[发明专利]一种在真空容器内可调节加载压力的接触热阻测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天器热控制设计，具体涉及一种在真空容器内可调节加载压力的接触热阻测量装置。

背景技术

航天器热控制是控制航天器内部与空间环境之间热交换过程，使航天器始终处于合适的温度范围内的系统。此系统性能之优劣、可靠性之高低直接影响到整个航天器的工作状态和寿命，因此可以说是航天器必不可少的技术保障系统。航天器热控制设计依托于热分析计算和地面热模拟试验，其中热分析计算除了需要用到一系列材料、表面的热性能参数，还会涉及到一些非热物性参数，例如固体与固体表面之间的接触热阻。通常材料物性、表面光学特性参数一般可以通过查阅资料获得，而接触热阻由于受到接触表面状态、接触压力、温度、连接方式等多种因素的影响，通常只能通过试验实测获取。

在接触热阻测量试验过程中，测量装置主体往往位于真空容器内，这就使得试验实施人员在试验进行当中随时改变接触压力变得很困难。特别是在接触温度发生很大变化时，试件由于材料膨胀或收缩变形导致接触压力偏离原设定值，此时就需要压力施加装置能够自动调节，使接触压力恢复到原设定值。

发明内容

针对现有接触热阻测量装置在真空容器内接触压力不便调节的局限性，为提高工作效率，本发明提出一种可实时调节接触加载压力的测量装置的设计方案，技术方案如下：

一种在真空容器内可调整加载压力的接触热阻测量装置，包括：真空容器、试验系统、数据采集系统，其中：

试验系统包括：试验平台、加热单元、冷却单元、加压单元；试验平台由平台、固定装置组成，加热单元由加热器、绝热层、热电偶组成，冷却单元由冷却装置、冷却源、循环泵、冷却液组成，加压单元由压力敏感器、丝杠加压装置、驱动电机组成；试验平台、加热器、绝热层、热电偶、冷却装置、压力敏感器、丝杠加压装置、驱动电机置于真空容器中，冷却装置通过法兰与真空容器外部循环泵连接实现冷却液循环和真空容器密封；

数据采集系统包括：压力数据采集单元、温度数据采集单元、计算机控制系统、压力控制显示器、温度控制显示器、数据电缆、传感器；压力数据采集单元和温度数据采集单元的数据电缆通过法兰连接真空容器中的传感器实现数据采集和真空容器密封。

所述固定装置由四根支架连接上下两块固定板，下固定板上设置一个方形凹槽，便于安装和固定加热器，上固定板中心有螺杆穿过，通过旋转螺杆，改变螺杆的伸长量，从而给被试件施加相应的压力。

所述平台采用陶瓷材质，上端面加工出一个直径大于被试件的圆柱形凹槽，便于试验实施过程中被试件的安装和固定。

所述加热器采用电加热，由4根加热铜棒制成，4根加热铜棒安装在方形陶瓷平台内部；通过调整4根加热铜棒的输入电压来改变加热器产生的热量；在加热器的四周及底部包裹石棉，尽可能得减少加热器热量的散失或传导到丝杠加压装置和固定装置上。

试验过程中将被试件外部包裹保温隔热层，减少被试件热量的横向损失。

本发明利用电机带动螺杆旋转改变试件之间的接触压力，代替了人工手动旋转螺杆，从而避免了每次试验都需要真空容器复压，手动旋转螺杆，抽真空等一系列操作，大大简化试验流程和时间。同时该方法还能反馈补偿由于温度变化带来的压力偏差，从而提高了试验的精度。

附图说明

图1一种在真空容器内可调整加载压力的接触热阻测量装置的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实例，对本发明进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种在真空容器内可调整加载压力的接触热阻测量装置，包括：真空容器、试验系统、数据采集系统，其中：

试验系统包括：试验平台、加热单元、冷却单元、加压单元；试验平台由平台、试验支架、固定装置组成，加热单元由加热器、绝热层、热电偶组成，冷却单元由冷却装置、冷却源、循环泵、冷却夜组成，加压单元由压力敏感器、丝杠加压装置、驱动电机组成；试验平台、加热器、绝热层、热电偶、冷却装置、冷却源、压力敏感器、丝杠加压装置、驱动电机置于真空容器中，冷却装置通过法兰与外部循环泵接冷却源。

数据采集系统包括：压力数据采集单元、温度数据采集单元、计算机控制系统、压力控制显示器、温度控制显示器、数据电缆；压力数据采集单元和温度数据采集单元的数据电缆通过法兰连接真空容器中的传感器，采集数据。