CN108745425A - 用于空间环境模拟试验设备的温控底板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其解决了现有空间环境模拟试验设备用温控底板可靠性差、温度均匀性差、加工工艺难度大，成本高昂，以及采用铝合金和紫铜底板长期使用易引起表面变形和划痕，从而增大接触热阻影响传热的技术问题。所述温控底板包括工作面板、背板、进液口和出液口，所述背板上设有凹坑，所述背板通过凹坑与所述工作面板焊接，所述背板的边缘与所述工作面板封边焊接，形成封边焊缝，所述工作面板与所述背板之间形成夹层空间。本发明可广泛应用于空间环境模拟试验设备中。

Description

用于空间环境模拟试验设备的温控底板

技术领域

本发明涉及一种用于空间环境模拟试验设备的底板，尤其涉及一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板。

背景技术

空间环境模拟试验设备是模拟空间真空、冷黑和太阳辐照等空间环境效应的设备，底板是空间环境模拟试验设备中承载试件的平台，也是热沉的一种形式，其水平安装在真空腔体内。底板拥有自身的温度循环系统，介质从底板内的通道流过，根据所需温度调控底板温度的升降或保持。

现有的温控底板结构形式通常有三种，其一是在底板上开蛇形槽，通过将上底板和下底板密封组装，从而在底板内形成介质流动的通道，该类底板温度均匀性较好，但由于上底板和下底板在底板整个周边进行密封，密封难度大，尤其在真空环境下经过高低温交变循环后，极易发生泄漏，可靠性差；其二是工作面板与D形盘管真空钎焊焊接，D形盘管形成介质流动的通道，该类底板不易发生泄漏，但由于D型盘管的流程长，真空环境下易产生接触热阻，温度均匀性差；其三是镶嵌式结构，即在工作面板上开蛇形槽，将盘管镶嵌在工作面板的蛇形槽内，在盘管内形成介质流动的通道，这种方式加工工艺难度大，并且在底板运行过程中会产生热胀冷缩，导致盘管和蛇形槽之间存在一定的接触热阻和封闭空间的微渗漏，会影响真空性能，温度均匀性差。

现有结构形式的温控底板所用材质为铝合金或紫铜，铝合金或紫铜因其硬度较小，耐磨性差，其表面在长期使用过程中容易产生变形和划痕，从而增大接触热阻，影响传热，且加工工艺难度大，成本高昂。

发明内容

本发明针对现有空间环境模拟试验设备用温控底板可靠性差、温度均匀性差、加工工艺难度大，成本高昂，以及采用铝合金和紫铜底板长期使用易引起表面变形和划痕，从而增大接触热阻影响传热的技术问题，提供一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板，具有可靠性高、温度均匀性好、生产工艺简单、传热效果好且生产成本低。

为此，本发明的技术方案是，一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板，温控底板包括工作面板、背板、进液孔和出液孔；

背板上设有凹坑，背板通过凹坑与工作面板焊接，背板的边缘与工作面板封闭连接，工作面板与背板之间形成夹层空间。

优选的，背板的边缘与工作面板封边焊接，形成封边焊缝。

优选的，工作面板上设有导流结构，背板的边缘在工作面板的导流结构外侧与工作面板封边焊接。

优选的，导流结构为导流槽，导流槽设在工作面板的背面周边上。

优选的，凹坑成矩阵排列，凹坑与工作面板点焊连接。

优选的，背板上设有进液孔和出液孔，进液管和出液管分别焊接在进液孔和出液孔上。

优选的，工作面板、背板、进液管和出液管均为不锈钢材质。

本发明的有益效果是：

(1)由于工作面板背面上设有导流槽，背板的边缘在工作面板的导流槽外侧与工作面板封边焊接，形成封边焊缝，工作面板与背板之间形成夹层空间，背板与工作面板为点焊连接，既实现了底板内介质的均匀分流，又减小了焊接对底板造成的变形，焊接过程对底板工作区域带来的热变形小，保障了对底板平面度的要求；

(2)由于凹坑呈矩阵排列，凹坑与工作面板点焊，矩阵焊点形成的夹层空间使介质在其内部流态分布均匀合理，保证了底板温度均匀性优良；

(3)底板材质全部采用不锈钢，较铝合金或紫铜材质，解决了工作面长期使用出现的变形和划痕问题，在选材上满足底板工作面达到足够高平面度的要求，从而使底板传热效果优良；

