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CN110018011A - 真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置 - Google Patents

真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置 Download PDF

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CN110018011A
CN110018011A CN201910425838.8A CN201910425838A CN110018011A CN 110018011 A CN110018011 A CN 110018011A CN 201910425838 A CN201910425838 A CN 201910425838A CN 110018011 A CN110018011 A CN 110018011A
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thermal
stainless steel
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CN201910425838.8A
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张利
应荣敏
纪仁全
傅昱斐
叶必卿
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，包括恒温箱、真空箱、带梯形槽的不锈钢底板、真空抽气系统、磁流体密封轴、驱动加载装置和被测工件，真空箱、带梯形槽的不锈钢底板、磁流体密封轴、驱动加载装置和被测工件均在恒温箱内，真空箱、驱动加载装置和被测工件设置在带梯形槽的不锈钢底板上，所述驱动加载装置设置在真空箱外部，所述被测工件设置在真空箱内部，磁流体密封轴设置在真空箱和驱动加载装置之间，用于连接真空箱内的被测工件和真空箱外的驱动加载装置，本发明将真空箱、驱动加载装置和被测工件设置在带梯形槽的不锈钢底板上，无需各个安装平台的姿态调整，简化了调节机构和调节过程，提高了系统刚度，从而提高了试验精度。

Description

真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置
技术领域
本发明涉及航天器热真空试验领域，更具体的说，尤其涉及一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置。
背景技术
在航天器的研制和服役过程中，必须进行各种类型的空间环境模拟试验，以充分暴露产品的潜在缺陷，检验航天器的设计和制造质量。航天器的热真空试验主要模拟热环境和真空环境。现有的热真空试验机械系统主要包括真空罐、热沉系统、真空抽气系统和加热装置，真空罐是用来提供密闭的试验空间，热沉系统是用来模拟空间冷黑环境的，真空抽气系统的作用是模拟空间真空环境，加热装置的作用是模拟空间热环境。
针对航天器的热真空长寿命试验，需要给被测工件提供温度相对不低且温度稳定的真空环境，观察该温度下驱动加载装置能正常工作。现有的做法将真空罐、热沉系统、加热装置、被测工件平台、升降机构和隔热板做成一体，这种做法使真空罐结构变得复杂，维修也变得困难。由于驱动加载装置不能在真空环境下正常工作，所以试验时，驱动加载装置置于真空罐外部，被测工件置于真空罐内部，驱动加载装置和被测工件安装在不同的平台上，需要调节各个安装平台的姿态来满足试验同轴度的要求，每个安装平台均需要设置6个自由度可调的调节机构。试验开始前，由于温度变化、地面沉降以及自身应力变化的影响，需要对3个安装平台进行调节，使之达到规定的同轴度要求；试验进行过程中，由于真空罐内温度的变化会引起被测工件所在平台发生变形，从而使平面度发生变化，降低加载驱动装置与被测工件之间的同轴度，从而需要经常调节各个安装平台的姿态，使得各个安装平台的调节机构和调节过程变得复杂，同时也会降低热真空试验装置的系统刚度。在试验过程中，驱动加载装置的高速转动会使各个安装平台易发生不同频率的振动，从而影响试验结果。