一种隔热装置及方法与流程

本发明涉及一种隔热装置及方法，属于温度-湿度-振动综合环境试验技术领域。

背景技术：

温度-湿度-振动综合环境试验系统(简称为综合环境试验系统)是由能产生温度和湿度环境的温湿度试验箱(简称为试验箱)和能产生振动环境的振动台综合而成，是航天产品进行温度-湿度-振动综合环境试验和可靠性试验的常用设备，可以按照规定的试验剖面施加温度、湿度和振动等环境应力。其中，试验箱包括加热系统(含加热器、风扇等)、制冷系统(含压缩机、蒸发器、冷凝器等)、加湿系统、除湿系统和控制系统等，其控制温度的原理为：通过风扇将加热器产生的热量吹到试验箱内部，形成循环风，使试验箱内部升温或维持高温；通过压缩机压缩制冷剂进入试验箱内部的蒸发器，利用制冷剂气化吸热，使试验箱内部降温或维持低温，而制冷剂气化吸收的热量在冷凝器中通过循环水管路带出试验箱。循环水管路包括供水管路和回水管路，供水来自地下水或贮水箱，水温随着季节变化略有不同，一般不高于20℃；回水温度与供水温度、供水流量和试验箱工况等因素有关，一般高于供水温度3℃以上。

依据试件物理特征的不同，综合环境试验系统在试验箱容积、振动台推力、振动台数量等方面略有区别。近些年来，针对大型细长体不同位置同时施加不同的振动试验条件的需求，基于单轴两(或多)振动台的综合环境试验系统广泛应用。在应用这类系统进行试验时，试件首先通过夹具连接机械解耦装置，然后将机械解耦装置固定在振动台上。具体详见一种为消除或减轻两(或多)台振动的耦合运动对试件和振动台的不利影响而采用的振动传递机械装置和《战术导弹全弹双振动台振动试验方法》qj20193-2012。

在试验过程中，试验箱内的温度和湿度不断变化，通过试件夹具向下传递至机械解耦装置，导致其表面温度与试验箱外空气环境产生较大差异，影响内部滑油润滑度及整个装置的密封性，降低其解耦效果，严重时可能导致试件机械损坏。同时由于温度变化，机械解耦装置存在表面凝露或结霜现象，露水或霜融水可能向下流进振动台内部，造成动圈烧毁等严重事故。

为避免上述后果，通常做法是在试件夹具和机械解耦装置之间加装一层非金属隔热垫。但是，随着试件质量增加，温度稳定时间由原来的1～3小时增加为20多个小时，这种隔热方式已经不能有效阻止试验箱内的热量或冷量向下传递。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种有效阻止试验箱内的热量或冷量向下传递，使机械解耦装置和振动台的表面温度不受试验箱内温度的影响的隔热装置及方法。

本发明的技术解决方案：一种隔热装置，包括转接头、内嵌水道、电磁阀、控制仪和温度传感器，所述的转接头上端面与试件夹具连接，下端面与机械解耦装置连接，下端面中心开圆孔安装内嵌水道，所述的内嵌水道由一根水管绕圆周盘成空心柱状结构，内嵌水道进、出水口从转接头下部的侧壁穿出，内嵌水道进水口通过管路与电磁阀的出口c连接，电磁阀的进口a、b分别连接试验箱的供水管路和回水管路，内嵌水道出水口与试验箱的回水管路连接，所述的温度传感器安装在试验箱内，控制仪通过温度传感器测量试验箱内温度，并根据试验箱内温度对电磁阀进口a、b进行控制。

所述的控制仪对电磁阀进口a、b控制具体如下：

若试验箱内温度高于t2，则控制仪控制电磁阀进口a打开、b关闭，试验箱的供水管路中的供水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，带走通过试件夹具和转接头向下传递的热量；

若试验箱内温度低于t1，则控制仪控制电磁阀进口a关闭、b打开，试验箱的回水管路中的回水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，抵消通过试件夹具和转接头向下传递的冷量；

若试验箱内温度在[t1,t2]范围内，控制仪控制电磁阀进口a、b全关闭、全打开或一开一闭，在上述温度范围内，试验箱内温度对机械解耦装置和振动台影响很小，可以不做主动隔热处理，也可进行主动隔热处理，本领域技术人员根据要求进行选择。

所述的t1为试验箱供水管路中的供水温度，t2为试验箱回水管路中的回水温度，t1<t2，t1一般不高于20℃，t2一般高于t13℃以上。

所述的电磁阀的进口b与试验箱的回水管路连接处比内嵌水道出水口与试验箱的回水管路连接处相比，更靠近试验箱，确保经电磁阀的进口b进入内嵌水道进口的水温。

所述的内嵌水道用铜管加工制作，内嵌水道与转接头下端面圆孔过盈配合，内嵌水道的外径比转接头下端面圆孔直径大5mm～10mm。

一种隔热方法，通过以下步骤实现：

第一步，隔热装置安装，

所述的隔热装置包括转接头、内嵌水道、电磁阀、控制仪和温度传感器，将内嵌水道安装到转接头内，转接头上端面与试件夹具连接，下端面与机械解耦装置连接，内嵌水道进水口通过管路与电磁阀的出口c连接，电磁阀的进口a、b分别连接试验箱的供水管路和回水管路，内嵌水道出水口与试验箱的回水管路连接，温度传感器安装在试验箱内，控制仪与温度传感器和电磁阀连接；