(4)由于进液管和出液管分别焊接在进液孔和出液孔上，工作面板与背板的周边采用焊接密封方式，密封性能更好，可靠性得到显著提升；

(5)加工制造工艺简单，生产成本大幅下降。

附图说明

图1为本发明实施例的组装主视图；

图2为本发明实施例的组装侧视图；

图3为本发明实施例中图2的A-A剖视图；

图4为本发明实施例工作面板的主视图；

图5为本发明实施例中图4的B-B剖视图；

图6为本发明实施例背板的主视图；

图7为本发明实施例中图6的C-C剖视图。

图中符号说明：

1.工作面板；2.导流槽；3.背板；4.凹坑；5.进液孔；6.出液孔；7.焊点；8.进液管；9.出液管；10.封边焊缝。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板，如图1～7所示，包括工作面板1、背板3、进液管8和出液管9。

工作面板1尺寸规格为1400mm×800mm×6mm，在工作面板1的背面，沿其四周开2mm～3mm深的导流槽2，背板3尺寸规格为1320mm×720mm×1mm，背板3是在平板上压出呈矩阵排列的凹坑4形成的，凹坑4直径10mm～20mm，深3～6mm，凹坑4间距60mm～120mm。以上工作面板1、导流槽2、背板3、凹坑4尺寸之间的比例关系可以更好的适应介质在夹层空间中的流动，有利于保证底板的温度均匀性。

背板3附在工作面板1的背面，在凹坑4底部背面与工作面板1的背面点焊连接，形成矩阵焊点7；背板3的四周边在工作面板1的导流槽2外侧与工作面板1封边焊接，形成封边焊缝10，从而在底板上形成介质流动的夹层空间。背板上对角线两端开进液孔5和出液孔6，进液管8和出液管9分别焊接在进液孔5和出液孔6上。

介质通过进液管8流入底板后，通过导流槽2有效分流，由于焊点呈矩阵排列，使得介质经分流后充满并均匀流经整个底板的夹层空间，最后由出液管9流出，从而保证底板工作区域内的温度均匀性。

工作面板1上导流槽2的宽度为5mm～30mm，工作面板1上开导流槽2的目的之一是避免背板3与工作面板1的封边焊接引起工作面板1的过度变形，满足底板工作面达到足够高平面度的要求；目的之二是起到分流作用，有利于介质充满并均匀流经底板的整个夹层空间，从而保证底板工作区域内的温度均匀性。

工作面板1与背板3之间点焊连接，在保证了底板承压能力的同时，能尽可能减小焊接对工作面板1带来的热变形。

工作面板1、背板3、进液管8和出液管9均为不锈钢材质，解决了工作面长期使用出现的变形和划痕问题，在选材上满足底板工作面达到足够高平面度的要求，从而使底板传热效果优良。

底板组件之间的焊接全部采用氩弧焊接。

底板内流通的介质可以是导热油、气氮或其他介质。

本发明的温控底板在机械制冷系统或冷氮气系统冷却的条件下，-70℃～+135℃温度范围内，温度特性测试结果如下：

在热流密度为280W/m²条件下，底板整体温度均匀性为＜±2K。

以上测试结果显示，本发明的温控底板相比于传统的底板，在降低了生产成本、简化了生产工艺的情况下，还提高了温度均匀性，并且传热效果更好。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (7)

1.一种用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征是，所述温控底板包括工作面板、背板、进液孔和出液孔；

所述背板上设有凹坑，所述背板通过凹坑与所述工作面板焊接，所述背板的边缘与所述工作面板封闭连接，所述工作面板与所述背板之间形成夹层空间。

2.根据权利要求1所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述背板的边缘与所述工作面板封边焊接，形成封边焊缝。

3.根据权利要求2所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述工作面板上设有导流结构，所述背板的边缘在所述工作面板的导流结构外侧与所述工作面板封边焊接。

4.根据权利要求3所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述导流结构为导流槽，所述导流槽设在工作面板的背面周边上。

5.根据权利要求1所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述凹坑成矩阵排列，所述凹坑与所述工作面板点焊连接。

6.根据权利要求1所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述背板上设有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管分别焊接在所述进液孔和所述出液孔上。

7.根据权利要求6所述的用于空间环境模拟试验设备的温控底板，其特征在于，所述工作面板、所述背板、所述进液管和所述出液管均为不锈钢材质。