CN106162950A - 一种u型石墨加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导弹等高速飞行器结构热试验领域，具体涉及一种U型石墨加热器，目的是解决在地面热试验中，现有的加热装置加热效果差的问题。其特征在于，它包括U型石墨加热元件、U型反射器、绝缘子、电极、固定螺钉和铜螺母；绝缘子和铜螺母安装在电极的下部；电极通过绝缘子和铜螺母与U型反射器固定连接；U型石墨加热元件通过固定螺钉固定在电极的上部。本发明根据石墨材料能够进行机械精细加工的特点，利用石墨的超高温加热特性，设计了能够对U型结构进行加热的U型石墨加热器，避免了普通石墨加热器存在的加热盲区，更准确的模拟了结构经受的热载荷环境。
Description
技术领域
本发明属于导弹等高速飞行器结构热试验领域，具体涉及一种U型石墨加热器。
背景技术
在地面热试验中，通常的加热方式是采用石英灯或石墨加热方式。使用石英灯作为辐射加热元件，其优点是成本低、寿命长、时间常数较小，比较合适模拟飞行器的气动加热，包括针对石英灯的辅助设计技术、控制算法等也比较成熟。但石英灯的加热能力受到本体耐温的限制，一般情况下，使用在加热温度不超过1300℃的条件下。
石墨加热器具有更高的加热能力，能够实现2000℃以上温度。随着超高速飞行器的发展，结构表面温度可达2000℃，因此，石墨加热器的应用越来越广泛，并逐步显示了不可替代的作用。
通常，石墨加热器是由多个长条形加热元件组合成所需的形状进行加热。由于每个石墨加热元件的电极连接部位都为不发热区域，因此拼装成的加热器都存在着加热盲区，尤其是对于复杂结构，盲区效应更为明显，影响加热效果。
发明内容
本发明的目的是解决在地面热试验中，现有的加热装置加热效果差的问题，提供了一种避免加热器空间干涉和加热盲区的U型石墨加热器。
本发明是这样实现的：
一种U型石墨加热器，包括U型石墨加热元件、U型反射器、绝缘子、电极、固定螺钉和铜螺母；绝缘子和铜螺母安装在电极的下部；电极通过绝缘子和铜螺母与U型反射器固定连接；U型石墨加热元件通过固定螺钉固定在电极的上部。
如上所述的U型石墨加热元件包括电极连接端头和U型等截面发热体；U型等截面发热体整体为倒“U”形；电极连接端头共有两个，分别固定在U型等截面发热体下端的外侧；电极连接端头通过固定螺钉固定在电极的上部。
如上所述的U型石墨加热元件采用等静压石墨加工。
如上所述的U型反射器包括U型主体、水管接头和固定幅边；U型主体为中空结构，横截面为倒“U”形，倒“U”形的下端分别向外侧延伸出沿水平方向布置的板；U型主体前端为小端，后端为大端；水管接头焊接在U型主体的两侧；固定幅边共有两个，分别固定在U型主体的小端和大端；固定幅边上设置有安装孔；电极安装孔开设在U型主体沿水平方向布置的板上。
如上所述的U型反射器外表面抛光处理，表面粗糙度0.8；U型主体采用铝板焊接成型。
如上所述的绝缘子采用陶瓷材料制成。
如上所述的电极包括上部的一个水冷块和下部的两个电极杆；水冷块和电极杆均为中空管状结构；水冷块上端设置有螺纹孔，用于固定U型石墨加热元件；电极杆固定在水冷块的下端；电极杆设置有外螺纹，绝缘子和铜螺母套装在外螺纹上；电极杆通过绝缘子和铜螺母固定在U型反射器的电极安装孔上。
如上所述的电极采用铜材料制成。
如上所述的U型反射器共有一个，U型石墨加热元件共有二十二个，电极共有四十四个，固定螺钉共有四十四个，绝缘子和铜螺母各有一百七十六个；U型主体沿水平方向布置的板上共设置有八十八个电极安装孔，共二十二排，每排四个，每排上两个相邻的电极安装孔对应一个电极的安装，每排电极安装孔都为等距离平行分布。
本发明的有益效果是：
