CN111246605A - 一种风洞叶片用电加热单元组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风洞叶片用电加热单元组件，其为碳纳米电加热单元组件，其由内向外依次包括内层的一层或多层绝缘保护层、碳纳米管膜电加热片组件和外层的一层或多层绝缘保护层。本发明采用碳纳米管膜电加热片组件，厚度仅0.01mm，厚度小，重量轻，升温速度快，加热均匀，热膨胀系数小，加热后变形可以忽略不计，加热后不会给叶片结构造成任何影响，不影响叶片气动性能，并能有效的阻止结冰风洞叶片前缘结冰的现象，通电简单快捷；并且可以随叶片翼型变化铺层，使用非常方便。
Description
技术领域
本发明属于风洞压缩机技术领域，涉及一种风洞叶片用电加热单元组件。
背景技术
风洞是进行空气动力学试验的基本设备，风洞运行时，维持气体流动的能量是由电机驱动轴流风机风扇而提供的，气流在风洞管道中的能量消耗，具体表现在压力降低，轴流风机的作用是提高气流的压力，当二者达到平衡时，风洞便能稳定运转，一般风洞的功率很大，要求轴流风机的功率也很高，否则会造成大量风能损失，影响风洞的试验段各项性能指标。结冰风洞在试验过程中，由于湿冷环境下现有风洞叶片前缘会出现结冰现象，结冰到一定程度时会引起较大振动致使试验无法继续进行，同时冰块脱落会对结冰风洞内的设备造成破坏。因此结冰风洞叶片要具备防结冰功能，现有防结冰叶片是在叶片前缘内埋入金属丝，通过金属丝串联加热，受撞击损坏后无法实现防结冰功能，由于加热区域较大，如果由一根金属丝串联需要金属丝很粗或者电源很大；如果多根金属丝并联分区域加热接线头又很多，而且叶片表面加热温度不均匀，并且金属丝重量比较重，影响风洞叶片整体重量。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种重量轻，厚度小，升温速度快，加热均匀，不会给叶片结构造成任何影响，通电简单快捷的风洞叶片用电加热单元组件。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种风洞叶片用电加热单元组件，其为碳纳米电加热单元组件，其由内向外依次包括内层的一层或多层绝缘保护层、碳纳米管膜电加热片组件和外层的一层或多层绝缘保护层。
进一步优选地，所述内层和外层绝缘保护层都为玻璃纤维预浸布层。
进一步优选地，所述内层的多层绝缘保护层包括内层固化的玻璃纤维预浸布壳体和外层挨着碳纳米电加热单元组件的软态玻璃纤维预浸布壳体；所述外层的多层绝缘保护层包括内层挨着碳纳米电加热单元组件的软态玻璃纤维预浸布壳体、中间的固化的玻璃纤维预浸布壳体和外层的软态玻璃纤维预浸布壳体。固化的玻璃纤维预浸布壳体的预浸胶填满了玻璃纤维布的缝隙，避免了蒙皮的碳纤维预浸布的毛刺顺着玻璃纤维预浸布的毛孔进入，与碳纳米电加热单元组件接触短路烧毁，造成碳纳米电加热单元组件加热失效。
进一步优选地，所述碳纳米管膜电加热片组件包括内、外绝缘保护层和由铜皮串联的五片相同的碳纳米管膜电加热片，每相邻两片碳纳米管膜电加热片之间间隔一个碳纳米管膜电加热片的缝隙；将除两个接线端子外的五片碳纳米管膜电加热片密封紧贴夹持固定在尺寸稍大的内、外绝缘保护层内，然后对折，使两片碳纳米管膜电加热片正好位于另三个碳纳米管膜电加热片之间的缝隙内，两个接线端子在同一方向上、下引出。将碳纳米管膜电加热片组件做成这个样子，占用的面积小，避免了各片碳纳米管膜电加热片之间的连接短路，且容易安装到叶片上。
进一步优选地，所述碳纳米电加热单元组件在工作面端包裹叶身前缘深度为80mm以上，在非工作面端包裹叶身前缘深度为130mm以上。
本发明采用碳纳米管膜电加热片组件，厚度仅0.01mm，厚度小，重量轻，升温速度快，加热均匀，热膨胀系数小，加热后变形可以忽略不计，加热后不会给叶片结构造成任何影响，不影响叶片气动性能，并能有效的阻止结冰风洞叶片前缘结冰的现象，通电简单快捷；并且可以随叶片翼型变化铺层，使用非常方便。
附图说明
图1为本发明的第一种例安装在叶片前缘后的结构示意图；
图2为图1的A部放大图；
图3为本发明的第二种例安装在叶片前缘后的结构示意图；
图4为本发明中五片相同的碳纳米管膜电加热片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
如图1、图2和图4所示的实施例1，本实施例碳纳米电加热单元组件由内向外依次包括内层的一层绝缘保护层4、碳纳米管膜电加热片组件3和外层的一层绝缘保护层2。6为叶片泡沫芯。5和1分别为蒙皮内层和最外层碳纤维复合材料层。
