一种振动-高温内热源耦合用振动联接器的制作方法

1.本实用新型涉及环境模拟试验设备技术领域，具体涉及一种振动-高温内热源耦合用振动联接器。


背景技术：

2.环境模拟试验，是为了在预期的使用、运输或贮存等环境下，保持功能可靠性而进行的试验验证；是考核、筛选与研究产品及其材料环境适应性、暴露产品环境失效模式、评价产品贮存/使用寿命的重要手段。环境模拟试验为产品的研制、生产、使用提供了技术支撑和保障。
3.目前，产品的环境试验主要包括自然环境试验和实验室加速试验两种。自然环境试验虽然能够获得更为真实的试验数据，但其试验期长、试验数据离散性大、不便于随时观察和测试、试验成本高。实验室加速试验通过加速装置或设备，模拟产品在实际使用、运输或贮存过程中的真实环境，从而实现对产品性能与使用寿命等重要参数的评估；与自然环境试验相比，实验室加速试验周期短、利于观察及记录数据、试验成本较低，因此现有技术通常采用实验室加速试验进行产品性能与使用寿命等参数的评估。
4.然而，目前的实验室加速试验装置或设备大多只能进行单一环境因素的测试，无法同时获取几种环境因素综合作用对产品或其材料的影响，如现有装置或设备无法进行振动-高温内热源的耦合，而在某些特定的设备中（例如飞机、舰船或车辆等装备动力舱的排气系统），其不仅受持续的振动作用、还受800℃以上的内热高温作用；现有实验室加速试验设备或装置仅能进行多次多种试验、然后将试验结果进行拟合，然而此方法不仅耗时耗材、操作繁琐，试验结果也因操作顺序不同或组合不同而不同，造成试验数据的误差大、精确性差、一致性差。


