CN104595863A - 用于真空低温环境下的红外灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空低温环境下的红外灯具,包括红外灯架和红外灯，红外灯架包括灯座、反射罩、横担、灯杆和卡块，两个灯座机械固定在纵长横担的两端，纵长横担的中部上端机械固定反射座并通过反射座支撑反射罩，纵长横担底部中央支撑在灯杆顶部，灯杆插设在U形卡块的内部空腔中并通过横向穿过U形卡块内部空腔的灯阵支架将灯阵支架侧面插设的灯杆紧固。本发明通过灯座内部设计了弹簧弹珠卡扣结构，简化红外灯的安装过程，利用辅助安装卡具将红外灯的耳片卡入灯座内，即完成了红外灯的安装。

Description

用于真空低温环境下的红外灯具

技术领域

本发明属于航天器地面试验技术领域，具体涉及一种应用于真空热环境试验中的红外灯具,为红外灯提供真空低温环境下可靠、便捷的固定及电连接方法。

背景技术

在空间环境模拟试验中，常用红外灯阵来模拟航天器外热流，其优点是：安装灵活，对复杂外形有一定的适应能力；响应速度快；能适应航天器瞬变热流和瞬变温度的模拟；对航天器的阻挡系数小；可以适应航天器进入地球阴影区的热流模拟，并可以多次使用。

通常，一个红外灯阵由数十个或上百个红外灯组成，每一只红外灯需通过灯具固定在灯架上，并与供电线路进行连接。每只红外灯在使用约500小时后需要进行更换。在真空低温环境下，灯具需保证与红外灯可靠的电接触，并适应红外灯通电与断电两种状态下热胀冷缩变形量(高达1000℃以上的温差)，防止红外灯因应力出现损坏或破裂；同时，红外灯及灯具的安装应简单、便捷，以满足频繁更换的需求。

目前所使用的红外灯架为整体焊接结构，灯杆与横担采用焊接方式，在真空低温环境下存在开焊的风险；目前红外灯的固定采用卡箍固定方式，即用螺钉螺母将卡箍扣住红外灯管，并固定在横担上，这种硬连接方式在真空低温环境下易使得红外灯管受到应力而爆裂；目前所使用的红外灯与导线的电连接方式采用冷压端子压接方式，每次更换红外灯都需减掉一部分导线重新压接，对导线造成不可逆的损伤，并且，这种压接的电连接方式可靠性差，在真空低温环境下易出现压接处断裂导致红外灯断路的情况。本发明有效地避免了目前红外灯具架的缺点与不足，提高红外灯的固定及电连接的可靠性，简化了红外灯的更换工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种空间环境模拟试验的红外灯具，该灯具不仅确保红外灯与灯具可靠固定，还要防止在真空低温环境下因红外灯热胀冷缩变形而产生的应力对红外灯的影响，并提供便捷的安装方式。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

用于真空低温环境下的红外灯具,包括红外灯架和红外灯，红外灯架包括灯座、反射罩、横担、灯杆和卡块，两个灯座机械固定在纵长横担的两端，纵长横担的中部上端机械固定反射座并通过反射座支撑反射罩，纵长横担底部中央支撑在灯杆顶部，灯杆插设在U形卡块的内部空腔中并通过横向穿过U形卡块内部空腔的灯阵支架将灯阵支架侧面插设的灯杆紧固。

其中，U形卡块、灯阵支架、灯杆依次通过元宝螺钉紧固连接。

其中，灯座为一整体铜块，与横担之间用上下陶瓷垫片进行绝缘，灯座内开设一条弧形的红外灯安装口，可将红外灯电极插入红外灯安装口内。

其中，红外灯安装口呈向下弧形，防止红外灯左右移动，红外灯安装口的开口长度比电极长4mm，给红外灯在真空低温环境下的热胀冷缩留有余量，防止电极的膨胀对灯管产生挤压。

其中，灯座内靠近红外灯安装口外侧开设小孔一，小孔一内放置弹簧，弹簧上顶不锈钢球，使得不锈钢球的水平中心线位于红外灯安装口处。

其中，小孔一附近沿着灯座固定螺钉轴线还设置有灯座固定螺钉孔，该孔内同样顶有一弹簧和一不锈钢球，不锈钢球的顶端位于弧形红外灯安装口处，在电极完全插入后，不锈钢球依靠弹簧作用力顶住电极前端，对红外灯电极二次固定，形成灯座与电极间的二次稳定接触。

其中，；灯座上开有灯座引线安装孔，用六角螺钉安装引线连接端子，形成红外灯与供电线路的电连接。

其中，红外灯杆与横担之间采用卡扣式连接，用内六角螺钉固定。

其中，“U”型卡块包括卡块、压板和元宝螺钉，红外灯杆穿过“U”型卡块，用内六角螺钉顶紧灯杆，形成灯杆与卡块的稳定固定，保证卡块与灯杆的垂直，元宝螺钉穿过“U”卡块顶部后与压板铆接成一整体，但元宝螺钉可单独转动，转动螺钉使得压板向下移动，完成卡块与红外灯架固定。