本发明包括U型石墨加热元件、U型反射器、绝缘子、电极、固定螺钉和铜螺母。本发明根据石墨材料能够进行机械精细加工的特点，利用石墨的超高温加热特性，设计了能够对U型结构进行加热的U型石墨加热器，避免了普通石墨加热器存在的加热盲区，更准确的模拟了结构经受的热载荷环境。本发明可以作为石墨加热器设计的通用方法，根据不同结构的特点，设计与之相适应的加热器，实现了飞行器结构2000℃的加热。
附图说明
图1是本发明的一种U型石墨加热器的结构示意图；
图2是本发明的一种U型石墨加热器的剖视图；
图3是本发明的一种U型石墨加热器的石墨加热元件的剖视图；
图4是本发明的一种U型石墨加热器的U型反射器的主视图；
图5是本发明的一种U型石墨加热器的U型反射器的俯视图；
图6是本发明的一种U型石墨加热器的电极的剖视图。
其中：1.U型石墨加热元件，2.U型反射器，3.绝缘子，4.电极，5.固定螺钉，6.铜螺母，7.电极连接端头，8.U型等截面发热体，9.U型主体，10.水管接头，11.固定幅边，12.电极安装孔，13.水冷块，14.电极杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1和图2所示，一种U型石墨加热器，包括U型石墨加热元件1、U型反射器2、绝缘子3、电极4、固定螺钉5和铜螺母6。绝缘子3和铜螺母6安装在电极4的下部。电极4通过绝缘子3和铜螺母6与U型反射器2固定连接。U型石墨加热元件1通过固定螺钉5固定在电极4的上部。
如图3所示，U型石墨加热元件1包括电极连接端头7和U型等截面发热体8。U型等截面发热体8整体为倒“U”形。电极连接端头7共有两个，分别固定在U型等截面发热体8下端的外侧。电极连接端头7通过固定螺钉5固定在电极4的上部，两个电极4分别作为U型石墨加热元件1的正负极。U型石墨加热元件1采用等静压石墨加工。
如图4和图5所示，U型反射器2包括U型主体9、水管接头10和固定幅边11。U型主体9为中空结构，中空部分用于容纳冷却水，横截面为倒“U”形，倒“U”形的下端分别向外侧延伸出沿水平方向布置的板。U型主体9前端为小端，后端为大端。U型主体9采用铝板焊接成型。水管接头10焊接在U型主体9的两侧，实现冷却水的进出功能。固定幅边11共有两个，分别固定在U型主体9的小端和大端。固定幅边11上设置有安装孔，用于对U型反射器2实行支撑。U型反射器2外表面抛光处理，表面粗糙度0.8。进行抛光处理的作用是减少U型反射器2吸收的热量，增加反射效果。电极安装孔12开设在U型主体9沿水平方向布置的板上，用于安装电极4。
绝缘子3采用陶瓷材料制成，其作用是将电极4与U型反射器2之间进行绝缘。
电极4包括上部的一个水冷块13和下部的两个电极杆14。水冷块13和电极杆14均为中空管状结构，内部容纳冷却水。水冷块13上端设置有螺纹孔，用于固定U型石墨加热元件1。电极杆14固定在水冷块13的下端。电极杆14设置有外螺纹，绝缘子3和铜螺母6套装在外螺纹上。电极杆14通过绝缘子3和铜螺母6固定在U型反射器2的电极安装孔12上。电极4采用铜材料制成。
在本实施例中，U型反射器2共有一个，U型石墨加热元件1共有二十二个，电极4共有四十四个，固定螺钉5共有四十四个，绝缘子3和铜螺母6各有一百七十六个。U型主体9沿水平方向布置的板上共设置有八十八个电极安装孔12，共二十二排，每排四个，每排上两个相邻的电极安装孔12对应一个电极4的安装，每排电极安装孔12都为等距离平行分布。
U型石墨加热器的整体安装过程如下：
第一步，在每个电极4上的每根电极杆14按顺序分别安装上一个铜螺母6和一个绝缘子3。
第二步，将电极4逐个安装到U型反射器2的电极安装孔12内，电极4上的螺纹孔位于内侧，调整各电极4的高度达到一致或设定高度。
第三步，每个电极4上再次按顺序分别安装一个绝缘子3和一个铜螺母6，并将铜螺母6旋紧。
第四步，利用固定螺钉5将U型石墨加热元件1固定在相应的电极4上，安装完成后每个U型石墨加热元件1都为等距离平行分布。
