CN1693828A - 高真空平板石墨加热炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种高真空平板石墨加热炉。它包括真空炉壳体，位于真空炉壳体上部的炉盖、下部的工作底盘，在真空炉壳体内设置平板型石墨加热器，在平板型石墨加热器外罩有复合碳纤维隔热筒，真空炉壳体上带有抽真空接管、窥视孔座和冷却水接头，炉盖上有电极引出杆密封座、真空检测规管密封座、充气管接头和冷却水接头，炉盖通过法兰盘与真空炉壳体相连，工作底盘上设置水冷夹层，穿过水冷夹层焊有热电偶通道密封座，水冷夹层下部焊有冷却水接管。本发明提供一种可以提供不同温度和压力下通过试样的有效热导率，可以模拟飞行器再入气动加热过程中所经历的条件，不受温度梯度的限制，测试试样的尺寸大。
Description
(一)、所属领域
本发明涉及的是一个是对绝热试件进行有效热导率等高温热物理性能测试的稳态试验设备。具体地说是一种大面积平板型石墨加热炉。
(二)、背景技术
ASTM(American Society for Testing and Materials-美国材料与试验协会)推荐测量绝热试样有效热导率的方法是监测热板温度法，该方法施加到试样上的最大的温度梯度为50℃，不适合具有较大温度梯度的实验条件。
(三)、发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提供不同温度和压力下通过试样的有效热导率，可以模拟飞行器再入气动加热过程中所经历的条件，不受温度梯度的限制，测试试样的尺寸大的高真空平板石墨加热炉。
本发明的目的是这样实现的：它包括真空炉壳体，位于真空炉壳体上部的炉盖、下部的工作底盘，在真空炉壳体内设置平板型石墨加热器，在平板型石墨加热器外罩有复合碳纤维隔热筒，真空炉壳体由上、下法兰盘和水冷夹层圆筒壁组成，真空炉壳体上带有抽真空接管、窥视孔座和冷却水接头，炉盖由法兰盘和水冷层焊成，其上有电极引出杆密封座、真空检测规管密封座、充气管接头和冷却水接头，炉盖通过法兰盘与真空炉壳体相连，工作底盘上设置水冷夹层，穿过水冷夹层焊有热电偶通道密封座，水冷夹层下部焊有冷却水接管。
本发明还可以包括这样一些结构特征：
1、所述的复合碳纤维隔热筒由圆筒形主隔热屏，圆形上隔热屏和圆环形下隔热屏组成，外层为不锈钢板、内层为由碳素纤维，外层与内层通过钼螺丝连接成一个整体。
2、真空炉壳体的内筒内壁是经抛光处理的不锈钢，外层由普通钢板制成。
3、所述的石墨加热器是三相加热器做成一个整体、相间不连线的三项折线式平板型。
本发明根据ASTM C201授权的“耐火材料导热性的标准试验方法”标准，设计、制造。主要由真空炉壳体、炉盖、工作底盘、平板型石墨加热器、复合碳纤维隔热筒构成密封炉体，形成真空环境，通过调节抽真空系统、氮气冲入系统、真空监测系统控制炉内压力，可控压力范围为6.67×10-3-2×105Pa，采用特制的平板型石墨加热器进行加热，由温度传感器监测并控制试件上下表面及内部的温度。并通过热流传感器测得底盘的热流密度，这样获得的稳态试验数据，即可进行绝热材料有效热导率的计算。
本发明采用平板型石墨体作为加热器，石墨加热器特制成三项折线式平板型，亦即把三相加热器做成一个整体，不许相间连线，装卸方便，石墨材料具有较大的电阻率和优良的高温机械强度，是制造这种大型平板是加热器的首选材料，加热功率可高达75KW+10％。炉壳体由上、下法兰盘和水冷夹层圆筒壁组成，内筒和法兰盘由不锈钢制成，外层由普通钢板制成，夹层圆筒上有抽真空接管、窥视孔座和冷却水接头，内筒内壁经抛光处理，有利于在真空状态下工作。炉盖由法兰盘和水冷层焊成，其上有电极引出杆密封座、真空检测规管密封座、充气管接头和冷却水接头等。工作底盘为水冷夹层结构，穿过水冷夹层焊有三个热电偶通道密封座，同时水冷夹层下部焊有冷却水接管。复合碳纤维隔热筒是内部隔热层结构，由圆筒形主隔热屏，圆形上隔热屏和圆环形下隔热屏组成，外层由不锈钢板制成，内层由碳素纤维制成，通过钼螺丝把内外层连接成一个整体，由于碳纤维具有良好的隔热能力和在真空条件下的耐高温能力，因此可以通过隔热屏将石墨加热体绝大部分热量均匀的辐射到试件8上。