技术实现要素：

5.针对以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种振动-高温内热源耦合用振动联接器，该振动联结器能够实现振动与高温内热源的有效耦合，同时避免振动与高温内热源相互影响（如振动过程中、高温热量溢出造成外部环境高温，进而导致外部设备受影响、甚至损坏），确保环境模拟试验结果的精确性、一致性以及稳定性。
6.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
7.一种振动-高温内热源耦合用振动联接器，其特征在于：包括联结器本体、耐高温支撑座、支撑杆以及隔热板；所述联结器本体为横截面为“工”字形的圆台结构、其中部设置贯穿其自身的空腔且空腔与联结器本体共轴线（即空腔中轴线与联结器本体中轴线共线，下同）；所述耐高温支撑座设置在空腔内且耐高温支撑座与联结器本体共轴线，耐高温支撑座由上至下依次为陶瓷面板层、中间隔热层及陶瓷背板层，所述陶瓷面板层、中间隔热层与陶瓷背板层固定连接且它们中轴线共线，所述陶瓷面板层的直径与陶瓷背板层的直径均小于空腔内径，所述中间隔热层外壁与空腔内壁柔性连接（即中间隔热层外壁通过与其相同
的柔性隔热材料与空腔内壁连接）；所述联结器本体侧壁且位于耐高温支撑座下侧设置四个方形孔且两个相互对称的方形孔被一支撑杆贯穿，两根所述支撑杆相互平行且位于同一水平面上，所述支撑杆位于空腔内的上端面通过支撑组件与陶瓷背板层固定连接，从而对耐高温支撑座形成有效支撑；所述空腔内且位于方形孔下侧设置隔热板，所述隔热板外壁与空腔内壁固定连接。
8.优选的，所述联结器本体上端面设置待测试工件且所述待测试工件对应空腔内的陶瓷面板层。
9.优选的，所述联结器本体侧壁外圈且绕其中轴线均匀设置多根加强筋且所述加强筋分别与联结器本体的上、下端面固定连接，从而确保振动联结器的振动强度。
10.优选的，所述联结器本体侧壁且位于耐高温支撑座与隔热板之间设置风冷管，所述风冷管与方形孔、加强筋均异位（即风冷管与方形孔、加强筋均不干涉）；所述风冷管包括出风管与进风管，且出风管与进风管分别与外部风冷装置连通。
11.优选的，所述联结器本体侧壁外均匀包裹第一隔热层，所述空腔内壁设置第二隔热层，所述联结器本体外圈（即位于加强筋外圈）设置第三隔热层。
12.优选的，所述陶瓷面板层上端面设置加热组件，所述加热组件包括加热灯管与灯管固定支架，所述加热灯管两端通过灯管固定支架固定在陶瓷面板层上端面，加热灯管的一端贯穿耐高温支撑座、位于陶瓷背板层下侧且与一高温接线连接。
13.优选的，所述陶瓷面板层、陶瓷背板层的厚度为4～6mm，所述中间隔热层的厚度为8～12mm。
14.优选的，所述陶瓷面板层、中间隔热层与陶瓷背板层通过螺杆与隔热橡胶垫圈实现固定连接。
15.优选的，所述支撑杆位于联结器本体的外侧两端分别固定设置在支撑框架上，从而形成对支撑杆的固定及定位。
16.优选的，所述支撑杆位于方形孔处的侧壁通过包裹柔性隔热材料与联结器本体连接；即柔性隔热材料一端与支撑杆外壁固定连接、另一端与方形孔处的联结器本体固定连接且柔性隔热材料包裹在支撑杆外壁。
17.优选的，所述支撑组件包括紧固螺钉与支撑件，所述支撑件分别与陶瓷背板层、支撑杆接触，支撑件通过紧固螺钉实现固定与定位。
18.优选的，所述联结器本体底端固定设置在一水冷平台的上端面。
19.优选的，所述隔热板的厚度为3～7mm。
20.本实用新型具有如下技术效果：
21.本技术通过将待测试工件设置在联结器本体的上端面实现待测试工件与联结器本体的一同振动；通过耐高温支撑座与支撑杆的配合，实现对加热组件的固定设置，并且通过陶瓷面板层、中间隔热层、陶瓷背板层、方形孔以及支撑杆的设置，实现联结器本体振动时、加热组件不会跟随一同振动，避免振动过程中热量外溢，从而确保短时间内实现对待测试工件的升温、加热，保证振动与高温内热源的有效耦合，进而确保实验室加速试验过程中环境模拟结果的真实性，保证试验数据的精确性及一致性。
22.本技术能够实现1200℃及以上的高温内热源与1～2200hz宽频振动的有效耦合，从而为环境加速试验提供更加全面、更加真实的测试条件，也能有效实现隔热（即明确区分
加热区与非加热区），确保实现过程中的安全性。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中振动联结器的整体结构示意图。
24.图2为本实用新型实施例中振动联结器的剖视图。
25.图3为本实用新型实施例中振动联结器的耐高温支撑座的斜二侧俯视图。
26.图4为本实用新型实施例中振动联结器的耐高温支撑座的斜二侧仰视图。
27.其中，10、联结器本体；11、空腔；12、方形孔；13、加强筋；14、风冷管；15、第一隔热层；16、第二隔热层；17、第三隔热层；20、耐高温支撑座；21、陶瓷面板层；22、中间隔热层；23、陶瓷背板层；30、支撑杆；300、支撑框架；31、支撑组件；40、隔热板；50、水冷平台；60、加热组件；61、加热灯管；62、灯管固定支架；70、待测试工件。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例：