第二步，综合环境试验开始，控制仪通过温度传感器测量试验箱内温度，并根据试验箱内温度对电磁阀进口a、b进行控制，

a2.1、判断环境试验箱内温度t，若t>t2则进行步骤a2.2,若t<t1则进行步骤a2.3,若t∈[t1,t2]则进行步骤a2.4；

a2.2、控制仪控制电磁阀进口a打开、b关闭，试验箱的供水管路中的供水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，返回步骤a2.1；

a2.3、控制仪控制电磁阀进口a关闭、b打开，试验箱的回水管路中的回水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，返回步骤a2.1；

a2.4、控制仪控制电磁阀进口a、b全关闭、全打开或一开一闭，返回步骤a2.1。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明以转接头配置内嵌水道的形式，既可起到连接试件夹具与机械解耦装置、传递振动的作用，又可通过内嵌水道的循环水，阻止试验箱内的热量或冷量向下传递；

(2)本发明根据试验箱内的温度自动开启内嵌水道的循环水，主动阻止试验箱内的热量或冷量传递；

(3)本发明内嵌水道的循环水来自试验箱的供水管路或回水管路，利用供水和回水的本身温度特征，带走热量或抵消冷量，无需增加额外的温度调节装置；

(4)采用本发明隔热装置和方法可以保证机械解耦装置表面温度与大气温度接近，减少内外温差和表面凝露或结霜现象，达到保护试验设备和保证试验安全的目的，具有非常好的推广使用价值。

附图说明

图1为采用本发明的试验装置结构示意图；

图2为本发明转接头整体示意图；

图3为本发明转接头仰视图；

图4为本发明内嵌水道结构示意图。

其中1转接头、2内嵌水道、3内嵌水道进水口、4内嵌水道出水口、5试验箱底板、6机械解耦装置、7振动台、8试件夹具、9试件、10软管、11电磁阀、12控制仪、13温度传感器、14试验箱供水管路、15试验箱回水管路。

具体实施方式

下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。

本发明如图1所示，包括转接头1、内嵌水道2、电磁阀11、控制仪12和温度传感器13，转接头1下端面中心开圆孔安装内嵌水道2，内嵌水道进、出水口3、4从转接头1下部的侧壁穿出，内嵌水道进水口3通过软管10与电磁阀11的出口c连接，电磁阀11的进口a、b分别连接试验箱的供水管路14和回水管路15，内嵌水道出水口4与试验箱的回水管路15通过软管10连接，温度传感器13安装在试验箱内，控制仪12通过温度传感器13测量试验箱内温度，并根据试验箱内温度对电磁阀11进口a、b进行控制。

转接头1如图2、3所示，用铸铁或铝合金材料铸造，并进行机械加工，可以为一体结构，也可为分体加工后焊接。转接头上端面可与试件夹具8连接，下端面与机械解耦装置6连接，下端面中心开圆孔。

内嵌水道如图4所示，由一根铜管绕圆周盘成空心柱状结构，内嵌水道外径比转接头下端面圆孔直径大5mm。将内嵌水道安装于转接头下端面圆孔内，进水口3和出水口4从转接头侧壁穿出。

电磁阀11的c口通过软管连接至内嵌水道的进水口3。电磁阀的a口和b口分别通过软管连接至试验箱的供水管路14和回水管路15，在连接处安装单向阀，确保水流如附图1所示。

控制仪12通过温度传感器13测量试验箱内温度，并对电磁阀进行控制。

本发明还提供一种隔热方法，通过以下步骤实现：

1、按照图1所示连接试验设备(试验箱、机械解耦装置6、振动台7、隔热装置)和试件9。

2、综合环境试验开始，控制仪通过温度传感器测量试验箱内温度，并根据试验箱内温度对电磁阀进口a、b进行控制。

(1)实时判断试验箱内温度t，若t>t2则进行步骤(2),若t<t1则进行步骤(3),若t∈[t1,t2]则进行步骤(4)；

(2)控制仪控制电磁阀进口a打开、b关闭，试验箱的供水管路中的供水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，返回步骤(1)；

(3)控制仪控制电磁阀进口a关闭、b打开，试验箱的回水管路中的回水流经电磁阀的出口c从内嵌水道的进水口进入，从内嵌水道出水口排出至试验箱的回水管路中，返回步骤(1)；

(4)控制仪控制电磁阀进口a、b全关闭，返回步骤(1)。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。