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的航天器热真空长寿命试验中需要对多个安装平台进行调节以达到规定同轴度从而使整个装置和调节过程变得复杂，降低整个系统刚度的问题，提出了一种结构简单，系统刚度高的真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，包括恒温箱、真空箱、带梯形槽的不锈钢底板、真空抽气系统、磁流体密封轴、驱动加载装置和被测工件，真空箱、带梯形槽的不锈钢底板、磁流体密封轴、驱动加载装置和被测工件均在恒温箱内，真空箱、驱动加载装置和被测工件设置在带梯形槽的不锈钢底板上，所述驱动加载装置设置在真空箱外部，所述被测工件设置在真空箱内部，磁流体密封轴设置在真空箱和驱动加载装置之间，用于连接真空箱内的被测工件和真空箱外的驱动加载装置，在传递运动的同时保证真空箱的密封性，磁流体密封轴与真空箱之间通过法兰盘连接，连接处装有密封材料和隔热材料，安装真空箱的带梯形槽的不锈钢底板处有抽气孔，通过真空抽气系统将真空箱抽真空，模拟热真空试验的真空环境。
进一步的，所述恒温箱箱体由保温材料制成。减少热量的散失，内部有温度控制系统，可以控制恒温箱内部的温度，恒温箱内部温度的变化会导致真空箱内被测工件温度的变化，恒温箱温度控制系统产生的热量可以通过热传导和热辐射的方式传递给被测工件，被测工件的温度变化有一定的滞后性，当恒温箱长时间工作时，可使被测工件均匀的达到目标温度，从而模拟热真空试验中的热环境。
进一步的，所述真空箱箱壁上装有加热装置，当需要改变被测工件的温度时，真空箱箱壁上的加热装置与恒温箱同时工作，真空箱箱壁上的加热装置加热温度相对于恒温箱较高，并在被测工件加热到目标温度之前停止工作，恒温箱继续工作，从而使被测工件达到目标温度，真空箱箱壁上的加热装置能提高被测工件的温度变化速度，加快热真空试验的热环境的变化速度。
进一步的，所述带梯形槽的不锈钢底板上的梯形槽不是连续的，所述真空箱、驱动加载装置和被测工件通过梯形槽安装在所述带梯形槽的不锈钢底板上。安装过程中无需调整各个安装平台的姿态，梯形槽的存在使得安装变得简单，更易满足同轴度的要求，同时能提高系统刚度，从而提高试验精度。
进一步的，所述真空箱为长方体，由不锈钢钢板和密封材料通过螺栓连接制成。不需要焊接，减少了焊接过程中焊点的存在对真空箱真空度的影响，真空箱通过螺栓固定在带梯形槽的不锈钢底板上，真空箱与带梯形槽的不锈钢底板之间有密封材料，实现真空箱的密封，真空箱带有观察窗，与所述恒温箱上的观察窗正对，可以在试验过程中实时观察真空箱内被测工件的运动状态。
进一步的，所述真空抽气系统在所述恒温箱外部，通过法兰盘与带梯形槽的不锈钢底板的抽气孔连接，负责将真空箱内的真空度抽到指定要求以下，模拟热真空试验的真空环境。
进一步的，所述恒温箱安装在所述带梯形槽的不锈钢底板上，通过对带梯形槽的不锈钢底板的安装可完成热真空试验装置的安装，提高了带梯形槽的不锈钢底板的稳定性。
本发明的有益效果在于：本发明将真空箱、驱动加载装置和被测工件设置在带梯形槽的不锈钢底板上，无需各个安装平台的姿态调整，简化了调节机构和调节过程，提高了系统刚度，从而提高了试验精度；真空箱由不锈钢钢板和密封材料通过螺栓连接制成，不需要焊接和热沉系统，提高了真空度，简化了原有真空罐的结构，降低了成本；真空箱做成长方体可以提高真空箱的空间利用率、抽真空速度和加热速度，节约了能源；真空箱置于恒温箱中，模拟恒温热环境，温度稳定性较好。
附图说明
图1是一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置不加恒温箱的结构示意图。
图2是一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置加上恒温箱的结构示意图。
图中，201-恒温箱、202-驱动加载装置、203-磁流体密封轴、204-真空箱、205-被测工件、206-带梯形槽的不锈钢底板、207-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～2所示，一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，包括恒温箱201、真空箱204、带梯形槽的不锈钢底板206、真空抽气系统、磁流体密封轴203、驱动加载装置202和被测工件205，真空箱204、带梯形槽的不锈钢底板206、磁流体密封轴203、驱动加载装置202和被测工件205均在恒温箱内，真空箱204、驱动加载装置202和被测工件205设置在带梯形槽的不锈钢底板206上，所述驱动加载装置202设置在真空箱204外部，所述被测工件205设置在真空箱204内部，磁流体密封轴203设置在真空箱204和驱动加载装置202之间，用于连接真空箱204内的被测工件205和真空箱204外的驱动加载装置202，在传递运动的同时保证真空箱204的密封性，磁流体密封轴203与真空箱204之间通过法兰盘连接，连接处装有密封材料和隔热材料，安装真空箱204的带梯形槽的不锈钢底板206处有抽气孔，通过真空抽气系统将真空箱204抽真空，模拟热真空试验的真空环境。