30.如图1～4所示，一种振动-高温内热源耦合用振动联接器，其特征在于：包括联结器本体10、耐高温支撑座20、支撑杆30以及隔热板40；联结器本体10为横截面为“工”字形的圆台结构、其中部设置贯穿其自身的空腔11且空腔11与联结器本体10共轴线（即空腔11中轴线与联结器本体10中轴线共线，下同）；耐高温支撑座20设置在空腔11内且耐高温支撑座20与联结器本体10共轴线，耐高温支撑座20由上至下依次为陶瓷面板层21、中间隔热层22及陶瓷背板层23，陶瓷面板层21、中间隔热层22与陶瓷背板层23固定连接且它们中轴线共线，陶瓷面板层21、中间隔热层22与陶瓷背板层23通过螺杆与隔热橡胶垫圈实现固定连接（如图2所示，陶瓷面板层21、中间隔热层22与陶瓷背板层23被螺杆贯穿且螺杆位于陶瓷面板层21上端面、陶瓷背板层23下端面分别螺纹连接一隔热橡胶垫圈）；陶瓷面板层21的直径与陶瓷背板层23的直径均小于空腔11内径，中间隔热层22外壁与空腔11内壁柔性连接（即中间隔热层22外壁通过与其相同的柔性隔热材料与空腔11内壁连接，如图2所示）；采用陶瓷面板层21与陶瓷背板层23的设置，一是对陶瓷面板层21上侧设置的加热灯管61辐射的红外射线进行反射，从而使得热量有效聚集在陶瓷面板层21上侧、实现对待测试工件70的迅速升温，同时有效降低陶瓷背板层23下侧的温度，避免非加热区受到高温影响；二是陶瓷层板能够防止变形，从而避免高温加热过程中耐高温支撑座20受热变形而造成的测试结果不准确、甚至出现安全事故。采用中间隔热层22，一是与陶瓷面板层21、陶瓷背板层23配合，进一步将加热灯管61产生的热量聚集在陶瓷面板层21上侧，以实现上侧加热区快速升温、避免下侧非加热区受到高温影响，二是通过中间隔热层22与空腔11内壁的柔性连接，避免联结器本体10的振动影响加热灯管61，从而保振动与加热互不影响、又对待测试工件进行振+热的耦合。联结器本体10侧壁且位于耐高温支撑座20下侧设置四个方形孔12且两个相互对称的方形孔12被一支撑杆30贯穿，两根支撑杆30相互平行且位于同一水平面上，支撑杆30
位于空腔11内的上端面通过支撑组件31与陶瓷背板层23固定连接，从而对耐高温支撑座20形成有效支撑；空腔11内且位于方形孔12下侧设置隔热板40，隔热板40外壁与空腔11内壁固定连接。
31.联结器本体10上端面设置待测试工件70且待测试工件70对应空腔11内的陶瓷面板层21（如图2所示，待测试工件70的受热部分对应陶瓷面板层21，通过陶瓷面板层21上的加热组件60实现对待测试工件70的加热，从而实现对待测试工件70的高温内热环境）。联结器本体10侧壁外圈且绕其中轴线均匀设置多根加强筋13（如图1所示）且加强筋13分别与联结器本体10的上、下端面固定连接，从而确保振动联结器的振动强度（加强筋13的数量根据具体振动模拟情况进行确定）。联结器本体10侧壁且位于耐高温支撑座20与隔热板40之间设置风冷管14，风冷管14与方形孔12、加强筋13均异位（即风冷管14与方形孔12、加强筋13均不干涉，如图1、图2所示）；风冷管14包括出风管与进风管，且出风管与进风管分别与外部风冷装置连通，风冷管14实现耐了耐高温支撑座20下侧空腔11的进一步散热，避免耐耐高温支撑座20下侧空腔11高温造成试验结果不准确、甚至出现安全事故；根据风冷管14与外部风冷装置的进风口与出风口将其分为出风管与进风管，本领域技术人员能够理解，本技术具体实施方式不做过多论述。联结器本体10侧壁外均匀包裹第一隔热层15，空腔11内壁设置第二隔热层16，联结器本体10外圈（即位于加强筋13外圈）设置第三隔热层17（如图2所示）。
32.陶瓷面板层21上端面设置加热组件60，加热组件60包括加热灯管61与灯管固定支架62，加热灯管61两端通过灯管固定支架62固定在陶瓷面板层21上端面，加热灯管61的一端贯穿耐高温支撑座20、位于陶瓷背板层下侧23且与一高温接线连接（如图3所示）。
33.陶瓷面板层21、陶瓷背板层23的厚度为4～6mm（优选5mm），中间隔热层22的厚度为8～12mm（优选10mm）。
34.支撑杆30位于联结器本体10的外侧两端分别固定设置在支撑框架300上（支撑框架300固定设置），从而形成对支撑杆30的固定及定位。支撑杆30位于方形孔12处的侧壁通过包裹柔性隔热材料与联结器本体10连接（如图1、图2所示）；即柔性隔热材料一端与支撑杆30外壁固定连接、另一端与方形孔12处的联结器本体10固定连接且柔性隔热材料包裹在支撑杆30外壁。支撑组件31包括紧固螺钉与支撑件，支撑件分别与陶瓷背板层23、支撑杆30接触，支撑件通过紧固螺钉实现固定与定位（如图4所示）。
35.联结器本体10底端固定设置在一水冷平台50的上端面。
36.隔热板40的厚度为3～7mm（优选5mm）。
37.中间隔热层22、隔热板40、第一隔热层15、第二隔热层16、第三隔热层17、柔性隔热材料均采用纤维反射型材料；纤维反射型材料是由隔热层和反射层交替叠放铺层而成、并采用纤维布进行包覆，隔热层采用硅酸铝纤维、硅酸镁纤维、气凝胶毡、陶瓷纤维毡中的一种或几种；反射层采用钼箔、镍箔、不锈钢箔、铝箔、双面镀铝聚酰亚胺薄膜中的一种或几种。
38.工作原理：
39.使用时，将待测试工件70固定安装在联结器本体10上端面且对应空腔11（如图2所示），确保待测试工件与联结器本体10上端面形成密封（必要时，可在联结器本体10上端面且位于空腔11外圈处设置隔热密封圈、隔热密封圈与联结器本体10共轴线实现密封隔热）；
然后同时启动联结器本体10下端的振动台与加热灯管61，加热灯管61采用波长介于0.75～1.4μm的高红外短波石英辐射器，实现联结器本体61对待测试工件70进行振动且加热灯管61对待测试工件70下端面与陶瓷面板层21之间的空腔进行加热的高温内热环境的模拟。同时，联结器本体10振动过程中，由于耐高温支撑座20与支撑杆3固定连接、且支撑杆30通过支撑框架300固定，耐高温支撑座20不会出现振动、即加热组件60不会振动，从而避免联结器本体10的振动影响加热组件60，造成加热组件60运动，进而影响加热效率、造成加热组件损坏。且本技术振动联结器能够实现振动加热过程中的有效密封，避免热量外溢，热量外溢一是造成内热环境无法达到高温、进而无法真实模拟高温内热环境，二是外溢的热量易影响外部环境、甚至导致外部设备损耗，三是热量外溢影响加热效率、从而增加成本的消耗。
40.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。