CN111556599A - 航天器用管路加热带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器用管路加热带，包括加热带为圆柱体形的多层结构，加热带中心设置有电热合金丝，在电热合金丝上设置有至少两层绝缘层，在电热合金丝的端头焊接有引出线。本发明还公开了一种航天器用管路加热带的制造方法，包括以下步骤：步骤一、使用挤出机通过共挤出工艺将绝缘层和电热合金丝高温复合在一起；步骤二、根据所需长度剪裁加热带；步骤三、在电热合金丝的端头焊接引出线，然后在电热合金丝的焊接段套设双层热缩套管。本发明的航天器用管路加热带适用于弯曲半径较小的管路，避免产生空气热阻层，便于安装操作，且能够保证稳定的安装质量。
Description
技术领域
本发明属于管路加热带领域，具体涉及一种航天器用管路加热带及其制造方法。
背景技术
航天器在轨运行过程中需要通过加热保持流体管路和燃料管路在稳定的温度范围内工作，以保证流体和燃料在管路内正常流动。目前，使用管路加热带对管路进行加热，现有的管路加热带以聚酰亚胺F46复合膜为绝缘层，公称宽度10mm，公称厚度0.05mm，使用覆膜机将两根电热合金丝均匀复合在两层聚酰亚胺F46复合膜绝缘层内，形成无限长度的加热带半成品，再根据加热带电阻值和加热功率要求进行裁剪，在电热合金丝的引出端焊接电缆作为引出线，完成管路加热带成品制作。安装时，通过硅橡胶粘接剂将加热带螺旋缠绕粘贴在流体和燃料管路上，引出线与电源连接通电实现对管路加热。
现有的管路加热带存在以下不足：1、最小弯曲半径不小于3.0mm，不满足微小卫星的流体和燃料管路最小弯曲半径1.5mm的使用要求；2、现有的管路加热带耐辐照剂量不大于1.0×107rad(SI)，不适合在舱外高辐照剂量场合下使用；3、当管路长度较小时，加热带总长度较小，因为宽度较大，缠绕的匝数少，现有的管路加热带存在不易在管路上缠绕安装，安装质量存在隐患的问题；4、现有加热带宽度10.0mm内只有两根直径为0.10mm的电热合金丝，不能满足110V高电压、阻值密度大于50.0Ω/cm2的要求；5、现有管路加热带额定使用温度150℃，无法满足更高使用温度的要求；6、现有的管路加热带在管路上安装时，由于宽度较大，涂胶时加热带下方易留存空气，无法避免产生空气热阻层。
发明内容
针对上述技术问题，本发明第一目的旨在提供一种航天器用管路加热带，第二目的在于提供该加热带的制造方法，管路加热带适用于直径更小的管路，且便于安装，避免产生空气热阻层，其制造方法工艺简单，步骤少，成品质量稳定，有效提高生产效率。
为了实现上述第一目的，本发明所采用的技术方案为：一种航天器用管路加热带，横截面直径不大于0.50mm，包括所述加热带为圆柱体形的多层结构，所述加热带中心设置有电热合金丝，在所述电热合金丝上设置有至少两层绝缘层，在所述电热合金丝的端头焊接有引出线。
作为优选，在所述电热合金丝的焊接段上设置有双层热缩套管。采用以上结构，双层热缩套管对焊接段进行绝缘防护。
作为优选，电热合金丝由6J40电热合金材料制成。采用以上结构，提高了电热合金丝与引出线的可焊性，使焊接更为牢固。
作为优选，绝缘层的原料为经过照剂量不低于1.0×105rad(SI)的辐照，且经过125°，10h烘烤的辐照交联乙烯-四氟乙烯。采用以上结构，管路加热带的耐辐照剂量不小于1.0×108rad(SI)，适合在舱外高辐照剂量情况下使用，能够耐受更高的工作温度，长期使用最高温度能够达到200℃。
本发明的第二目的是这样实现的：一种航天器用管路加热带的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、使用挤出机通过共挤出工艺将绝缘层和电热合金丝高温复合在一起；
步骤二、根据所需长度剪裁加热带；
步骤三、在电热合金丝的端头焊接引出线，然后在电热合金丝的焊接段套设双层热缩套管。
作为优选，步骤一中共挤出工艺的控制参数为：加料段的温度为260℃-265℃，熔融段的温度为310℃-320℃，均化段的温度为380℃-400℃，机头段的温度为350℃-355℃，模口段的温度为250℃-255℃，拉伸系数为1.05-1.15，挤出转动速度频率为10-12KHz，挤出后的绝缘层采用分段方式进行冷却。采用以上方法，成品质量稳定，有效避免绝缘层变形。
上述方案中：步骤一中根据流体管路、燃料管路的最小半径、长度和加热功率来确定电热合金丝的直径、长度和电阻值。采用以上方法，电热合金丝根据管路定制，加热更为精确，效率更高。
