一种石英灯风冷装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于箭弹结构热强度、热环境地面模拟试验领域，具体涉及一种石英灯风冷装置。
【背景技术】
[0002]在航空航天领域，箭、弹等飞行器存在诸多的结构热问题，因此，需要对箭弹的典型结构进行模拟加热，以考核其防隔热、耐热性能。石英灯是国内外箭弹地面模拟热试验采用最为广泛的加热元件。它通过在石英灯阵两端施加电压，使得灯丝温度升高进而发射出辐射热量。辐射热量被试验对象所吸收，从而达到试验考核的目的。
[0003]在航空航天行业的发展初期，箭弹面临的加热热流密度不高，常规石英灯的加热能力完全可以满足试验需求。近年来，随着国内外航空航天领域的高速发展，箭弹结构热环境变得恶劣。重型运载火箭起飞阶段，发动机喷流对火箭底部加热的热流密度高达600?700kW/m2。高超声速飞行器在飞行过程中产生的气动热流密度最高可达lMW/m2。导弹弹头温度可达1500?2000°C。长时间、高热流密度的加热方式成为热试验领域重要的发展方向之一O
[0004]冷却技术是决定石英灯加热器的加热能力的最重要的因素之一。灯头冷却、灯管冷却的水平高低直接决定了其高热流状态下的续航能力。针对日益增高的加热需求，国内外均对石英灯加热器进行了改进。美国研制出一种模块化石英灯。他们将一组灯阵集成在一个密闭的模块中，模块接通电源、冷却水和冷却气。冷却水的目的是冷却灯头。冷却气的目的是冷却石英灯管。模块化石英灯在一定程度上提高了石英灯的加热能力和可靠性，然而美国对其技术采取严密的保密措施，国内自主研发还未成熟，目前不具备大规模应用的条件。在国内，北京强度环境研究所的热强度热环境试验研究室采用水冷式灯头设计，大大提高了石英灯加热器的高热流、长时间的加热能力。然而，它仅对灯头采取了冷却措施，未对灯管采取冷却措施，这使得它在高热流条件下的长时间工作能力不足，具有进一步被改进的余地。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种简易的石英灯风冷装置。其目的是对国内现有大功率石英灯加热器进彳丁改进，进一步提尚其尚热流、长时间的加热能力。
[0006]—种石英灯风冷装置，包括出气管，进气管，堵头，出气管管壁设有出气孔，出气孔的方向与石英灯阵平行，沿管壁径向配打，出气孔两端采用堵头封死，堵头中间配打出气孔，防止出现流动死区，避免出气管两端温度过高现象；出气管中间位置打一个进气孔，用于对接进气管;进气管一端与出气管焊接，并与出气管上的进气孔同轴，另一端与支持装置固定连接。
[0007]进一步，进气孔与出气孔在出气管的环向间隔大于等于90°。
[0008]进一步，出气管管壁上设有直径2mm的出气孔，以及直径6mm的进气孔；出气孔间的间隔为1mm至15_，沿出气管的轴向均匀分布，出气管长度根据石英灯阵长度而定。
[0009]进一步，出气管外表面以及暴露在石英灯阵下的进气管外表面均采用抛光处理，以提高反射率，降低吸收辐射热量。
[0010]进一步，进气管与出气管采用周围焊接，焊缝高度不小于4mm，保证焊缝处的密封性能。
[0011]进一步，未暴露在石英灯阵下的进气管部分外表面加工MlO螺纹。
[0012]进一步，出气管主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm。
[0013]进一步，进气管主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm，长度200mm。
[0014]本发明为设计在石英灯阵下方的吹气装置，使得冷却气流沿石英灯轴向自下而上形成射流。射流本身对石英灯产生冷却效果。同时，射流有引射作用，可使得外界的常温空气被引射，从而加快气流速度和流量，增加冷却效果。因此，本发明提高了石英灯阵的加热能力，提高了石英灯加热器高功率工作状态下的加热时间20%以上。同时，该风冷装置具备成本低、使用方便、易于实现的特点，应用前景十分广泛。
【附图说明】
[0015]图1是石英灯风冷装置结构图；
[0016]其中1-出气管2-进气管3-堵头5-出气孔
[0017]图2是石英灯风冷装置出气孔和进气孔环向间隔为90°的示意图；
[0018]其中1-出气管4-进气孔5-出气孔
[0019]图3是石英灯风冷装置出气孔和进气孔环向间隔大于90°的示意图；
[0020]其中1-出气管4-进气孔5-出气孔[0021 ]图4是石英灯风冷装置示意图；
[0022]其中6-支撑装置7-石英灯阵
[0023]图5是石英灯风冷装置示使用意图。
[0024]其中1-出气管2-进气管5-出气孔6-支撑装置7-石英灯阵
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
[0026]以图1、图2、图4、图5为例，实施例1:
[0027]根据石英灯阵的形状和尺寸设计和加工出气管，图4、图5的示例中石英灯阵总宽度为306_，出气管长度设计为262_。出气管主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm。在出气管的管壁上打16个直径2mm的出气孔，出气孔的间隔15mm，沿出气管的轴向均布。出气管两端采用堵头封死，堵头中间配打直径2_的出气小孔。出气管的外表面抛光处理。
[0028]设计和加工进气管，主体米用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm，总长200mm。暴露在石英灯下的进气管部分外表面抛光处理。未露在石英灯下的进气管部分外表加工MlO螺纹。进气管另一端加工成外径为6mm的光管嘴，用于与外部供气管相连，光管嘴部分的长度为30mm ο