本发明通过灯座内部设计了弹簧弹珠卡扣结构，简化红外灯的安装过程，利用辅助安装卡具将红外灯的耳片卡入灯座内，即完成了红外灯的安装。双保险的弹珠在弹力的作用下实现红外灯与灯座的稳定可靠电接触，适应常压及真空低温工作环境；同时，灯座与红外灯的电触片为活动连接，能有效避免高低温环境下由于材料热膨胀不一致对红外灯造成的应力，有效延长红外灯的使用寿命。本发明的红外灯具架有着稳定可靠、红外灯安装便捷、更加适合真空低温环境使用的技术特点。

附图说明

图1为本发明的红外灯具中红外灯架的结构示意图；

其中，1为反射罩；2为灯座；3为横担，4为灯杆；5为“U”型卡块；5为灯阵支架。

图2为本发明的红外灯具中灯座的结构示意图；

其中，21为灯座；22为5mm小球；23为导线安装孔；24为红外灯安装孔；25为5.5mm小球；26为弹簧；27为陶瓷垫片1；28为陶瓷垫片2；29为灯座固定螺钉。

图3为本发明的红外灯具中红外灯的结构示意图；

其中，31为灯管；32为长孔；33为耳片；34为灯头。

图4为本发明的红外灯具中灯杆的结构示意图；

其中，41为横担；42为固定螺钉；43为加强筋；44为灯杆。

图5为本发明的红外灯具中“U”型卡块的结构示意图；

其中，51为元宝螺钉；52为压板；53为灯阵支架；54为灯杆；55为“U”型卡块。

图6为本发明的红外灯具中红外灯安装钥匙示结构示意图。

其中，61为手环；62为前端；63为后端。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面结合附图通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参见图1，图1是用于真空低温环境下的红外灯具中红外灯架的示意图，该红外灯架包括反射罩1、灯座2、横担3、灯杆4和“U”型卡块5。两个灯座1机械固定在纵长横担3的两端，纵长横担3的中部上端机械固定反射座并通过反射座支撑反射罩2，纵长横担3底部中央支撑在灯杆4顶部，灯杆4插设在U形卡块5的内部空腔中并通过横向穿过U形卡块5内部空腔的灯阵支架将灯阵支架6侧面插设的灯杆4紧固。其中在红外灯架装配过程中，首先将灯杆4用M4螺钉固定在横担3的中心。随后，在横担3上固定反射座和反射罩2，横担的反射座安装孔内攻丝，反射罩2两端各用一个M3螺钉穿过反射座直接安装在横担3上。最后在横担两端安装灯座，在灯座底部的安装孔内攻丝，用M6螺钉从横担两端底部将灯座固定。

在一实施方式中，在除灯座安装以外的所有螺钉与横担的连接部分，都需有陶瓷制垫片隔离。

在一实施方式中，在灯座与横担之间，螺钉与横担之间都用陶瓷垫片进行隔离，防止红外灯横担及灯杆上有电流通过。

其中，参见图2，图2是本发明的红外灯具中灯座的结构示意图，该灯座包括灯座21、5mm小球22、导线安装孔23、红外灯安装口24、5.5mm小球25、弹簧26、陶瓷垫片127、陶瓷垫片228、灯座固定螺钉29。灯座21为一整体铜块用螺钉固定在横担上部，与横担之间用陶瓷垫片127进行隔离。灯座内开一条弧形红外灯安装口24，可将红外灯电极插入红外灯安装口24内。红外灯安装口呈向下弧形，可以防止红外灯左右移动，同时安装口的开口长度比电极长4mm，给红外灯在真空低温环境下的热胀冷缩留有余量，防止电极的膨胀对灯管产生挤压,导致灯管碎裂。灯座内靠近红外灯安装口外侧开一直径为5.6mm的孔，孔内放置一弹簧26，弹簧26上顶一颗直径为5.5mm的不锈钢球25，使得小球水平中心线位于红外灯安装口处。小球顶部灯座开一直径为3.2mm的通孔直到灯座顶部，可以用专用辅助安装钥匙(图6)从灯座顶部按下5.5mm小球25同时保证小球不会从灯座顶部弹出。在红外灯安装过程中，用红外灯辅助安装钥匙将5.5mm小球按到安装口以下，将红外灯耳片别入安装口内，将辅助安装工具拔开，小球依靠弹簧的作用力顶住电极，达到对红外灯的固定。红外灯电极上留有5mm宽长槽，小球可以顶过电极长槽，防止红外灯的前后移动。灯座与横担之间用M6内六角螺钉连接固定，灯座固定螺钉孔(孔2)内同样顶有一个弹簧和一个直径为5mm的不锈钢球，小球顶端位于弧形红外灯安装口处，在电极完全插入后，5mm不锈钢球依靠弹簧作用力顶住电极前端，对红外灯电极二次固定，形成灯座与电极间的二次稳定接触；灯座上开有灯座引线安装孔，用M4内六角螺钉安装引线连接端子，形成红外灯与供电线路的电连接。在引线通电后，灯座与红外灯构成通电回路，在陶瓷垫片的电隔离作用，横担、灯杆、反射罩、红外灯阵架不会导电，避免短路及安全问题的出现。在更换红外灯时，只需使用辅助安装工具将红外灯从灯座中取出，卡入新灯即可，更换过程极为便利。