使用过程中，通过连接在真空管道上的抽真空系统以及充氮气阀门就可以控制炉内的真空度，通过从密封座中引出的温度传感器就可以监测并控制温度，从而控制加热功率，从而控制试件表面温度，从而获得稳态试验环境，通过温度监测控制系统记录数据，从而可以对各种绝热材料的高温热物理性能进行测试。
本发明可以提供不同温度和压力下通过试样的有效热导率，可以模拟飞行器再入气动加热过程中所经历的条件，不受温度梯度的限制，测试试样的尺寸可达到450×450×5-80(mm)。
试验测试表明，本发明可以使得试件的热表面温度达到1600℃，冷态真空小于等于6.67×10-3，热态真空小于5.35×10-2，稳态加热时间小于60分钟，温区内温差小于15℃。
(四)、附图说明
附图是本发明的结构示意图。
(五)、具体实施方案
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
高真空平板石墨加热炉的组成包括真空炉壳体4，位于真空炉壳体上部的炉盖2、下部的工作底盘3。在真空炉壳体内设置平板型石墨加热器1，石墨加热器是相间不需连线的三项折线式平板型。在平板型石墨加热器外罩有复合碳纤维隔热筒7，复合碳纤维隔热筒由圆筒形主隔热屏，圆形上隔热屏和圆环形下隔热屏组成，外层为不锈钢板、内层为由碳素纤维，外层与内层通过钼螺丝连接成一个整体。真空炉壳体由上、下法兰盘和水冷夹层圆筒壁组成。真空炉壳体上带有抽真空接管9、窥视孔座10和冷却水接头，炉盖由法兰盘和水冷层焊成，其上有电极引出杆密封座5、真空检测规管密封座11、充气管接头12和冷却水接头。炉盖通过法兰盘与真空炉壳体相连。工作底盘上设置水冷夹层，穿过水冷夹层焊有三个热电偶通道密封座6，水冷夹层下部焊有冷却水接管，工作底盘通过法兰盘与真空炉壳体相连。试件8置于工作底盘上。
Claims (5)
1、一种高真空平板石墨加热炉，它包括真空炉壳体，位于真空炉壳体上部的炉盖、下部的工作底盘，其特征是：在真空炉壳体内设置平板型石墨加热器，在平板型石墨加热器外罩有复合碳纤维隔热筒，真空炉壳体由上、下法兰盘和水冷夹层圆筒壁组成，真空炉壳体上带有抽真空接管、窥视孔座和冷却水接头，炉盖由法兰盘和水冷层焊成，其上有电极引出杆密封座、真空检测规管密封座、充气管接头和冷却水接头，炉盖通过法兰盘与真空炉壳体相连，工作底盘上设置水冷夹层，穿过水冷夹层焊有热电偶通道密封座，水冷夹层下部焊有冷却水接管。
2、根据权利要求1所述的高真空平板石墨加热炉，其特征是：所述的复合碳纤维隔热筒由圆筒形主隔热屏，圆形上隔热屏和圆环形下隔热屏组成，外层为不锈钢板、内层为由碳素纤维，外层与内层通过钼螺丝连接成一个整体。
3、根据权利要求1或2所述的高真空平板石墨加热炉，其特征是：真空炉壳体的内筒内壁是经抛光处理的不锈钢，外层由普通钢板制成。
4、根据权利要求1或2所述的高真空平板石墨加热炉，其特征是：所述的石墨加热器是三相加热器做成一个整体、相间不连线的三项折线式平板型。
5、根据权利要求3所述的高真空平板石墨加热炉，其特征是：所述的石墨加热器是三相加热器做成一个整体、相间不连线的三项折线式平板型。
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| CN 200510010021 CN1693828A (zh) | 2005-05-25 | 2005-05-25 | 高真空平板石墨加热炉 |
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| CN 200510010021 CN1693828A (zh) | 2005-05-25 | 2005-05-25 | 高真空平板石墨加热炉 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-05-25 CN CN 200510010021 patent/CN1693828A/zh active Pending
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