[0029]如图2进气管所示，进气孔与出气孔在出气管的环向间隔为90°，出气孔与石英灯阵平行。
[0030]将出气管和进气管焊接在一起，组成吹气风冷装置。焊缝处采用周向焊接，焊缝高度不小于4mm，保证焊缝处的密封性能。
[0031]将石英灯风冷装置安装在石英灯加热器上。进气管穿过支撑装置的孔内，二者之间设置绝缘装置，采用MlO的螺母将进气管和支撑装置紧固连接在一起。
[0032]在使用时，进气管与氮气源相连，气体从出气管的出气孔吹出，形成气流，如图5箭头所示的气流方向。同时气路上设置减压阀、流量计等，调节进气压力和流量，使其达到试验需要的水平。
[0033]以图1、图3、图4、图5为例，实施例2:
[0034]根据石英灯阵的形状和尺寸设计和加工出气管，图4、图5的示例中石英灯阵总宽度为306_，出气管长度设计为262_。出气管主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm。在出气管的管壁上打16个直径2mm的出气孔，出气孔的间隔15mm，沿出气管的轴向均布。出气管两端采用堵头封死，堵头中间配打直径2_的出气小孔。出气管的外表面抛光处理。
[0035]设计和加工进气管，主体米用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm，总长200mm。暴露在石英灯下的进气管部分外表面抛光处理。未露在石英灯下的进气管部分外表加工MlO螺纹。进气管另一端加工成外径为6mm的光管嘴，用于与外部供气管相连，光管嘴部分的长度为30mm ο
[0036]如图3进气管所示，进气孔与出气孔在出气管的环向间隔为105°。
[0037]将出气管和进气管焊接在一起，组成吹气风冷装置。焊缝处采用周向焊接，焊缝高度不小于4mm，保证焊缝处的密封性能。
[0038]将石英灯风冷装置安装在石英灯加热器上。进气管穿过支撑装置的孔内，二者之间设置绝缘装置，采用MlO的螺母将进气管和支撑装置紧固连接在一起。
[0039]在使用时，进气管与氮气源相连，气体从出气管的出气孔吹出，形成气流，如图5箭头所示的气流方向。同时气路上设置减压阀、流量计等，调节进气压力和流量，使其达到试验需要的水平。
[0040]对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
【主权项】
1.一种石英灯风冷装置，包括出气管(I)，进气管(2)，堵头(3)，其特征在于，所述出气管(I)管壁设有出气孔(5)，所述出气孔(5)的方向与石英灯阵(7)平行，沿管壁径向配打，所述出气孔(5)两端采用所述堵头(3)封死，所述堵头(3)中间配打所述出气孔(5);所述出气管(I)中间位置打一个进气孔(4)，用于对接所述进气管(2);所述进气管(2)—端与所述出气管(I)焊接，并与出气管(I)上的进气孔(4)同轴，另一端与支持装置(6)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述进气孔(4)与所述出气孔(5)在出气管(I)的环向间隔大于等于90°。3.根据权利要求1所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述出气管(I)管壁上设有直径2mm的出气孔(5)，以及直径6mm的进气孔(4);所述出气孔(5)间的间隔为1mm至15mm，沿出气管(I)的轴向均匀分布，所述出气管(I)长度根据所述石英灯阵(7)长度而定。4.根据权利要求1所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述出气管(I)外表面以及暴露在石英灯阵(7)下的进气管(2)外表面均采用抛光处理。5.根据权利要求1所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述进气管(2)与出气管(I)采用周围焊接，焊缝高度不小于4mm。6.根据权利要求3所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述未暴露在石英灯阵下的进气管(2)部分外表面加工MlO螺纹。7.根据权利要求5所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述出气管(I)主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm。8.根据权利要求5所述的一种石英灯风冷装置，其特征在于，所述进气管(2)主体采用外径1mm的不锈钢管，壁厚2mm，长度200mm。
【专利摘要】一种石英灯风冷装置，包括出气管，进气管，堵头，所述出气管管壁设有出气孔，所述出气孔的方向与石英灯阵平行，沿管壁径向配打，所述出气孔两端采用所述堵头封死，所述堵头中间配打所述出气孔；所述出气管中间位置打一个进气孔，用于对接所述进气管；所述进气管一端与所述出气管焊接，并与出气管上的进气孔同轴，另一端与支持装置固定连接。本实用新型提高了石英灯阵的加热能力，满足试验需求；同时，该风冷装置及方法具备成本低、使用方便、易于实现的特点，应用前景十分广泛。
【IPC分类】F21V29/60
【公开号】CN205208485
【申请号】CN201520794103
【发明人】王伟, 胡由宏, 尹晓峰
【申请人】北京强度环境研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年10月14日