CN201293721Y - 一种用于航天器真空热试验的红外加热笼 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于航天器真空热试验的红外加热笼，其上、下部分别为一个不锈钢框架，在不锈钢框架之间布置有多条垂直的镍铬加热带，镍铬加热带组成栅格，其内表面喷涂有发射率为0.88、吸收率为0.95的黑漆，镍铬加热带的下端与下部不锈钢框架固定，上端通过不锈钢张紧弹簧与上部不锈钢框架悬挂连接，镍铬加热带与不锈钢框架之间用聚四氟乙烯带进行电绝缘。在真空度大于1×10－3Pa环境下，可以提供不低于373K的加热温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种航天器真空热试验装置，尤其涉及一种用于航天器真空热试验的红外加热笼。
背景技术
航天器进入轨道后经受的最主要空间环境是：真空、冷黑与太阳辐照。卫星受太阳辐射时，温度急剧上升，当处于地球阴影区时，温度又降的很低，由于星上仪器大多由半导体器件组成，通常经受不了这么严酷的温度环境。为此，卫星本体要采取温度控制措施，以保证仪器的温度变化在器件所允许的范围之内。
在太空中，以辐射热为主的环境下工作的仪器，会出现什么故障，在地面大气环境下是无法预测的。因此，一般都要在模拟辐射换热的高真空条件下，对卫星组件进行考验，这就是热真空试验。各国研制航天器的大量实践表明，热真空试验对于暴露元器件的早期失效和工艺缺陷非常有效，因此各国航天器试验规范均把热真空试验列为必做项目。外热流模拟是热真空试验的关键技术，外热流模拟准确与否，将直接决定热真空试验的成败，而其中红外加热笼加热是外热流模拟的主要方式。
红外加热笼通过红外辐射换热方式进行外热流模拟，主要用于航天器热真空环境外热流模拟，是卫星、飞船及部组件等热真空试验不可缺少的重要设备。红外加热笼的形状与卫星或试验件相同，卫星或试验件上的热分区与红外加热笼上的热分区相互对应，除特殊需求外，均应保持相同的间距。真空低温环境下对红外加热笼的要求很高，在高、低温条件下，要求加热带不松耸、断裂；因此红外加热笼框架应具有热容量、放气量、遮挡面积小等特点，其结构有一定的特殊性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种适用于航天器产品真空热试验的红外加热笼，在真空度大于1×10-3Pa环境下，可以提供不低于373K的加热温度。
本实用新型的可由以下技术方案完成：
一种用于航天器真空热试验的红外加热笼，其上、下部分别为一个不锈钢框架，在不锈钢框架之间布置有多条垂直的镍铬加热带，镍铬加热带组成栅格，其内表面喷涂有发射率为0.88、吸收率为0.95的黑漆，镍铬加热带的下端与下部不锈钢框架固定，上端通过不锈钢张紧弹簧与上部不锈钢框架悬挂连接，镍铬加热带与不锈钢框架之间用聚四氟乙烯带进行电绝缘。
其中，同一加热区的相邻的镍铬加热带用相同材料的镍铬连接带串联起来，镍铬连接带与镍铬加热带之间用点焊连接，在镍铬连接带上焊接引线。
其中，镍铬加热带附近的引线要采用绝缘包覆的导线。
其中，镍铬加热带与被加热表面之间的距离在100～200mm之间。
其中，镍铬加热带之间的间隙面积为镍铬加热带外表面积的1～4倍。
其中，镍铬加热带是厚度为0.1mm的Cr20Ni80的镍铬加热带。
本实用新型的有益效果在于：
a.镍铬材质的加热带具有较高的电阻率，可以在短时间内产生很高的热量，且在高温下有较高的强度，不会在试验过程中出现断条现象。镍铬材质具有良好的加工性能，使加热带成形更加容易，而且其良好的焊接性能可以使加热带与横向的连接带之间的点焊更加容易、可靠。
b.框架材料选用放气量较好、具有良好高低温性能、焊接性以及较高强度的不锈钢，使其在骨架焊接以及试验过程中能够保持其良好的性能且变形量很小，而且不生锈，不会对试验过程中产品造成污染。
