一种高可靠性陶瓷隔热窗组件及其装配方法
阅读说明：本技术 一种高可靠性陶瓷隔热窗组件及其装配方法 (High-reliability ceramic heat insulation window assembly and assembling method thereof ) 是由 孙成功 邢政鹏 周长灵 谢青松 宋奎明 张训虎 王艳艳 段晓峰 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高可靠性陶瓷隔热窗组件,包括陶瓷隔热窗主体、连接件和缓冲件；陶瓷隔热窗主体包括由侧壁、上壁围成的中空腔体及自侧壁下部外翻的翻边结构；缓冲件位于翻边结构上；连接件与缓冲件接触,可借助缓冲件压合翻边结构,连接件上设置有用于固定连接件的安装部以通过连接件压合缓冲件实现对翻边结构的压合,使隔热窗主体固定在预设固定位置。本发明通过安装部固定连接件,连接件压合缓冲件以间接压合翻边结构,实现隔热窗主体的固定,即采用连接件、翻边结构的非直接接触实现隔热窗主体的固定,避免了隔热窗与连接件机械连接形成应力集中,易造成隔热窗破损开裂的问题；缓冲件起缓冲作用,分散应力,进一步避免应力集中。(The invention provides a high-reliability ceramic heat insulation window assembly, which comprises a ceramic heat insulation window main body, a connecting piece and a buffer piece, wherein the ceramic heat insulation window main body is provided with a plurality of heat insulation windows; the ceramic heat insulation window main body comprises a hollow cavity surrounded by a side wall and an upper wall and a flanging structure outwards turned from the lower part of the side wall; the buffer piece is positioned on the flanging structure; the connecting piece is in contact with the buffering piece, the flanging structure can be pressed by the buffering piece, the mounting portion for fixing the connecting piece is arranged on the connecting piece, so that the flanging structure can be pressed by the buffering piece pressed by the connecting piece, and the heat insulation window main body is fixed at a preset fixing position. According to the invention, the connecting piece is fixed through the mounting part, and the connecting piece presses the buffer piece to indirectly press the flanging structure, so that the fixing of the heat insulation window main body is realized, namely, the fixing of the heat insulation window main body is realized by adopting the indirect contact of the connecting piece and the flanging structure, and the problem that the heat insulation window is easily damaged and cracked due to stress concentration formed by the mechanical connection of the heat insulation window and the connecting piece is avoided; the buffer piece plays a role in buffering, stress is dispersed, and stress concentration is further avoided.)
