CN112118642B - 一种电极汇流条 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极汇流条，包括非均匀开槽导电体、水冷却体、气冷却体、气管、水管、水堵头、气堵头、电极杆；所述非均匀开槽导电体呈非直线状并具有中心对称轴，其上端设置若干非均匀分布的开槽，其下端设置水冷却体，其前侧设置气冷却体。其通过非均匀开槽导电体的设计使得其构成的石英灯阵具有低热流稀疏区和高热流加密区，以通过非等距离的简单形式实现单个加热区内的热流梯度模拟；通过水冷却体和气冷却体的设置，实现了石英灯两端和石英灯本体的双重冷却，提高了石英灯加热器在高热流环境下长时间工作的能力。

Description

一种电极汇流条
技术领域
本发明涉及一种电极汇流条，属于航空航天用结构件热试验领域。
背景技术
在航空航天领域，箭、弹等飞行器存在诸多的结构热问题，因此，需要对箭弹的典型结构进行模拟加热试验，以考核其防热隔热性以及耐热性。石英灯是国内外箭弹地面模拟热试验采用最为广泛的加热元件，其通过在石英灯阵两端施加电压，使得灯丝温度升高进而发射出辐射热量，辐射热量被试验对象所吸收，从而达到试验考核的目的。
电极汇流条是一种为石英灯阵供电的导电装置。电极汇流条上设置若干个卡槽，将石英灯头固定在卡槽内并形成接触式导电。近年来，随着航空航天领域的高速发展，结构热试验中的热场模拟呈现出3个新的特点：
1、热载荷的热流密度越来越高，石英灯的加热要求逐步提高；
2、热载荷持续时间增长，石英灯长时间工作在高温环境下；
3、结构温度场的模拟精度提高，热流密度梯度变化较大。
在国内，常规设计的电极汇流条采用中空水冷式设计，其在电极汇流条主体上开槽，然后用密封条封口，二者之间形成水流通道。此种设计方法只实现了对灯头的冷却，未实现对石英灯的冷却，导致其所在的加热器无法长时间工作在高热流状态下。同时，常规的电极汇流条的电极槽设计均匀，即同一加热区内的灯间距一致，灯的规格也一致，同一加热区域的热流密度均一致，热流密度无法实现小区域范围内的大梯度变化，无法满足翼根部、干扰区等局部小范围区域热流突变的热场模拟。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术中的上述不足和需求，本发明提出一种电极汇流条，其通过非均匀开槽导电体的设计使得其构成的石英灯阵具有低热流稀疏区和高热流加密区，以通过非等距离的简单形式实现单个加热区内的热流梯度模拟；通过水冷却体和气冷却体的设置，实现了石英灯两端和石英灯本体的双重冷却，提高了石英灯加热器在高热流环境下长时间工作的能力。
(二)技术方案
一种电极汇流条，包括非均匀开槽导电体、水冷却体、气冷却体、气管、水管、水堵头、气堵头、电极杆；所述非均匀开槽导电体呈非直线状并具有中心对称轴，其上端设置若干非均匀分布的开槽，其下端设置水冷却体，其前侧设置气冷却体；所述水冷却体左右两端分别设置水堵头，所述水冷却体靠近各水堵头处且背离所述开槽的一侧各设置一水管，一水管连接供水源，另一水管连接回水源；所述水冷却体沿所述中心对称轴且背离所述开槽一侧设置一电极杆；所述气冷却体上以所述电极杆为中心轴对称设置有两气管用以进气，且两气管与所述电极杆平行设置；气冷却体对应每个所述开槽的位置开设出气孔，用以将其内部冷却气体喷出后形成对流冷却。
所述非均匀开槽导电体的两侧位置为开槽密度密集区，此处对应的热流密度高；中间区域为开槽密度稀疏区，此处对应的热流密度低，以达到调节热流密度梯度变化的要求。
所述非均匀开槽导电体为一体成型，材料为铜。
所述水冷却体由方铜管制成，其安装水管位置处设置具有第一直径的孔；所述气冷却体由方铜管制成，所述出气孔具有第二直径，其安装气管的位置处设置具有第三直径的孔。
所述水冷却体和气冷却体的外形尺寸均为L×15mm×15mm，其中L为长度，其根据非均匀开槽导电体的外形尺寸确定，两15mm分别为其宽度和厚度。
所述水冷却体和气冷却体均通过焊接与非均匀开槽导电体固定一体。
所述水堵头和气堵头材质均为铜，厚度均为10mm。
所述第一直径为10mm，所述第二直径为1mm，所述第三直径为10mm。
所述电极杆为M14mm的螺杆，材料为铜。
采用所述的电极汇流条制成的石英灯阵，包括上下设置的两电极汇流条，两电极汇流条上的非均匀开槽导电体之间通过所述开槽卡设若干石英灯，当所述石英灯阵工作时，所述非均匀开槽导电体为若干石英灯供电以形成辐射热能，所述水冷却体上形成进水出水通路以对所述非均匀开槽导电体进行冷却，所述气冷却体上的气管与冷却源连接，通过所述出气孔对各个石英灯进行冷却。
(三)有益效果
本发明的一种电极汇流条，其通过非均匀开槽导电体的设计使得其构成的石英灯阵具有低热流稀疏区和高热流加密区，以通过非等距离的简单形式实现单个加热区内的热流梯度模拟；通过水冷却体和气冷却体的设置，实现了石英灯两端和石英灯本体的双重冷却，提高了石英灯加热器在高热流环境下长时间工作的能力。电极汇流条结构简单、制作成本低，易于实现，尤其适用于高精度热场模拟要求的大型结构热试验项目，能够有效提高试验的一次性成功率。
附图说明
图1本发明的一种电极汇流条立体结构图。
图2本发明的一种电极汇流条另一视角的立体结构图。
图3本发明的一种电极汇流条与石英灯的装配图。
图中，1-非均匀开槽导电体；2-水冷却体；3-气冷却体；4-气管；5-水管；6-水堵头；7-气堵头；8-电极杆。
具体实施方式
参见图1-2：
本发明的一种电极汇流条，包括非均匀开槽导电体1、水冷却体2、气冷却体3、气管4、水管5、水堵头6、气堵头7、电极杆8；所述非均匀开槽导电体1呈非直线状并具有中心对称轴，其上端设置若干非均匀分布的开槽，其下端设置水冷却体2，其前侧设置气冷却体3；所述水冷却体2左右两端分别设置水堵头6，所述水冷却体2靠近各水堵头6处且背离所述开槽的一侧各设置一水管5，一水管5连接供水源，另一水管5连接回水源；所述水冷却体2沿所述中心对称轴且背离所述开槽一侧设置一电极杆8；所述气冷却体3上以所述电极杆8为中心轴对称设置有两气管4用以进气，且两气管4与所述电极杆8平行设置；气冷却体3对应每个所述开槽的位置开设出气孔，用以将其内部冷却气体喷出后形成对流冷却。
所述非均匀开槽导电体1的两侧位置为开槽密度密集区，此处对应的热流密度高；中间区域为开槽密度稀疏区，此处对应的热流密度低，以达到调节热流密度梯度变化的要求。
所述非均匀开槽导电体1为一体成型，材料为铜。
所述水冷却体2由方铜管制成，其安装水管5位置处设置具有第一直径的孔。
所述气冷却体3由方铜管制成，所述出气孔具有第二直径，其安装气管4的位置处设置具有第三直径的孔。
所述水冷却体2和气冷却体3的外形尺寸均为L×15mm×15mm，其中L为长度，其根据非均匀开槽导电体1的外形尺寸确定，两15mm分别为其宽度和厚度。
所述水冷却体2和气冷却体3均通过焊接与非均匀开槽导电体1固定一体。
所述水堵头6和气堵头7材质均为铜，厚度均为10mm。
所述第一直径为10mm，所述第二直径为1mm，所述第三直径为10mm。
所述电极杆8为M14mm的螺杆，材料为铜。
参见图3：
采用一种电极汇流条制成的石英灯阵，包括上下设置的两电极汇流条，两电极汇流条上的非均匀开槽导电体1之间通过所述开槽卡设若干石英灯，当所述石英灯阵工作时，所述非均匀开槽导电体1为若干石英灯供电以形成辐射热能，所述水冷却体2上形成进水出水通路以对所述非均匀开槽导电体1进行冷却，所述气冷却体3的气管4与冷却源连接，通过所述出气孔对各个石英灯进行冷却。

