專利名稱：高熱流熱環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輻射式加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及輻射式加熱裝置，特別涉及一種高熱流熱環(huán)境模擬裝置。
背景技術(shù)：
在發(fā)動機研制過程中，為實現(xiàn)高熱流部件的有效冷卻，需要對冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻特性進行實驗研究和考核。發(fā)動機熱部件工作面臨的熱流密度條件超過3MW/m2，傳統(tǒng)加熱方式如石英加熱無法達(dá)到這樣高的熱流密度。同時，為了研究冷卻過程的換熱規(guī)律，希望獲得模擬實際情況的加熱熱流條件。因此，如何設(shè)計一種能夠提供高熱流密度，且熱流密度相對穩(wěn)定的加熱方式成為迫切需要解決的關(guān)鍵問題。再生主動冷卻研究用高熱流熱環(huán)境模擬裝置用于實現(xiàn)模擬高熱流條件的實驗，滿足冷卻結(jié)構(gòu)考核對熱流密度模擬條件的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有具有很好的加熱熱流密度穩(wěn)定性的高熱流熱環(huán)境模擬裝置。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，包括支架；爐體，所述爐體與所述支架相連且所述爐體的頂部具有開口 ；爐蓋，所述爐蓋可轉(zhuǎn)動地安裝在所述爐體上以打開和關(guān)閉所述開口 ；絕緣底座，所述絕緣底座在所述爐體內(nèi)安裝在所述爐體的底部；加熱體組件，所述加熱體組件包括石墨輻射體、包覆所述石墨輻射體的保溫層和纏繞所述保溫層的感應(yīng)線圈，所述加熱體組件安裝在所述絕緣底座上；試驗件，所述試驗件沿上下方向安裝在所述石墨筒內(nèi)，其中，所述感應(yīng)線圈對所述石墨輻射體進行加熱，所述石墨輻射體發(fā)出輻射對所述試驗件加熱；冷卻介質(zhì)進路，所述冷卻介質(zhì)進路與所述試驗件的第一端連通以使冷卻介質(zhì)流入所述試驗件；冷卻介質(zhì)出路，所述冷卻介質(zhì)出路與所述試驗件的第二端連通以使冷卻介質(zhì)流出所述試驗件；雙色集成式紅外測溫儀，所述雙色集成式紅外測溫儀用于檢測所述試驗件的溫度；抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述爐體相連以對所述爐體進行抽真空；充氣口，所述充氣口與所述爐體相連以向所述爐體內(nèi)充入惰性氣體；壓力傳感器， 所述壓力傳感器與所述爐體相連以檢測所述爐體內(nèi)的壓力值，當(dāng)所述壓力值超過閾值后， 所述壓力傳感器發(fā)出報警信號；防爆口，所述防爆口與所述爐體相連；和電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)與所述感應(yīng)線圈相連。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，采用中頻感應(yīng)方式加熱，可以保證熱量高效及時加入；加熱環(huán)境采用真空惰性氣體保護，防止石墨加熱體高溫氧化，使得最高加熱溫度能夠達(dá)到以上，從而保證有能力提供3MW/m2以上的熱流密度。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，還包括爐蓋升降機構(gòu)，所述爐蓋升降機構(gòu)的第一端與所述爐體相連且所述爐蓋升降機構(gòu)的第二端與所述爐蓋相連以用于提升和放下所述爐蓋。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，所述石墨輻射體為石墨筒。有利地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，所述石墨筒為圓柱形石墨筒。有利地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，所述抽真空裝置為
真空泵。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置的示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。 下面參考附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置。如圖1-2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，包括支架101，爐體 102，爐蓋103，絕緣底座200，加熱體組件300，試驗件400，冷卻介質(zhì)進路501，冷卻介質(zhì)出路 502，雙色集成式紅外測溫儀600，抽真空裝置700，充氣口 104，壓力傳感器105，防爆口 106， 和電源系統(tǒng)800。具體地說，爐體102與支架101相連且爐體102的頂部具有開口。
爐蓋103可轉(zhuǎn)動地安裝在爐體102上以打開和關(guān)閉所述開口。絕緣底座200在爐體102內(nèi)安裝在爐體102的底部。加熱體組件300包括石墨輻射體301、包覆石墨輻射體301的保溫層302和纏繞保溫層302的感應(yīng)線圈303。加熱體組件300安裝在絕緣底座200上。試驗件400沿上下方向安裝在石墨輻射體301內(nèi)。其中，感應(yīng)線圈303對石墨輻射體301進行加熱，石墨輻射體301發(fā)出輻射對試驗件400加熱。冷卻介質(zhì)進路501與試驗件400的第一端(即如圖1中所示的試驗件400的下端)連通以使冷卻介質(zhì)流入試驗件400。冷卻介質(zhì)出路502與試驗件40的第二端(即如圖1中所示的試驗件400的上端) 連通以使冷卻介質(zhì)流出試驗件400。雙色集成式紅外測溫儀600用于檢測試驗件400的溫度。通過紅外輻射，雙比色測溫更加準(zhǔn)確。抽真空裝置700與爐體102相連以對爐體102進行抽真空。由此，可以防止設(shè)備高溫氧化，腐蝕，提高設(shè)備的使用壽命。充氣口 104與爐體102相連以向爐體102內(nèi)充入惰性氣體。