技术领域
本发明涉及隔热窗技术领域，具体而言，涉及一种高可靠性陶瓷隔热窗组件及其装配方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，飞行器制导天线隔热窗部件的需求越来越多，低成本、高可靠性的隔热窗部件材料的应用需求也越来越多。目前，用于隔热窗部件的高温度领域透波隔热材料为陶瓷材料及其复合材料，其中常用的高可靠性透波隔热窗材料一般采用石英纤维增强复合材料，但其存在制备周期长、价格高昂等缺陷，限制了其大规模应用。为此，技术人员考虑采用高可靠性、制备周期短、成本低的替代材料以代替石英纤维增强复合材料的使用。石英陶瓷、氮化硅陶瓷等陶瓷类材料具有制备周期短、成本低的优点，技术人员尝试用石英陶瓷、氮化硅陶瓷等陶瓷类材料替代石英纤维增强复合材料，但其存在脆性大、可靠性差的问题，大大限制了其应用与发展。
目前国内陶瓷隔热窗在使用时与金属连接件一般采用机械连接，陶瓷隔热窗与金属连接件连接易形成应力集中，尤其是在使用石英陶瓷、氮化硅陶瓷等陶瓷类材料时其固有的脆性问题，更容易造成陶瓷隔热窗破损开裂。因此，如何设计一种低应力集中的连接方式，尤其是在陶瓷隔热窗采用脆性陶瓷时，解决陶瓷天线窗工程应用时易受力而损坏的问题，成为本领域亟待解决的关键技术及工程应用难题。
发明内容
本发明提供了一种高可靠性陶瓷隔热窗组件及其装配方法，以解决现有陶瓷隔热窗与金属连接件连接易形成应力集中，尤其是在陶瓷隔热窗采用脆性陶瓷时，更容易造成陶瓷隔热窗破损开裂的问题。
一方面，本发明提供了一种高可靠性陶瓷隔热窗组件，包括陶瓷隔热窗主体、连接件和缓冲件；其中，所述陶瓷隔热窗主体包括由侧壁、上壁围成的中空腔体以及自侧壁下部外翻的翻边结构；所述缓冲件位于翻边结构上；所述连接件与缓冲件接触，并可借助缓冲件压合翻边结构，连接件上设置有用于固定连接件的安装部以通过连接件压合缓冲件实现对翻边结构的压合，使陶瓷隔热窗主体固定在预设固定位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的陶瓷隔热窗主体包括翻边结构，翻边结构上设置缓冲件，连接件与缓冲件接触，可借助缓冲件实现对翻边结构的间接压合。连接件上设置有用于固定连接件的安装部，当连接件通过安装部固定时，连接件就会压合缓冲件并借助缓冲件间接压合翻边结构，实现陶瓷隔热窗主体在预设固定位置的固定。因此，本发明通过安装部实现连接件的固定，连接件压合缓冲件以间接压合翻边结构，实现陶瓷隔热窗主体的固定，采用连接件、翻边结构的非直接接触实现陶瓷隔热窗主体的固定，不论是陶瓷隔热窗采用脆性陶瓷或其他材料，均可避免现有陶瓷隔热窗与金属连接件机械连接带来应力集中，易造成陶瓷隔热窗破损开裂的问题。另外，本发明的缓冲件位于连接件与翻边结构之间，连接件与翻边结构未直接接触，缓冲件起到缓冲作用，缓冲连接件与翻边结构之间的作用力，减少陶瓷隔热窗受力破损的可能，本发明的陶瓷隔热窗组件可靠性高，使用寿命长。
在本发明的一些实施方式中，所述翻边结构与缓冲件接触的部分包括向下倾斜的倾斜面，所述倾斜面与所述翻边结构的下表面之间的夹角为锐角。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，陶瓷隔热窗主体的翻边结构与缓冲件接触的部分设置倾斜面，尤其是在倾斜面与翻边结构的下表面之间的夹角为锐角时，与平面翻边结构相比，倾斜面翻边结构具有更大的受力面，在施加同等大小应力作用下，倾斜面结构受力更小，可有效降低翻边结构受到的作用力，有效降低应力集中，保护翻边结构，避免陶瓷隔热窗主体损坏。
在本发明的一些实施方式中，所述翻边结构与缓冲件接触的部分还包括自所述倾斜面向下延伸的垂直面。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，翻边结构与缓冲件接触的部分由倾斜面和垂直面组成，倾斜面扩大翻边结构的受力面积并提供一定的翻边结构厚度，垂直面进一步保证翻边结构的厚度，进而增加翻边结构的受力能力，防止翻边结构受力损坏。
在本发明的一些实施方式中，翻边结构的高度为4mm-12mm，侧壁的厚度为4mm-12mm，翻边结构的高度与侧壁的厚度之比为1:1，倾斜面与垂直面的高度比为3:1，翻边结构的下表面的长度为1.5mm-4mm。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，当翻边结构的高度与侧壁的厚度之比为1:1时，一方面可保证翻边结构的受力能力，防止翻边结构受力即损坏，另一方面易于连接件、缓冲件以及翻边结构的固定，防止翻边结构太厚太高而造成陶瓷隔热窗组件结构笨重，节省材料，节约成本。
在本发明的一些实施方式中，所述锐角角度为63°-80°。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，倾斜面与翻边结构的下表面之间的夹角为63°-80°，该角度范围的翻边结构的受力面积满足实际需要，对连接件与翻边结构之间的作用力、应力等的分解作用较好，可较大化的减少陶瓷隔热窗主体受力损坏。