所述恒温箱201箱体由保温材料制成。
所述恒温箱201箱体由保温材料制成。减少热量的散失，内部有温度控制系统，可以控制恒温箱内部的温度，恒温箱内部温度的变化会导致真空箱204内被测工件205温度的变化，恒温箱201温度控制系统产生的热量可以通过热传导和热辐射的方式传递给被测工件205，被测工件205的温度变化有一定的滞后性，当恒温箱201长时间工作时，可使被测工件205均匀的达到目标温度，从而模拟热真空试验中的热环境。
所述带梯形槽的不锈钢底板206上的梯形槽不是连续的，所述真空箱204、驱动加载装置202和被测工件205通过梯形槽安装在所述带梯形槽的不锈钢底板206上。安装过程中无需调整各个安装平台的姿态，梯形槽的存在使得安装变得简单，更易满足同轴度的要求，同时能提高系统刚度，从而提高试验精度。
所述真空箱204为长方体，由不锈钢钢板和密封材料通过螺栓207连接制成。本发明不需要焊接，减少了焊接过程中焊点的存在对真空箱真空度的影响，真空箱通过螺栓固定在带梯形槽的不锈钢底板上，真空箱与带梯形槽的不锈钢底板之间有密封材料，实现真空箱的密封，真空箱带有观察窗，与所述恒温箱上的观察窗正对，可以在试验过程中实时观察真空箱内被测工件的运动状态。
所述真空抽气系统在所述恒温箱201外部，通过法兰盘与带梯形槽的不锈钢底板206的抽气孔连接，负责将真空箱204内的真空度抽到指定要求以下，模拟热真空试验的真空环境。
所述恒温箱201安装在所述带梯形槽的不锈钢底板206上。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：包括恒温箱(201)、真空箱(204)、带梯形槽的不锈钢底板(206)、真空抽气系统、磁流体密封轴(203)、驱动加载装置(202)和被测工件(205)，真空箱(204)、带梯形槽的不锈钢底板(206)、磁流体密封轴(203)、驱动加载装置(202)和被测工件(205)均在恒温箱内，真空箱(204)、驱动加载装置(202)和被测工件(205)设置在带梯形槽的不锈钢底板(206)上，所述驱动加载装置(202)设置在真空箱(204)外部，所述被测工件(205)设置在真空箱(204)内部，磁流体密封轴(203)设置在真空箱(204)和驱动加载装置(202)之间，用于连接真空箱(204)内的被测工件(205)和真空箱(204)外的驱动加载装置(202)，在传递运动的同时保证真空箱(204)的密封性，磁流体密封轴(203)与真空箱(204)之间通过法兰盘连接，连接处装有密封材料和隔热材料，安装真空箱(204)的带梯形槽的不锈钢底板(206)处有抽气孔，通过真空抽气系统将真空箱(204)抽真空，模拟热真空试验的真空环境。
2.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述恒温箱(201)箱体由保温材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述恒温箱(201)箱体由保温材料制成。减少热量的散失，内部有温度控制系统，可以控制恒温箱内部的温度，恒温箱内部温度的变化会导致真空箱(204)内被测工件(205)温度的变化，恒温箱(201)温度控制系统产生的热量可以通过热传导和热辐射的方式传递给被测工件(205)，被测工件(205)的温度变化有一定的滞后性，当恒温箱(201)长时间工作时，可使被测工件(205)均匀的达到目标温度，从而模拟热真空试验中的热环境。
4.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述带梯形槽的不锈钢底板(206)上的梯形槽不是连续的，所述真空箱(204)、驱动加载装置(202)和被测工件(205)通过梯形槽安装在所述带梯形槽的不锈钢底板(206)上。
5.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述真空箱(204)为长方体，由不锈钢钢板和密封材料通过螺栓(207)连接制成。
6.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述真空抽气系统在所述恒温箱(201)外部，通过法兰盘与带梯形槽的不锈钢底板(206)的抽气孔连接，负责将真空箱(204)内的真空度抽到指定要求以下，模拟热真空试验的真空环境。
7.根据权利要求1所述的一种真空箱置于恒温箱内的热真空试验装置，其特征在于：所述恒温箱(201)安装在所述带梯形槽的不锈钢底板(206)上。
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