由此，可以進一步防止設(shè)備的氧化、腐蝕。壓力傳感器105與爐體102相連以檢測爐體102內(nèi)的壓力值。當(dāng)所述壓力值超過閾值后，壓力傳感器105發(fā)出報警信號。由此，可以提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性與安全性。防爆口 106與爐體102相連，由此，當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力過大時，可以通過防爆口 106釋放壓力。電源系統(tǒng)800與感應(yīng)線圈303相連，以提供感應(yīng)線圈303加熱時的電源。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，采用中頻感應(yīng)方式加熱，可以保證熱量高效及時加入；加熱環(huán)境采用真空惰性氣體保護，防止石墨輻射體高溫氧化，使得最高加熱溫度能夠達(dá)到以上，從而保證有能力提供3MW/m2以上的熱流密度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高熱流熱環(huán)境模擬裝置還包括爐蓋升降機構(gòu)107。 爐蓋升降機構(gòu)107的第一端與爐體102相連且爐蓋升降機構(gòu)107的第二端與爐蓋103相連以用于提升和放下爐蓋103。由此，可以提高設(shè)備的自動化程度，減少操作者的勞動強度。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，石墨輻射體301為石墨筒。有利地，根據(jù)本發(fā)明的一個示例，所述石墨筒為圓柱形石墨筒。由此，圓筒的構(gòu)型保證了加熱的均勻性。有利地，根據(jù)本發(fā)明的一個具體示例，抽真空裝置700為真空泵。由此，可以使結(jié)構(gòu)簡單且安全可靠。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，通過感應(yīng)線圈對石墨輻射體進行加熱，石墨輻射體發(fā)出輻射對試驗件加熱，這樣才能夠達(dá)到高熱流水平，更好地模擬試驗件的需求。并且通過在試驗件中通入冷卻介質(zhì)來精確模擬研究發(fā)動機換熱過程。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，采用中頻感應(yīng)方式加熱，可以保證熱量高效及時加入，同時圓筒的構(gòu)型保證了加熱的均勻性；加熱環(huán)境采用真空惰性氣體保護，防止石墨加熱體高溫氧化，使得最高加熱溫度能夠達(dá)到以上，從而保證有能力提供3MW/m2以上的熱流密度。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種高熱流熱環(huán)境模擬裝置，其特征在于，包括 支架；爐體，所述爐體與所述支架相連且所述爐體的頂部具有開口； 爐蓋，所述爐蓋可轉(zhuǎn)動地安裝在所述爐體上以打開和關(guān)閉所述開口； 絕緣底座，所述絕緣底座在所述爐體內(nèi)安裝在所述爐體的底部； 加熱體組件，所述加熱體組件包括石墨輻射體、包覆所述石墨輻射體的保溫層和纏繞所述保溫層的感應(yīng)線圈，所述加熱體組件安裝在所述絕緣底座上；試驗件，所述試驗件沿上下方向安裝在所述石墨筒內(nèi)，其中，所述感應(yīng)線圈對所述石墨輻射體進行加熱，所述石墨輻射體發(fā)出輻射對所述試驗件加熱；冷卻介質(zhì)進路，所述冷卻介質(zhì)進路與所述試驗件的第一端連通以使冷卻介質(zhì)流入所述試驗件；冷卻介質(zhì)出路，所述冷卻介質(zhì)出路與所述試驗件的第二端連通以使冷卻介質(zhì)流出所述試驗件；雙色集成式紅外測溫儀，所述雙色集成式紅外測溫儀用于檢測所述試驗件的溫度； 抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述爐體相連以對所述爐體進行抽真空； 充氣口，所述充氣口與所述爐體相連以向所述爐體內(nèi)充入惰性氣體； 壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述爐體相連以檢測所述爐體內(nèi)的壓力值，當(dāng)所述壓力值超過閾值后，所述壓力傳感器發(fā)出報警信號； 防爆口，所述防爆口與所述爐體相連；和電源系統(tǒng)，所述電源系統(tǒng)與所述感應(yīng)線圈相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，其特征在于，還包括爐蓋升降機構(gòu)， 所述爐蓋升降機構(gòu)的第一端與所述爐體相連且所述爐蓋升降機構(gòu)的第二端與所述爐蓋相連以用于提升和放下所述爐蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述石墨輻射體為石墨筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述石墨筒為圓柱形石墨筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，其特征在于，所述抽真空裝置為真空泵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高熱流熱環(huán)境模擬裝置，包括支架，爐體，爐蓋，絕緣底座，加熱體組件，試驗件，冷卻介質(zhì)進路，冷卻介質(zhì)出路，雙色集成式紅外測溫儀，抽真空裝置，充氣口，壓力傳感器，防爆口和電源系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施例的高熱流熱環(huán)境模擬裝置，采用中頻感應(yīng)方式加熱，可以保證熱量高效及時加入，同時圓筒的構(gòu)型保證了加熱的均勻性；加熱環(huán)境采用真空惰性氣體保護，防止石墨加熱體高溫氧化，使得最高加熱溫度能夠達(dá)到2800℃以上，從而保證有能力提供3MW/m2以上的熱流密度。
文檔編號H05B6/10GK102507194SQ201110393999
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者張波, 李煜, 胡申林, 趙書軍, 馬雪松 申請人:北京動力機械研究所