在本发明的一些实施方式中，所述缓冲件、所述翻边结构与缓冲件接触的部分、所述连接件与缓冲件接触的部分相互平行。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，缓冲件、翻边结构与缓冲件接触的部分、连接件与缓冲件接触的部分相互平行，即三者接触部分形状一致，方便缓冲件、翻边结构与连接件的紧密连接，进而方便连接件对缓冲件和翻边结构的压合，增加连接稳定性。
在本发明的一些实施方式中，所述缓冲件为硅橡胶，所述硅橡胶可承受的使用温度大于200℃，剪切强度大于1.0MPa；所述缓冲件的厚度为0.3mm-1.0mm。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，连接件与翻边结构之间用硅橡胶粘接，采用硅橡胶连接可避免连接件与翻边结构直接连接带来的应力集中，可有效缓冲连接件与翻边结构间的作用力，减少翻边结构受力损坏；另外，硅橡胶连接可有效降低连接件与翻边结构热膨胀系数差异带来的热应力，防止翻边结构损坏。本发明硅橡胶可承受的使用温度大于200℃，属于耐高温硅橡胶，可保证适用于高温环境，剪切强度大于1.0MPa，可增加粘接强度的可靠性。缓冲件(耐高温硅橡胶)的厚度即连接件与翻边结构之间的间隙被严格控制为0.3mm-1.0mm，如果间隙过小则不利于缓冲应力，如果间隙过大则粘接强度会降低，选择0.3mm-1.0mm的范围既能有效缓冲连接件与翻边结构之间的机械力及热应力，避免陶瓷受力过载而损坏，又能保证粘接强度。
在本发明的一些实施方式中，所述陶瓷隔热窗主体选材自石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷或石英复合材料；所述连接件选材自殷刚、铝合金、钛合金或不锈钢。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，陶瓷隔热窗主体选材自石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷或石英复合材料，即陶瓷隔热窗主体的材质既可以是脆性陶瓷，也可以是其他陶瓷，即使是选用脆性陶瓷，陶瓷隔热窗主体也不易因受力损坏，本发明的陶瓷隔热窗主体选材范围广泛，增加了材料的实用性。连接件选材自殷刚、铝合金、钛合金或不锈钢，连接件的材质不限定于特殊材料，节约成本，增加材料实用性。
在本发明的一些实施方式中，所述连接件的高度大于所述翻边结构；所述高可靠性陶瓷隔热窗组件还包括橡胶垫片，橡胶垫片位于翻边结构与侧壁的下方。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，连接件的高度大于翻边结构，在翻边结构与侧壁的下方设置橡胶垫片，橡胶垫片的厚度使得连接件压合缓冲件时正好能够实现翻边结构借助橡胶垫片间接的压合，借助橡胶垫片间接的使陶瓷隔热窗主体固定在预设固定位置，即翻边结构、侧壁的下方与预设固定位置之间具备橡胶垫片，橡胶垫片起到缓冲作用力的作用，避免翻边结构、侧壁与预设固定位置直接接触产生刚性应力，减小陶瓷隔热窗组件受力损坏的可能。
另一方面，本发明还提供了一种高可靠性陶瓷隔热窗组件的装配方法，包括如下步骤：提供陶瓷隔热窗主体，其包括由侧壁、上壁围成的中空腔体以及自所述侧壁下部外翻的翻边结构；提供与所述翻边结构匹配的缓冲件，将所述缓冲件粘接在所述翻边结构上；提供与所述缓冲件匹配且设置有安装部的连接件，使所述连接件与缓冲件接触，通过安装部固定连接件，并通过连接件压合缓冲件实现对翻边结构的压合，使所述陶瓷隔热窗主体固定在预设固定位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的装配方法将缓冲件粘接在翻边结构上，使连接件与缓冲件接触以实现连接件借助缓冲件间接压合翻边结构，使用时通过连接件上设置的安装部实现对连接件的固定，进而连接件压合缓冲件并借助缓冲件间接压合翻边结构，实现陶瓷隔热窗主体在预设固定位置的固定，装配方法简单。由本装配方法装配得到的陶瓷隔热窗组件，采用连接件、翻边结构的非直接接触实现陶瓷隔热窗主体的固定，不论是陶瓷隔热窗采用脆性陶瓷或其他材料，均可避免现有陶瓷隔热窗与金属连接件机械连接带来应力集中，易造成陶瓷隔热窗破损开裂的问题。另外，缓冲件位于连接件与翻边结构之间，缓冲件起到缓冲作用，缓冲连接件与翻边结构之间的作用力，减少陶瓷隔热窗受力破损的可能，陶瓷隔热窗组件可靠性高，使用寿命长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本发明的一种实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的结构示意图；
图2为本发明的另一实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合具体实施例对本发明涉及的各个方面进行详细说明，但这些具体实施例仅用于举例说明本发明，并不对本发明的保护范围和实质内容构成任何限定。
实施例1：