优选地，所述内层和外层绝缘保护层4和2都为玻璃纤维预浸布层。
优选地，所述碳纳米管膜电加热片组件3包括内、外绝缘保护层和由铜皮35串联的五片相同的碳纳米管膜电加热片32，每相邻两片碳纳米管膜电加热片32之间间隔一个碳纳米管膜电加热片的缝隙33。将除两个接线端子31和34外的五片碳纳米管膜电加热片32密封紧贴夹持固定在尺寸稍大的内、外绝缘保护层内，然后沿弯折线36对折，使两片碳纳米管膜电加热片32正好位于另三个碳纳米管膜电加热片42之间的缝隙33内，两个接线端子31、34在在电加热片32的叶柄上、下引出。对折，使两片碳纳米管膜电加热片32正好位于另三个碳纳米管膜电加热片32之间的缝隙33内，两个接线端子31和34在同一方向上、下引出。
优选地，所述碳纳米电加热单元组件3在工作面端包裹叶身前缘深度为80mm以上，在非工作面端包裹叶身前缘深度为130mm以上。
如图3和图4所示的实施例2，本实施例碳纳米电加热单元组件由内向外依次包括内层的多层绝缘保护层、碳纳米管膜电加热片组件3和外层的多层绝缘保护层。所述内层的多层绝缘保护层包括内层固化的玻璃纤维预浸布壳体8和外层挨着碳纳米电加热单元组件3的软态玻璃纤维预浸布壳体7。所述外层的多层绝缘保护层包括内层挨着碳纳米电加热单元组件3的软态玻璃纤维预浸布壳体7、中间的固化的玻璃纤维预浸布壳体8和外层的软态玻璃纤维预浸布壳体7。5和1分别为蒙皮内层和最外层碳纤维复合材料层。
优选地，所述碳纳米管膜电加热片组件3包括内、外绝缘保护层和由铜皮35串联的五片相同的碳纳米管膜电加热片32，每相邻两片碳纳米管膜电加热片32之间间隔一个碳纳米管膜电加热片的缝隙33。将除两个接线端子31和34外的五片碳纳米管膜电加热片32密封紧贴夹持固定在尺寸稍大的内、外绝缘保护层内，然后沿弯折线36对折，使两片碳纳米管膜电加热片32正好位于另三个碳纳米管膜电加热片42之间的缝隙33内，两个接线端子31、34在在电加热片32的叶柄上、下引出。对折，使两片碳纳米管膜电加热片32正好位于另三个碳纳米管膜电加热片32之间的缝隙33内，两个接线端子31和34在同一方向上、下引出。
优选地，所述碳纳米电加热单元组件在工作面端包裹叶身前缘深度为80mm以上，在非工作面端包裹叶身前缘深度为130mm以上。
当然，本发明还有其它多种实施例，在不违背本发明精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于等同技术的改进，属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：其为碳纳米电加热单元组件，其由内向外依次包括内层的一层或多层绝缘保护层、碳纳米管膜电加热片组件和外层的一层或多层绝缘保护层。
2.根据权利要求1所述的风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：所述内层和外层绝缘保护层都为玻璃纤维预浸布层。
3.根据权利要求1所述的风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：所述内层的多层绝缘保护层包括内层固化的玻璃纤维预浸布壳体和外层挨着碳纳米电加热单元组件的软态玻璃纤维预浸布壳体；所述外层的多层绝缘保护层包括内层挨着碳纳米电加热单元组件的软态玻璃纤维预浸布壳体、中间的固化的玻璃纤维预浸布壳体和外层的软态玻璃纤维预浸布壳体。
4.根据权利要求1或2或3所述的风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：所述碳纳米管膜电加热片组件包括内、外绝缘保护层和由铜皮串联的五片相同的碳纳米管膜电加热片，每相邻两片碳纳米管膜电加热片之间间隔一个碳纳米管膜电加热片的缝隙；将除两个接线端子外的五片碳纳米管膜电加热片密封紧贴夹持固定在尺寸稍大的内、外绝缘保护层内，然后对折，使两片碳纳米管膜电加热片正好位于另三个碳纳米管膜电加热片之间的缝隙内，两个接线端子在同一方向上、下引出。
5.根据权利要求4所述的风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：所述碳纳米电加热单元组件在工作面端包裹叶身前缘深度为80mm以上，在非工作面端包裹叶身前缘深度为130mm以上。
6.根据权利要求1或2或3所述的风洞叶片用电加热单元组件，其特征在于：所述碳纳米电加热单元组件在工作面端包裹叶身前缘深度为80mm以上，在非工作面端包裹叶身前缘深度为130mm以上。
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