一种宽温度范围的热冲击缓冲装置及设计方法与流程

本发明涉及高温防护领域，特别是一种宽温度范围的热冲击缓冲装置。

背景技术：

1、高温防护一般采用能量阻隔和温度缓冲的方法实现对温度的控制。热量阻隔一般根据高温温度范围选择适当的隔热材料，从热量传递的三个途径（传导、对流、辐射）阻隔热量从高温区域向低温区域的能量传递。装置需要特定的维护、流程或受限于特定的应用场景，以保证在特定环境、确定的时间段实现对高温冲击的缓冲作用。

2、在一些全气候条件、不确定时间、未知姿态应用情况下，需要专门的设计方法和原则，以确保热缓冲装置的免维护、高可靠性的功能实现。典型的例子如机载黑匣子，需要功能发挥作用时，其姿态和时间是随机的，而在平时则需要在如-30～+70℃的环境变化中保持缓冲介质的零泄露和功能结构的完整。现有的热缓冲装置达不到设备要求的温度范围，无法设置自动开启的温度，高温防护设备通常只能提供一种固定的防护效果。然而，不同的设备或工作环境可能具有不同的温度要求，因此无法灵活地适应各种情况；同时介质冷冻后体积变化造成容器内部压力增加及介质泄露或损耗，导致热缓冲装置失效。

3、热冲击缓冲装置若不能按预设条件开启，例如过晚开启，则热冲击缓冲装置构成一个高压密封容器，若内部压力过大，可能爆炸损坏所要保护的装置，无法起到保护内部装置不损坏的效果，若过早开启，大量的热缓冲介质溢流，影响内部所装置的正常运行，也无法起到护内部装置的效果。为此我们提出一种宽温度范围的热冲击缓冲装置用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种宽温度范围的热冲击缓冲装置的设计方法，解决达不到设备要求的温度范围，无法设置自动开启的温度的问题，同时解决高温防护和低温时介质泄露的问题，确保装置的长期可靠性。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种宽温度范围的热冲击缓冲装置，包括外壳体, 外壳体上设有上盖体，上盖体上设有至少一个输送孔，输送孔上粘贴有多层密封胶带，外壳体与上盖体之间设有热缓冲介质；

3、密封胶带被设计成在预设的温度下开启。

4、优选方案中，通过计算密封胶带的粘接面积、粘接力和胶带失效温度控制密封胶带在预设的温度脱开开启。

5、优选方案中，通过控制胶带密封的脆化温度、破坏压强和层数，控制密封胶带在预设的温度破坏开启；

6、为了确保天开启成功，优选的，两种开启方式同时设置。

7、优选方案中，通过计算热缓冲介质体积、输送孔截面积和热缓冲介质吸热气化率，计算热缓冲介质在预设温度下的压强。

8、优选方案中，上盖体上设有多个加强筋环，加强筋环上设有或者没有设有输送孔，多个加强筋环中至少有一个设有输送孔，外壳体底部设有设备限位槽。

9、优选方案中，上盖体四周设有环凸台，环凸台抵靠在外壳体的内壁上，上盖体的环凸台与外壳体接触形成密封胶槽，环凸台上设有多个助焊槽，密封胶安装在环凸台与外壳体形成的密封胶槽上。

10、优选方案中，外壳体内壁设有多个内胆限高凸块，上盖体底部抵靠在内胆限高凸块上。

11、优选方案中，输送孔上的密封胶带包括防溢流密封胶带和至少一个热缓冲胶带，防溢流密封胶带位于热缓冲胶带顶部，防溢流密封胶带的面积大于热缓冲胶带的面积，热缓冲介质为水凝胶。

12、一种宽温度范围的热冲击缓冲装置的设计方法，其步骤是：

13、s1 、确定采用防溢流密封胶带和热缓冲胶带的材质，多次高温试验，分别确定防溢流密封胶带和热缓冲胶带在不同粘接力、不同粘接面积和不同温度时密封胶带失效，此时的密封胶带开启温度；

