位處。本發明提升熱流場均勻性的方法為：弧型石英燈安裝在導引裝夾弧軌上，形成一個曲面型燈陣，燈陣的曲面造型提高了燈陣與試片之間的角系數，從而提高了受熱面熱流場的均勻度。本發明通過設計結構簡單、易于加工制造的曲面型燈陣加熱器，提升了待測試片受熱面熱流場的均勻性和試片熱試驗的置信度，降低試驗成本。

技術領域

本發明涉及氣動熱模擬試驗領域，具體涉及一種試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置及其設計方法。

背景技術

石英燈加熱器是國內外熱試驗中廣泛采用的加熱元件。它通過在石英燈陣兩端施加電壓，使燈絲溫度升高進而向外輻射能量。之前多用平板型輻射加熱器開展試片級產品的氣動熱模擬試驗，輻射加熱器的燈陣多為直列型燈陣，到達試片表面的熱流具有一定的熱流不均勻度，這會影響試驗的置信度。因此，有必要設計出一種應用于試片級石英燈加熱器的熱流均勻性增強裝置用于提升加熱器的熱流均勻度，提升試片熱試驗的置信度，提升試片熱試驗的可靠性，降低試驗成本，促進試驗順利進行。

發明內容

本發明的目的在于提供試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置及其設計方法，提升加熱器的熱流均勻性。

為了達到上述的目的，本發明提供試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，包括：弧型石英燈1、導引裝夾弧軌2、加熱器框架3、接線板4、耐高溫隔熱工裝5、試片裝夾位6；

所述弧型石英燈1的瓷頭部位安裝定位于導引裝夾弧軌2的孔位上，導引裝夾弧軌2固定于加熱器框架3上；所述弧型石英燈1的引出線連接于接線板4，接線板4與動力電纜連接為弧型石英燈1供電，待測試片安裝在試片裝夾位6處；試片裝夾位6位于耐高溫隔熱工裝5的中心區域保證試片裝夾在燈陣中心。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述弧型石英燈1的燈管瓷頭部分為方形平口結構，燈管的背向側涂有高反射率陶瓷漆。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述導引裝夾弧軌2為月牙型造型，厚度為5mm，上面開有等間距的方形開口固定石英燈的瓷頭部分，實現弧型石英燈1的安裝固定。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述弧型石英燈1安裝在導引裝夾弧軌2上，形成了一個曲面型燈陣。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述加熱器框架3由鋼板焊接而成，其下端面開有通孔，通過螺栓能將其固定在地面平臺上。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述接線板4為黃銅板，其上開有螺紋孔用于安裝石英燈導線的引出端，接線板的下端開通孔處用于連接動力電纜。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述耐高溫隔熱工裝5為厚度30mm的硬質硅酸鋁陶瓷纖維隔熱板，耐高溫隔熱工裝5的耐溫能力大于1500℃。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置，其中，所述試片裝夾位6的周圍是耐高溫隔熱工裝5以保證待測試片邊界條件的隔熱性。

上述試片級石英燈加熱器熱流均勻性增強裝置的設計方法，其中，包括步驟如下：

將加熱元件石英燈設計成圓弧構型并通過導引裝夾弧軌2組裝成空間凹曲面型狀燈陣，提高燈管邊緣位置及邊緣燈管表面微元到試片表面微元的角系數，從而提高試片表面的熱流均勻性；

燈陣與試片之間的角系數是影響試片表面熱流均勻性的主要因素，燈陣微元表面dA₁到試片表面微元dA₂的角系數