本实施例提供一种高可靠性陶瓷隔热窗组件。图1示出了本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的结构示意图。
如图1所示，本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件，包括陶瓷隔热窗主体1、连接件2和缓冲件3。其中，陶瓷隔热窗主体1包括由侧壁11、上壁12围成的中空腔体以及自侧壁11下部外翻的翻边结构13；缓冲件3位于翻边结构13上；连接件2与缓冲件3接触，并可借助缓冲件3压合翻边结构13，连接件2上有用于固定连接件2的安装部21以通过连接件2压合缓冲件3实现对翻边结构13的压合，使陶瓷隔热窗主体1固定在预设固定位置4。在本实施例中，侧壁11表示图1中由实线虚线包围的图标11指代的部分，翻边结构13表示图1中由实线虚线以及缓冲件3包围的图标13指代的部分，侧壁11下部表示的并非是侧壁11的底面(下表面)，而是指侧壁11远离上壁12并靠近预设固定位置4的部分，可以理解为侧壁11包括上部和下部，上部的上表面与上壁12连接，上部的下表面与下部上表面连接，下部的下表面与预设固定位置4接触。在本实施例中，安装部的具体结构不受限制，在本实施例中，安装部21为贯穿连接件2上下表面的安装孔，螺栓5穿过安装孔(安装部21)实现对连接件2的固定。
在本实施例中，翻边结构13与缓冲件3接触的部分包括向下倾斜的倾斜面131，倾斜面131与翻边结构13的下表面132之间的夹角α为锐角。优选的，在本实施例中，锐角角度为63°-80°。翻边结构13与缓冲件3接触的部分还包括自倾斜面131向下延伸的垂直面133。翻边结构13的高度为4mm-12mm，侧壁11的厚度为4mm-12mm，翻边结构13的高度与侧壁11的厚度之比为1:1，倾斜面131与垂直面133的高度比为3:1，翻边结构13的下表面132的长度为1.5mm-4mm。在本实施例中，高度指垂直于预设固定位置4方向的尺寸，厚度指平行于预设固定位置4方向的尺寸，翻边结构13的下表面132的长度则指下表面132平行于预设固定位置4方向的尺寸。
在本实施例中，缓冲件3、翻边结构13与缓冲件3接触的部分、连接件2与缓冲件3接触的部分相互平行。缓冲件3为硅橡胶，硅橡胶可承受的使用温度大于200℃，为耐高温硅橡胶，剪切强度大于1.0MPa；缓冲件3的厚度为0.3mm-1.0mm。
在本实施例中，陶瓷隔热窗主体1选材自石英陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷或石英复合材料，连接件2选材自殷刚、铝合金、钛合金或不锈钢。
本实施例还提供一种本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的装配方法，包括如下步骤：
提供陶瓷隔热窗主体1，其包括由侧壁11、上壁12围成的中空腔体以及自侧壁11下部外翻的翻边结构13；
提供与翻边结构13匹配的缓冲件3，将缓冲件3粘接在翻边结构13上；
提供与缓冲件3匹配且设置有安装部21的连接件2，使连接件2与缓冲件3接触，通过安装部21固定连接件2，并通过连接件2压合缓冲件3实现对翻边结构13的压合，使陶瓷隔热窗主体1固定在预设固定位置4。
实施例2：
本实施例提供一种高可靠性陶瓷隔热窗组件。图2示出了本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的结构示意图。
本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件与实施例1的不同之处仅在于：连接件2’的高度大于翻边结构13’；高可靠性陶瓷隔热窗组件还包括橡胶垫片6’，橡胶垫片6’位于翻边结构13’与侧壁的下方。本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的其他部分与实施例1相同，在此不再赘述。
本实施例还提供一种本实施例的高可靠性陶瓷隔热窗组件的装配方法，包括如下步骤：
提供陶瓷隔热窗主体，其包括由侧壁、上壁围成的中空腔体以及自侧壁下部外翻的翻边结构13’；
提供与翻边结构13’匹配的缓冲件，将缓冲件粘接在翻边结构13’上；
提供与缓冲件匹配且设置有安装部21’的连接件2’；
提供与翻边结构13’和侧壁的下表面匹配的橡胶垫片6’，将橡胶垫片6’粘接在翻边结构13’和侧壁的下表面；
使连接件2’与缓冲件接触，通过安装部21’固定连接件2’，使连接件2’压合缓冲件时正好实现翻边结构13’借助橡胶垫片6’间接的压合，借助橡胶垫片6’间接的使陶瓷隔热窗主体固定在预设固定位置。
以上结合具体实施方式对本发明进行了说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，不能以此限定本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，根据本发明所作的各种等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。