c.聚四氟乙烯有优异的耐高低温性能和化学稳定性以及很好的电绝缘和热绝缘性能，在高低温交变的真空环境中既可以起到很好的绝缘效果，又避免将镍铬加热带的热量传递到不锈钢骨架上从而导致热量流失。
附图说明
图1为加热笼结构示意图示意图。
其中，1为不锈钢框架，2为聚四氟乙烯带，3为不锈钢张紧弹簧，4为镍铬加热带，5为镍铬连接带，6为引线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1所示，红外加热笼的上、下部分别为一个不锈钢框架1，在不锈钢框架之间布置有多条垂直的镍铬加热带4，被加热试验件置于镍铬加热带4组成的栅格之间。镍铬加热带4的内表面(朝向试验件的一面)模拟太空的“黑”环境。为了使热流模拟更加均匀，红外加热笼的形状尽量与被加热试件表面的形状相同，镍铬加热带4与被加热表面之间的距离近了，热流分布的不均匀性增加，距离远了，加热笼上各区对被加热表面某个区的辐射热耦合增加，致使调节和控制热流的困难增加，因此，该距离一般在100～200mm之间选取。镍铬加热带4的疏密程度取决于相应被加热表面所需达到(或吸收)热流的大小，应尽量使所需的高、低热流值都能实现。加热带之间的间隙面积一般为镍铬加热带4外表面积的1～4倍，其形状按同一区单位面积上发出的电功率相等的原则来确定。
镍铬加热带4是厚度为0.1mm的Cr20Ni80镍铬加热带。
镍铬加热带4的下端通过螺钉与下部不锈钢框架1固定，上端通过不锈钢张紧弹簧3与上部不锈钢框架1悬挂连接，为冷热变化提供一定的伸缩余地。镍铬加热带4与不锈钢框架1之间用聚四氟乙烯带2进行电绝缘。
不锈钢弹簧3的材质是1Co18Ni9Ti合金钢。
由于试件表面所要求的被加热温度会有所不同，所以红外加热笼设计时必须考虑到不同热分区的温度可以单独控制。为了能单独控制不同分区的温度，同一加热区的相邻的镍铬加热带4用相同材料的镍铬连接带5串联起来，连接带5与镍铬加热带4之间用点焊连接，在镍铬连接带5上焊接引线6，通过引线6连接电源进行加热。镍铬加热带4附近的引线6要采用绝缘包覆的导线，以便能承受高低温的环境。
将发射率为0.88、吸收率为0.95的黑漆喷涂在加热带的内表面(朝向试验件的一面)，形成模拟的太空“黑”环境。黑漆的附着力强，可以在-250℃～300℃温度范围内不脱落。
本实用新型的红外加热笼结构可以满足热真空试验的要求，在真空度优于1×10-3Pa环境下，红外加热笼对试验件可以提供不低于373K的加热温度。
尽管上文对本实用新型的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本实用新型的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1、一种用于航天器真空热试验的红外加热笼，其上、下部分别为一个不锈钢框架(1)，在不锈钢框架之间布置有多条垂直的镍铬加热带(4)，镍铬加热带(4)组成栅格，其内表面喷涂有发射率为0.88、吸收率为0.95的黑漆，其特征在于，镍铬加热带(4)的下端与下部不锈钢框架(1)固定，上端通过不锈钢张紧弹簧(3)与上部不锈钢框架(1)悬挂连接，镍铬加热带(4)与不锈钢框架(1)之间用聚四氟乙烯带(2)进行电绝缘。
2、如权利要求1所述的红外加热笼，其特征在于，同一加热区的相邻的镍铬加热带(4)用相同材料的镍铬连接带(5)串联起来，镍铬连接带(5)与镍铬加热带(4)之间用点焊连接，在镍铬连接带(5)上焊接引线(6)。
3、如权利要求2所述的红外加热笼，其特征在于，镍铬加热带(4)附近的引线(6)为绝缘包覆的导线。
4、如权利要求1-3任意一项所述的红外加热笼，其特征在于，镍铬加热带(4)与被加热表面之间的距离在100～200mm之间。
5、如权利要求1-3任意一项所述的红外加热笼，其特征在于，镍铬加热带(4)之间的间隙面积为镍铬加热带(4)外表面积的1～4倍。
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