用于结构热试验的石墨加热元件、石墨加热器制造技术

本发明专利技术提供一种用于结构热试验的石墨加热元件、石墨加热器，所述的石墨加热元件由主体结构和端部结构组成，其中，至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置并用于与水冷电极的连接。本发明专利技术能够更大限度的消除加热盲区、很好的抑制了相邻石墨加热元件之间加热盲区的产生，保证结构热试验过程中辐射加热的均匀性，并有效的解决了结构件温区数量和大小对常规石墨加热元件设计的限制问题。且本发明专利技术提供的石墨元件的结构应用范围广泛，不仅限于波型石墨加热元件的应用，U型和S型也同样适用。

Graphite Heating Elements and Graphite Heaters for Structural Thermal Tests

The present invention provides a graphite heating element and a graphite heater for structural thermal test. The graphite heating element is composed of a main body structure and an end structure. The end structure of at least one side is arranged at an angle with the main body structure and is used for connecting with a water-cooled electrode. The invention can eliminate the heating blind zone to a greater extent, restrain the generation of heating blind zone between adjacent graphite heating elements, ensure the uniformity of radiation heating in the process of structural thermal test, and effectively solve the problem that the number and size of temperature zone of structural parts restrict the design of conventional graphite heating elements. The structure of the graphite element provided by the invention has a wide application range, which is not only limited to the application of the wavy graphite heating element, but also applies to the U-type and S-type graphite heating elements.