Claims (8)

1.一种电极汇流条，包括非均匀开槽导电体(1)、水冷却体(2)、气冷却体(3)、气管(4)、水管(5)、水堵头(6)、气堵头(7)、电极杆(8)；其特征在于，所述非均匀开槽导电体(1)呈非直线状并具有中心对称轴，其上端设置若干非均匀分布的开槽，其下端设置水冷却体(2)，其前侧设置气冷却体(3)；所述水冷却体(2)左右两端分别设置水堵头(6)，所述水冷却体(2)靠近各水堵头(6)处且背离所述开槽的一侧各设置一水管(5)，一水管(5)连接供水源，另一水管(5)连接回水源；所述水冷却体(2)沿所述中心对称轴且背离所述开槽一侧设置一电极杆(8)；所述气冷却体(3)上以所述电极杆(8)为中心轴对称设置有两气管(4)用以进气，且两气管(4)与所述电极杆(8)平行设置；气冷却体(3)对应每个所述开槽的位置开设出气孔，用以将其内部冷却气体喷出后形成对流冷却；
所述非均匀开槽导电体(1)的两侧位置为开槽密度密集区，此处对应的热流密度高；中间区域为开槽密度稀疏区，此处对应的热流密度低，以达到调节热流密度梯度变化的要求；
所述水冷却体(2)由方铜管制成，其安装水管(5)位置处设置具有第一直径的孔；所述气冷却体(3)由方铜管制成，所述出气孔具有第二直径，其安装气管(4)的位置处设置具有第三直径的孔。
2.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述非均匀开槽导电体(1)为一体成型，材料为铜。
3.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述水冷却体(2)和气冷却体(3)的外形尺寸均为L×15mm×15mm，其中L为长度，其根据非均匀开槽导电体(1)的外形尺寸确定，两15mm分别为其宽度和厚度。
4.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述水冷却体(2)和气冷却体(3)均通过焊接与非均匀开槽导电体(1)固定一体。
5.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述水堵头(6)和气堵头(7)材质均为铜，厚度均为10mm。
6.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述第一直径为10mm，所述第二直径为1mm，所述第三直径为10mm。
7.如权利要求1所述的一种电极汇流条，其特征在于，所述电极杆(8)为M14mm的螺杆，材料为铜。
8.采用如权利要求1-7任一所述的电极汇流条制成的石英灯阵，包括上下设置的两电极汇流条，两电极汇流条上的非均匀开槽导电体(1)之间通过所述开槽卡设若干石英灯，当所述石英灯阵工作时，所述非均匀开槽导电体(1)为若干石英灯供电以形成辐射热能，所述水冷却体(2)上形成进水出水通路以对所述非均匀开槽导电体(1)进行冷却，所述气冷却体(3)上的气管(4)与冷却源连接，通过所述出气孔对各个石英灯进行冷却。
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