14、s2 、多次高温试验，通过不同的防溢流密封胶带和热缓冲胶带材质，确定防溢流密封胶带和热缓冲胶带的脆化温度，确定防溢流密封胶带和热缓冲胶带在不同空气压强和热缓冲胶带的层数时预设破坏开启的温度；

15、s3、通过吸热气化变形率和计算热缓冲介质体积、输送孔截面积，计算热缓冲介质在预设温度下的压强；吸热气化变形率是通过热缓冲介质确定的；

16、s4、计算热缓冲介质体积方式为：

17、a1、根据所传导芯片环境确定宽温度范围，根据宽温度上限确定所需热缓冲能量q；计算热缓冲介质重量g：根据热缓冲介质为水凝胶确定k2，g=k2*q/2200，其中k2=1.5～2.0；

18、a2、计算上盖体与外壳体之间的容积v：v计算公式为：v=k1*g，

19、其中k1=1.15～1.20；k2为水的吸热气化率；

20、a3、根据上盖体与外壳体之间的容积v，确定内胆限高凸块或者限高撑块的高度；

21、其中，k2为吸热气化率，k1为热缓冲介质密度；

22、s5、对输送孔进行设计：计算不同输送孔横截面积，计算不同横截面时，密封胶带的压强；热缓冲介质体积膨胀不高于3%的情况下，满足输送孔截面暴露于整体装置内部空气中；

23、s6、避免热缓冲介质低温体积膨胀时对整体结构的压力及形变，对外壳体和上盖体结构设计；

24、s7、热缓冲开启温度设计：设计密封胶带的粘接面积、粘接力和胶带失效温度，设计胶带密封的脆化温度、破坏压强和层数，控制密封胶带在预设的温度破坏开启，设计热缓冲介质体积、输送孔截面积和吸热气化变形率，设计热缓冲胶带的层数，实现特定的热缓冲开启温度设计目标。

25、优选方案中，s6中，对外壳体和上盖体结构设计为：上盖体为冷侧，外壳体底部为热侧，外壳体顶部为冷侧；

26、b1：冷侧结构加强；

27、b2：热侧薄壁、冷侧厚壁；

28、b3：冷侧、热侧采取焊接密封；

29、b4：冷侧、热侧采取弹性胶连密封；

30、采用b1~b4一种或几种方式的组合对外壳体和上盖体进行结构设计。

31、本发明提供了一种宽温度范围的热冲击缓冲装置及设计方法，采用水凝胶作为缓冲介质，保证任意姿态下缓冲单元的可靠工作，利用双层或多层胶带组合实现常态密封，实现高温自动开启功能，当热缓冲单元热侧温度达到开启温度时，单元内部气体压力增加，胶带粘接力下降，热量反向输送孔被自动打开，凝胶气体从输送孔中喷出，达到延缓热缓冲单元冷侧温度上升的目的。本发明在设定的宽温度环境中以任意姿态保持长期稳定、在热端温度大于设计温度时自动开启热缓冲功能的单元设计方法，在实际产品设计中可以使用单个或多个单元的组合，以实现对产品特定空间区域的温度缓冲或保护。

32、外壳体和上盖体采用不锈钢，外壳体和上盖体采用冷侧结构加强；热侧薄壁、冷侧厚壁；冷侧、热侧焊接密封；冷侧、热侧采取弹性胶连密封上述一种或几种方式的组合，增强整体设备结构，避免或降低单元在产品装配及缓冲介质低温体积膨胀时对低温被保护侧的压力及形变，从而避免介质泄露或损耗，导致热缓冲装置失效。

33、通过设计调整密封胶带的粘接面积、粘接力和胶带失效温度，设计胶带密封的脆化温度、破坏压强和层数，控制密封胶带在预设的温度破坏开启，设计热缓冲介质体积、输送孔截面积和吸热气化变形率，实现特定的热缓冲开启目标温度设计，以实现对产品特定空间区域的温度缓冲或保护。实现不同的设备或工作环境可能具有不同的温度要求，因此灵活地适应各种情况，适合推广使用。