【技术实现步骤摘要】
用于结构热试验的石墨加热元件、石墨加热器
本专利技术属于飞行器结构热试验的
，涉及一种用于结构热试验的石墨加热元件、石墨加热器。
技术介绍
随着飞行器飞行的马赫数越来越高，相应的气动加热问题亦越来越严重，其局部最高温度为1400℃以上，瞬时热流密度可达1.2MW/m2以上，这对传统式地面环境结构热试验提出了更高的技术要求。结构热试验中用作辐射加热的元件主要有石英灯、镍铬丝、硅碳及石墨。目前普遍采用的石英灯特点有体积小、热惯性小、可控制好及可组成任意形状的加热器，但其最高加热温度只能达到1200℃-1300℃，依然无法实现1400℃以上辐射加热环境的模拟。石墨最高工作温度可达2550℃，最大发热热流高达3MW/m2。虽然在高温下易被氧化，需要在真空环境下或保护气体环境中使用，但具有一定的强度，热导性能好，以及电阻率随温度的变化不大的优点。石墨加热器的核心部件为石墨加热元件，目前，结构试验中所用的石墨加热元件主要设计成U型、S型及波型，其端部厚度大，发热小，又同时连接着水冷电极，因此端部温度很低，没有辐射加热功能；而且即使采用薄端部进行代替，会导致端部刚度下降，还会因为水冷电极的影响而导致端部温度下降很大，同样无法解决试验件整个受热不均匀的问题。另外，针对结构热试验开展的加热器布局设计中，为了增强石墨加热元件的通用性，往往需要将多个石墨加热器单元拼接在一起，尤其当两个加热单元的端部均处于加热区时，普通的端部结构将造成加热盲区，且盲区的面积较大，造成辐射加热的不均匀性。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。为解决上述问题，本专利技术提出一种用于结构热试验的石墨加热元件、石墨加热器，所述的石墨加热元件、石墨加热器具有有效抑制加热盲区、辐射加热均匀的优势。本专利技术的技术解决方案：一方面，本专利技术提供一种用于结构热试验的石墨加热元件，由主体结构和端部结构组成，其中，所述的主体结构用于辐射加热试验件，端部结构中至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置并用于与水冷电极的连接。进一步的，所述的主体结构和端部结构为一体化设计；进一步的，所述端部结构的厚度大于所述主体结构的厚度；进一步的，所述与主体结构呈夹角设置的端部结构还设置成由依次连接的若干段子结构组成，各段子结构之间呈夹角设置；进一步的，上述各段子结构中的最后一段子结构用于与水冷电极的连接，且优选和所述的主体结构呈平行设置；进一步的，上述各段子结构中，用于与水冷电极连接的子结构的厚度设置为最大；进一步的，所述的各段接结构优选为两段，其之间夹角为直角，且与所述主体结构连接的子结构与所述主体结构之间的夹角也为直角；进一步的，所述的各段子结构为一体化设计。另一方面，本专利技术提供一种用于结构热试验的石墨加热器，包括石墨加热元件、水冷反射板、水冷电极、支撑结构以及支架，其中：所述的石墨加热元件由主体结构和端部结构组成，其中，所述的主体结构用于辐射加热试验件，所述的端部结构中至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置并用于与水冷电极的下端连接；所述支架用于石墨加热器的整体支撑和固定，与所述的水冷反射板连接，且所述的水冷反射板还进一步连接所述的石墨加热元件；所述的支撑结构套在所述的水冷电极上，用于水冷电极的支撑与固定，并固定在所述的水冷反射板和支架上。进一步的，所述的石墨加热器还包括电极引线端子，套在所述水冷电极上，用于将外部电源传输到水冷电极。本专利技术相比于现有技术的有益效果：基于现有的石墨加热元件的端部厚度大，发热小，又同时连接着水冷电极，因此端部温度低，辐射加热功能弱，容易造成相邻石墨加热元件之间的端部部分加热温度梯度大、均匀性差的问题，进而会对被加热结构件形成欠考核，达不到试验目的。本专利技术提供的一种用于结构热试验中石墨加热元件和石墨加热器，关键之处在于核心元件石墨加热元件的设计，通过将传统石墨加热元件厚的端部(用于水冷电极的安装)弯折到背面，即本专利技术所述的至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置，这样既能在不减薄端部厚度进而维持其刚度的强况下满足水冷电极的安装，又能保证用于辐射加热试验件的石墨加热元件的部位(主体结构)均匀辐射热量，避免现有石墨加热元件加热效果不均匀的缺陷。即本专利技术的石墨加热元件和石墨加热器，在保证石墨加热元件和水冷电极较好连接的基础上，避免了大幅度的温度下降，能够更大限度的消除加热盲区、很好的抑制了相邻石墨加热元件之间加热盲区的产生，保证结构热试验过程中辐射加热的均匀性，并有效的解决了结构件温区数量和大小对常规石墨加热元件设计的限制问题。且本专利技术提供的石墨元件的结构应用范围广泛，不仅限于波型石墨加热元件的应用，U型和S型也同样适用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的石墨加热器的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的石墨加热元件的一种实施例的结构示意图；图3是图2的俯视图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。参见图2和3，根据本专利技术的具体实施例提供了一种用于结构热试验的石墨加热元件，由主体结构101和端部结构组成，其中，端部结构中至少一侧的端部结构102与所述的主体结构101呈夹角设置并用于与水冷电极3的连接。应用此种配置方式，通过将传统石墨加热元件厚的端部(用于水冷电极的安装)弯折到背面，即本专利技术所述的至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置，这样既能在不减薄端部厚度进而维持其刚度的强况下满足水冷电极的安装，又能保证用于辐射加热试验件的石墨加热元件的部位(主体结构)均匀辐射热量，避免现有石墨加热元件加热效果不均匀的缺陷。进一步的，作为本专利技术的一个具体实施例，所述的主体结构101和端部结构102为一体化设计，且材质相同，即所述的石墨加热元件1为一整体结构，和现有的石墨加热元件材质完全一致，而结构形状有区别，即所述的至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置，也即将目前常规石墨加热元件厚的端部(用于水冷电极的安装)弯折到背面，避免传统石墨加热元件加热不均匀的缺陷。进一步的，本专利技术中，为了保持端部结构102的刚度，便于与水冷电极3的安装，所述端部结构102的厚度大于所述主体结构101的厚度；所述主体结构101的厚度均匀分布；进一步的，作为本专利技术的一个实施例，为了增加连接的可靠性和为主体结构的辐射提供空间，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于：由主体结构和端部结构组成，其中，所述的主体结构用于辐射加热试验件，所述的端部结构中至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置并用于与水冷电极的连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于：由主体结构和端部结构组成，其中，所述的主体结构用于辐射加热试验件，所述的端部结构中至少一侧的端部结构与所述的主体结构呈夹角设置并用于与水冷电极的连接。2.根据权利要求1所述的一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于，所述的主体结构和端部结构为一体化设计。3.根据权利要求1-2所述的一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于，所述端部结构的厚度大于所述主体结构的厚度。4.根据权利要求1-3所述的一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于，所述与主体结构呈夹角设置的端部结构还设置成由依次连接的若干段子结构组成，各段子结构之间呈夹角设置。5.根据权利要求4所述的一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于，上述各段子结构中的最后一段子结构用于与水冷电极的连接，且优选和所述的主体结构呈平行设置。6.根据权利要求5所述的一种用于结构热试验的石墨加热元件，其特征在于，所述与水冷电极连接的子结构的厚度设置为最大。7.根据权利要求4-6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨群，孟祥男，曹学伟，李原，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11