其中，参见图3，图3是本发明的红外灯具中红外灯的结构示意图，该红外灯包括灯管31、长孔32、耳片33、灯头34。

其中，参见图4，图4是本发明的红外灯具中灯杆的结构示意图，该灯杆包括固定螺钉42、灯杆44。横担41上开M4螺钉孔、灯杆44前端开M4螺钉孔、灯杆44正交插入加强筋43中，并用固定螺钉42对横担41与灯杆44进行固定，能保证灯杆与横担的垂直度及连接强度。

其中，参见图5，图5是本发明的红外灯具中“U”型卡块的结构示意图，该“U”型卡块包括M8元宝螺钉51、压板52、卡块55。红外灯杆穿过“U”型卡块，用M3内六角螺钉顶紧灯杆，形成灯杆与卡块的稳定固定，保证卡块与灯杆的垂直。M8元宝螺钉穿过“U”卡块顶部后与压板铆接成一整体，但元宝螺钉依然可以单独转动。转动螺钉使得压板向下移动，完成卡块与红外灯架固定。依靠压板的平整度保证卡块与红外灯架垂直。在红外灯架安装在灯阵架过程中，首先将M8螺钉连接的压板拧至距离“U”型端口最远处，将卡块沿“U”型槽方向套在灯阵架的方钢上，将红外灯杆穿过卡块端部的过孔，用M3螺钉拧紧固定。随后拧紧M8螺钉，用压板顶紧灯阵架完成红外灯架在灯阵架的固定。整个安装过程操作人员徒手就能完成，无需其他工具。同时，很好的保证了红外灯架与灯杆的正交关系。松开螺钉，可以沿灯杆方向和红外灯架两个维度上进行调节，快速调整红外灯位置，满足真空热试验需求。

其中，参见图6是红外灯安装钥匙示意图。红外灯安装钥匙包括手环61、前端62、后端63。

本发明红外灯具红外灯安装及电装便捷，能够有效抵抗真空低温环境所造成的红外灯变形所产生的应力，并有效保证红外灯、灯杆、灯阵支架三者的安装正交关系。使得红外灯在真空热试验过程中的可靠性大大提高。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.用于真空低温环境下的红外灯具,包括红外灯架和红外灯，红外灯架包括灯座、反射罩、横担、灯杆和卡块，两个灯座机械固定在纵长横担的两端，纵长横担的中部上端机械固定反射座并通过反射座支撑反射罩，纵长横担底部中央支撑在灯杆顶部，灯杆插设在U形卡块的内部空腔中并通过横向穿过U形卡块内部空腔的灯阵支架将灯阵支架侧面插设的灯杆紧固。

2.如权利要求1所述的红外灯具，其中，U形卡块、灯阵支架、灯杆依次通过元宝螺钉紧固连接。

3.如权利要求2所述的红外灯具，其中，灯座为一整体铜块，与横担之间用上下陶瓷垫片进行绝缘，灯座内开设一条弧形的红外灯安装口，可将红外灯电极插入红外灯安装口内。

4.如权利要求1所述的红外灯具，其中，红外灯安装口呈向下弧形，防止红外灯左右移动，红外灯安装口的开口长度比电极长4mm，给红外灯在真空低温环境下的热胀冷缩留有余量，防止电极的膨胀对灯管产生挤压。

5.如权利要求4所述的红外灯具，其中，灯座内靠近红外灯安装口外侧开设小孔一，小孔一内放置弹簧，弹簧上顶不锈钢球，使得不锈钢球的水平中心线位于红外灯安装口处。

6.如权利要求5所述的红外灯具，其中，小孔一附近沿着灯座固定螺钉轴线还设置有灯座固定螺钉孔，该孔内同样顶有一弹簧和一不锈钢球，不锈钢球的顶端位于弧形红外灯安装口处，在电极完全插入后，不锈钢球依靠弹簧作用力顶住电极前端，对红外灯电极二次固定，形成灯座与电极间的二次稳定接触。

7.如权利要求1所述的红外灯具，其中，灯座上开有灯座引线安装孔，用六角螺钉安装引线连接端子，形成红外灯与供电线路的电连接。

8.如权利要求1所述的红外灯具，其中，红外灯杆与横担之间采用卡扣式连接，用内六角螺钉固定。

9.如权利要求1所述的红外灯具，其中，“U”型卡块包括卡块、压板和元宝螺钉，红外灯杆穿过“U”型卡块，用内六角螺钉顶紧灯杆，形成灯杆与卡块的稳定固定，保证卡块与灯杆的垂直，元宝螺钉穿过“U”卡块顶部后与压板铆接成一整体，但元宝螺钉可单独转动，转动螺钉使得压板向下移动，完成卡块与红外灯架固定。