本发明包括U型石墨加热元件1、U型反射器2、绝缘子3、电极4、固定螺钉5和铜螺母6。本发明根据石墨材料能够进行机械精细加工的特点，利用石墨的超高温加热特性，设计了能够对U型结构进行加热的U型石墨加热器，避免了普通石墨加热器存在的加热盲区，更准确的模拟了结构经受的热载荷环境。本发明可以作为石墨加热器设计的通用方法，根据不同结构的特点，设计与之相适应的加热器，实现了飞行器结构2000℃的加热。
Claims (9)
1.一种U型石墨加热器，其特征在于：它包括U型石墨加热元件(1)、U型反射器(2)、绝缘子(3)、电极(4)、固定螺钉(5)和铜螺母(6)；绝缘子(3)和铜螺母(6)安装在电极(4)的下部；电极(4)通过绝缘子(3)和铜螺母(6)与U型反射器(2)固定连接；U型石墨加热元件(1)通过固定螺钉(5)固定在电极(4)的上部。
2.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的U型石墨加热元件(1)包括电极连接端头(7)和U型等截面发热体(8)；U型等截面发热体(8)整体为倒“U”形；电极连接端头(7)共有两个，分别固定在U型等截面发热体(8)下端的外侧；电极连接端头(7)通过固定螺钉(5)固定在电极(4)的上部。
3.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的U型石墨加热元件(1)采用等静压石墨加工。
4.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的U型反射器(2)包括U型主体(9)、水管接头(10)和固定幅边(11)；U型主体(9)为中空结构，横截面为倒“U”形，倒“U”形的下端分别向外侧延伸出沿水平方向布置的板；U型主体(9)前端为小端，后端为大端；水管接头(10)焊接在U型主体(9)的两侧；固定幅边(11)共有两个，分别固定在U型主体(9)的小端和大端；固定幅边(11)上设置有安装孔；电极安装孔(12)开设在U型主体(9)沿水平方向布置的板上。
5.根据权利要求4所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的U型反射器(2)外表面抛光处理，表面粗糙度0.8；U型主体(9)采用铝板焊接成型。
6.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的绝缘子(3)采用陶瓷材料制成。
7.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的电极(4)包括上部的一个水冷块(13)和下部的两个电极杆(14)；水冷块(13)和电极杆(14)均为中空管状结构；水冷块(13)上端设置有螺纹孔，用于固定U型石墨加热元件(1)；电极杆(14)固定在水冷块(13)的下端；电极杆(14)设置有外螺纹，绝缘子(3)和铜螺母(6)套装在外螺纹上；电极杆(14)通过绝缘子(3)和铜螺母(6)固定在U型反射器(2)的电极安装孔(12)上。
8.根据权利要求1所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的电极(4)采用铜材料制成。
9.根据权利要求4所述的U型石墨加热器，其特征在于：所述的U型反射器(2)共有一个，U型石墨加热元件(1)共有二十二个，电极(4)共有四十四个，固定螺钉(5)共有四十四个，绝缘子(3)和铜螺母(6)各有一百七十六个；U型主体(9)沿水平方向布置的板上共设置有八十八个电极安装孔(12)，共二十二排，每排四个，每排上两个相邻的电极安装孔(12)对应一个电极(4)的安装，每排电极安装孔(12)都为等距离平行分布。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161123 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |