CN110927775A - 一种etg用模块化电加热模拟热源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ETG用模块化电加热模拟热源，包括至少两个堆叠的模块；所述模块包括模块盒和设置在所述模块盒内的电加热单元；所述电加热单元外部包裹有隔热层；所述电加热单元包括包壳、线圈保持螺纹管和电阻丝螺旋线圈；所述线圈保持螺纹管安装于包壳内部；所述电阻丝螺旋线圈安装于所述线圈保持螺纹管内且所述线圈保持螺纹管设置有与所述电阻丝螺旋线圈配合的内螺纹。本发明的有益效果如下：本发明通过采用螺旋线圈模拟放射源进行发热，保证了电加热单元热流路径与放射源燃料芯块单体热流路径基本相同，表面温度分布基本一致，整体温度分布也基本一致，代替放射源来测试验证发电器性能，大大降低了前期研究成本，加快了研究进度。
Description
技术领域
本发明属于核工业领域，具体涉及一种ETG用模块化电加热模拟热源。
背景技术
深空探测领域对放射性同位素热电发电器有着迫切的需求。其中放射性同位素是发电器的能量来源。其中大功率发电器源需要数千瓦放射源。数量如此之多的放射源被设计成模块化结构，由多个模块堆叠而成。由于放射性同位素热源极其昂贵且数量极其稀少，在发电器研究前期没有也不可能有足够数量的放射性同位素为其服务。因此需要采用模拟热源作为代替放射源来模拟其热输出以验证发电器设计是否合理，性能是否满足要求。
目前的现有技术中并不存在适宜的模拟热源。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种ETG用模块化电加热模拟热源，该热源能够模拟高温放射源热输出，代替放射源来验证发电器设计是否合理，性能是否满足要求。
本发明的技术方案如下：
一种ETG用模块化电加热模拟热源，包括至少两个堆叠的模块；所述模块包括模块盒和设置在所述模块盒内的电加热单元；所述电加热单元外部包裹有隔热层；所述电加热单元包括包壳、线圈保持螺纹管和电阻丝螺旋线圈；所述线圈保持螺纹管安装于包壳内部；所述电阻丝螺旋线圈安装于所述线圈保持螺纹管内且所述线圈保持螺纹管设置有与所述电阻丝螺旋线圈配合的内螺纹。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述包壳包括钨制内壳和不锈钢外壳。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述电阻丝螺旋线圈的上下端面引出接线。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述接线的圆柱面表面设置有螺纹，属于不同模块的电阻丝螺旋线圈的接线能够通过电连接柱连接；所述电连接柱设置有与所述接线的螺纹配合的内螺纹。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述电连接柱的材质为钨。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述电阻丝螺旋线圈由HRE铁铬铝电阻丝绕至而成；其螺距与所述线圈保持螺纹管的内螺纹螺距配合。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述电阻丝螺旋线圈的上下端均设置有绝缘板。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，所述模块盒上设置有定位结构。
进一步地，上述的ETG用模块化电加热模拟热源，每个模块盒内设置有至少两个电加热单元。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过采用螺旋线圈模拟放射源进行发热，保证了电加热单元热流路径与放射源燃料芯块单体热流路径基本相同，表面温度分布基本一致，整体温度分布也基本一致，代替放射源来测试验证发电器性能，大大降低了前期研究成本，加快了研究进度；
2、电阻丝螺旋线圈采用耐高温的HRE电阻丝，可承受的表面负荷大，高温寿命长，保证了模块的长寿命；
3、螺旋线圈旋进线圈保持管内螺纹，避免了线圈相邻线之间的接触短路，消除了高温下电阻丝由于热塑性而下坠的可能，保证了线圈发热均匀，与放射源燃料芯块相近。
附图说明
图1为本发明的ETG用模块化电加热模拟热源的结构示意图。
图2为本发明的电加热单元的结构示意图。
上述附图中，1、模块盒端盖；2、隔热层上端盖；3、绝缘管；4、定位销钉；5、隔热层筒体；6、隔热层下端盖；7、模块盒主体；8、电连接柱；9、外壳上半壳；10、内壳上半壳；11、上绝缘片；12、电阻丝螺旋线圈；13、线圈保持螺纹管；14、下绝缘片；15、内壳下半壳；16、外壳下半壳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种ETG用模块化电加热模拟热源，包括至少两个堆叠的模块；所述模块包括模块盒和设置在所述模块盒内的电加热单元。模块盒包括模块盒主体7和模块盒端盖1，端盖数量与电加热单元数量相符合；每个模块盒内设置有至少两个电加热单元，优选为4个。所述电加热单元外部包裹有隔热层。隔热层包括隔热层筒体5、隔热层上端盖2和隔热层下端盖6。
如图2所示，所述电加热单元包括包壳、线圈保持螺纹管13和电阻丝螺旋线圈12；所述线圈保持螺纹管13安装于包壳内部；所述电阻丝螺旋线圈12安装于所述线圈保持螺纹管13内且所述线圈保持螺纹管13设置有与所述电阻丝螺旋线圈12配合的内螺纹。所述线圈保持螺纹管13的内螺纹牙型为矩形，其螺距与电阻丝螺旋线圈12相配，这就可以将电阻丝螺旋线圈12旋进线圈保持管里面，起着固定线圈的作用，而且将电阻丝螺旋线圈12相邻线之间隔开防止短路。
电加热单元外部尺寸与模拟源燃料芯块单体相等。包壳包括钨制内壳和不锈钢外壳。钨制内壳和不锈钢外壳分别与放射源燃料芯块单体的内层包壳和外层包壳热导率接近。所述内壳包括内壳上半壳10和内壳下半壳15；同理，外壳包括外壳上半壳9和外壳下半壳16。
所述电阻丝螺旋线圈12的上下端面引出接线。所述接线的圆柱面表面设置有螺纹，属于不同模块的电阻丝螺旋线圈12的接线能够通过电连接柱8连接；所述电连接柱8设置有与所述接线的螺纹配合的内螺纹。电连接柱8外侧还套有绝缘管3。
本实施例中，电阻丝螺旋线圈12由HRE铁铬铝电阻丝绕至而成；其螺距与所述线圈保持螺纹管13的内螺纹螺距配合。所述电连接柱8的材质为钨，电阻远远小于电阻丝线圈。电连接柱8将上下相邻的电阻丝螺旋线圈12螺纹连接在一起，接触电阻远远小于电阻丝本体，且接线柱将上下电阻丝螺旋线圈12的接线部分完全包围，这就使得电加热单元的电阻绝大部分在线圈螺旋部分。
在本实施例中，电阻丝螺旋线圈12的上下端均设置有绝缘板(上绝缘片11和下绝缘片14)。模块盒上设置有定位结构，所述定位结构为相互配合的定位销钉和定位孔。
本发明通过采用螺旋线圈模拟放射源进行放热，保证了电加热单元热流路径与放射源燃料芯块单体热流路径基本相同，表面温度分布基本一致，整体温度分布也基本一致，代替放射源来测试验证发电器性能，大大降低了前期研究成本，加快了研究进度；电阻丝螺旋线圈12采用耐高温的HRE电阻丝，可承受的表面负荷大，高温寿命长，保证了模块的长寿命；螺旋线圈旋进线圈保持管内螺纹，避免了线圈相邻线之间的接触短路，消除了高温下电阻丝由于热塑性而下坠的可能，保证了线圈发热均匀，与放射源燃料芯块相近。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：包括至少两个堆叠的模块；所述模块包括模块盒和设置在所述模块盒内的电加热单元；所述电加热单元外部包裹有隔热层；
所述电加热单元包括包壳、线圈保持螺纹管和电阻丝螺旋线圈；所述线圈保持螺纹管安装于包壳内部；所述电阻丝螺旋线圈安装于所述线圈保持螺纹管内且所述线圈保持螺纹管设置有与所述电阻丝螺旋线圈配合的内螺纹。
2.如权利要求2所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述包壳包括钨制内壳和不锈钢外壳。
3.如权利要求2所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述电阻丝螺旋线圈的上下端面引出接线。
4.如权利要求3所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述接线的圆柱面表面设置有螺纹，属于不同模块的电阻丝螺旋线圈的接线能够通过电连接柱连接；所述电连接柱设置有与所述接线的螺纹配合的内螺纹。
5.如权利要求4所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述电连接柱的材质为钨。
6.如权利要求5所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述电阻丝螺旋线圈由HRE铁铬铝电阻丝绕至而成；其螺距与所述线圈保持螺纹管的内螺纹螺距配合。
7.如权利要求2所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述电阻丝螺旋线圈的上下端均设置有绝缘板。
8.如权利要求1-7任一所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：所述模块盒上设置有定位结构。
9.如权利要求1-7任一所述的ETG用模块化电加热模拟热源，其特征在于：每个模块盒内设置有至少两个电加热单元。
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