本发明的有益效果是：1、航天器用管路加热带适用于弯曲半径较小的管路，与现有的管路加热带相比，在同样的管路上可缠绕的匝数更多，长度更长，满足更高阻值密度的要求；2、航天器用管路加热带在管路上缠绕时与管路之间为线接触，避免产生空气热阻层，便于安装操作，且能够保证稳定的安装质量。上述航天器用管路加热带的制造方法工艺简单，步骤少，成品质量稳定可靠，有效提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的航天器用管路加热带的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种航天器用管路加热带，主要由电热合金丝1和绝缘层2组成，航天器用管路加热带为圆柱体形，且为多层结构，其中心为有电热合金丝1，电热合金丝1的横截面为圆形，在电热合金丝1外设置有至少两层绝缘层2，绝缘层2均为圆筒形，且均与相邻层紧密贴合，本实施例中，综合考虑绝缘性和可弯曲性，在电热合金丝1上设置有两层绝缘层2。在电热合金丝1的端头焊接有引出线(图中未示出)，电热合金丝1通过引出线与电源连接，从而实现加热。在电热合金丝1的焊接段上设置有双层热缩套管(此为常规设计，图中未示出)，双层热缩套管对焊接段进行绝缘防护。
一种航天器用管路加热带的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、使用挤出机通过共挤出工艺将绝缘层2和电热合金丝1高温复合在一起。具体地，根据流体管路、燃料管路的最小半径、长度和加热功率来确定电热合金丝1的直径、长度和电阻值，确保加热精确，同时避免能源浪费。共挤出工艺的控制参数为：加料段的温度为260℃-265℃，熔融段的温度为310℃-320℃，均化段的温度为380℃-400℃，机头段的温度为350℃-355℃，模口段的温度为250℃-255℃，拉伸系数为1.05-1.15，挤出转动速度频率为10-12KHz，挤出后的绝缘层2采用分段方式进行冷却。本实施例中，电热合金丝1的直径为0.10mm，米电阻为61.15Ω，且由6J40电热合金材料制成，绝缘层2原料为经过照剂量不低于1.0×105rad(SI)的辐照，且经过125°，10h烘烤的辐照交联乙烯-四氟乙烯(XETFE)，管路加热带直径为0.5mm，可以360°弯曲，能够满足在半径为1.5mm的流体管路或燃料管路上紧密缠绕20匝，阻值密度达到50.0Ω/cm2，绝缘层2的耐辐照剂量不小于1.0×108rad(SI)，适合在舱外高辐照剂量场合下使用，且能够耐受长期使用的最高温度达到200℃。
步骤二、根据所需长度剪裁加热带，具体地，采用专用剪裁工具进行剪裁。
步骤三、在电热合金丝1的端头焊接引出线，然后在电热合金丝1的焊接段套设双层热缩套管，双层热缩套管对焊接段进行有效的绝缘防护。
本发明的航天器用管路加热带横截面直径不大于0.50mm，尤其适用于弯曲半径不大于2.0mm的管路，耐辐照剂量不低于1.0×108rad(SI)，在压力不高于7×10-3Pa，温度为125℃的条件下，保持24h，绝缘层2的总质量损失不大于1％，在压力不高于7×10-3Pa，温度为125℃的条件下，保持24h，绝缘层2在25℃冷表面上的可凝挥发物不大于0.1％，在大气环境下，产品额定工作温度200℃±5℃，可以连续工作500小时。
Claims (7)
1.一种航天器用管路加热带，其特征在于：该加热带为圆柱体形的多层结构，其横截面直径不大于0.50mm，所述加热带中心为电热合金丝，在所述电热合金丝外设置有至少两层绝缘层，在所述电热合金丝的端头焊接有引出线。
2.根据权利要求1所述的航天器用管路加热带，其特征在于：在所述电热合金丝的焊接段上设置有双层热缩套管。
3.根据权利要求1所述的航天器用管路加热带的制造方法，其特征在于：所述电热合金丝由6J40电热合金材料制成。
4.根据权利要求1所述的航天器用管路加热带的制造方法，其特征在于：所述绝缘层的原料为经过照剂量不低于1.0×105rad(SI)的辐照，且经过125°，10h烘烤的辐照交联乙烯-四氟乙烯。
5.一种航天器用管路加热带的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、使用挤出机通过共挤出工艺将绝缘层和电热合金丝高温复合在一起；
步骤二、根据所需长度剪裁加热带；
步骤三、在电热合金丝的端头焊接引出线，然后在电热合金丝的焊接段套设双层热缩套管。
6.根据权利要求5所述的航天器用管路加热带的制造方法，其特征在于：步骤一中共挤出工艺的控制参数为：加料段的温度为260℃-265℃，熔融段的温度为310℃-320℃，均化段的温度为380℃-400℃，机头段的温度为350℃-355℃，模口段的温度为250℃-255℃，拉伸系数为1.05-1.15，挤出转动速度频率为10-12KHz，挤出后的绝缘层采用分段方式进行冷却。
7.根据权利要求5所述的航天器用管路加热带的制造方法，其特征在于：步骤一中根据流体管路、燃料管路的最小半径、长度和加热功率来确定电热合金丝的直径、长度和电阻值。
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