CN111420717A - 一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱 - Google Patents

一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱 Download PDF

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赵吉宾
李国名
厉蕾
孙大伟
张洪峰
张晓雯
金鑫
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Abstract

本发明是一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，用于玻璃透明件的热机械疲劳试验，其箱体(1)安装在机械疲劳试验机上，疲劳试样(2)穿过箱体(1)的上、下端面并夹持在机械疲劳试验机的上、下夹具之间，其特征在于：在箱体(1)内的试验箱(7)内设置有隔板(3)将试验箱(7)内的空间分隔成两个独立的温度区间(4)，使疲劳试样(2)的过渡面和其相对面分别处于两个独立的温度区间(4)内；所述两个独立的温度区间(4)为密封区间。解决了现有疲劳试验机用高低温试验箱变温速率慢，只能提供单一试验温度区的问题。

Description

一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱
技术领域
本发明是一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，属于产品的结构技术。
背景技术
高低温试验箱具有制热和制冷双重功能，一般用于疲劳试验机的高低温试验箱，除箱体机械结构为与疲劳试验机配合外，其高低温实现方式为通过内置加热丝和夹层内注入液氮或干冰进行慢速变温和维持单一的试验温度环境。
高低温试验箱结构主要包括控制***、制冷***、制热***、温度监控***和空气循环***。控制***决定了试验箱的升温速率、控温精度、试验程序控制等重要指标。控制器大都以PID控制为主，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。制冷***是高低温试验箱的关键部分之一，试验箱的制冷方式通常可分为机械制冷和液氮或干冰辅助制冷两种。机械制冷是采用蒸汽压缩式制冷，它们主要由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器组成，根据试验温度的低温要求，可选单级压缩机制冷或双级压缩机制冷，因此综合试验箱的制冷方式一般采用复叠式制冷。液氮制冷主要是利用液氮由液态变成气态时吸收大量热量的原理来实现快速降温的。实际应用过程中，液氮制冷通常作为压缩机机械制冷补充来使用，如在快速变温试验箱采用液氮喷雾作为补充，来实现快速降温的效果。高低温试验箱的加热***主要由大功率电阻丝组成，若试验箱要求的升温速率较大，就需要配置足够大的加热***功率。高低温试验箱的温度监控主要依靠温度传感器，通过传感器感应箱内温度传达实时信号给控制***，从而达到预定温度。温度传感器应用较多的是PT100和热电偶。空气循环***一般有离心式风扇和驱动其运转的电机构成。它提供了试验箱内空气的循环。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其目的是解决现有疲劳试验机用高低温试验箱变温速率慢，只能提供单一试验温度区的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，用于玻璃透明件的热机械疲劳试验，其箱体1安装在机械疲劳试验机上，疲劳试样2穿过箱体1的上、下端面并夹持在机械疲劳试验机的上、下夹具之间，其特征在于：在箱体1内的试验箱7内设置有隔板3将试验箱7内的空间分隔成两个独立的温度区间4，使疲劳试样2的过渡面和其相对面分别处于两个独立的温度区间4内；所述两个独立的温度区间4为密封区间。
在一种实施中，在箱体1的箱门5一侧的上、下端面上设置有可拆卸安装块6，为疲劳试样2进出箱体1提供通道。
在一种实施中，在疲劳试样2穿过箱体1内试验箱7的开口处设置有聚四氟乙烯材料制成的密封块8并用卡箍9固定。
在一种实施中，箱体1的试验箱7内的两个独立的温度区间4内设置有搅拌风扇12并与快速变温导气管10、排气管11、液氮喷射降温管13连通。
在一种实施中，在快速变温导气管10内设置有电阻加热丝14。
在一种实施中，箱体1的试验箱7内的每个独立的温度区间4内的快速变温导气管10的数量为2根，排气管11的数量为1根，液氮喷射降温管的数量为131根。
在一种实施中，在箱体1的试验箱7内的两个独立的温度区间4的上部设置有温度传感器15。
在一种实施中，隔板3采用PTFE板，并通过固定钣金16固定在试验箱7的内壁上。
在一种实施中，所述各管路之间均用保温棉填充。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明使用耐高低温材料作为双温区隔板，通过可拆卸方式，在试验箱内与试样并排布置，在试样内外两侧分隔出两个独立试验温度区；
2、本发明采用为两个温度区各配置一组快速变温导气和排气管路用于温度区的独立变温控制，每组快速变温导气和排气管路分为快速加热进气、冷气进气和排气各1根，分别用于快速升温和持续低温试验，液氮喷射用于快速降温。通过该方式实现了极快的升温速率和降温速率及持续试验时的维持试验温度长时间稳定；
3、本发明将电阻加热丝置于加热进气管路内，通过外部鼓风将热气流导入试验箱，可以有效减少快速升温过程中出现的热损耗，并可通过调整导入气流流量来调节升温速率；
4、本发明将两条进气管路均汇至试验箱内壁上的搅拌风扇位置，风扇可有效保证试验箱内温度均匀性。
附图说明
图1、3为本发明所述高低温试验箱的一侧机内、外结构示意图
图2、4为本发明所述高低温试验箱的另一侧机内、外结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详述：
参见附图1～4所示，该种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，用于玻璃透明件的热机械疲劳试验，其箱体1安装在机械疲劳试验机上，疲劳试样2穿过箱体1的上、下端面并夹持在机械疲劳试验机的上、下夹具之间，在箱体1的箱门5一侧的上、下端面上设置有可拆卸安装块6，为疲劳试样2进出箱体1提供通道。在箱体1内的试验箱7内设置有隔板3将试验箱7内的空间分隔成两个独立的温度区间4，使疲劳试样2的过渡面和其相对面分别处于两个独立的温度区间4内，隔板3采用PTFE板，并通过固定钣金16固定在试验箱7的内壁上。
所述两个独立的温度区间4为密封区间，其密封方式为：在疲劳试样2穿过箱体1内试验箱7的开口处设置有聚四氟乙烯材料制成的密封块8并用卡箍9固定。聚四氟乙烯材料可耐高低温-190～250℃，允许骤冷骤热，可作为密封材料，且摩擦系数很低。
本实施例中，箱体1的试验箱7内的两个独立的温度区间4内设置有搅拌风扇12并与快速变温导气管10、排气管11、液氮喷射降温管13连通。在快速变温导气管10内设置有电阻加热丝14。在箱体1的试验箱7内的两个独立的温度区间4的上部设置有温度传感器15。
箱体1的试验箱7内的每个独立的温度区间4内的快速变温导气管10的数量为2根，排气管11的数量为1根，液氮喷射降温管的数量为131根。所述各管路之间均用保温棉填充。
本发明所述高低温试验箱能够在疲劳试验的试样两侧形成两个独立试验温度区，并可在两个温度区内实现独立温度载荷控制、实现快速加热或制冷。该高低温试验箱包括箱体1、箱门5、双温区隔板3、箱体上下开口的密封块8、快速变温导气管10和排气管11、搅拌风扇12、电阻加热丝14、液氮喷射降温管13等组件，其中，两块双温区隔板3与疲劳试样2并排布置，在试验箱7内将疲劳试样2的过渡面和其相对面两侧分隔出内外两个温度区，疲劳试样2穿过箱体1和试验箱7上、下开口伸出与疲劳试验机夹具固定，试验箱7上、下开口处通过密封块8为试验箱7保温；两组快速变温导气管10、排气管11和液氮喷射降温管13分置于两个独立的温度区间4内，形成相互独立的进、排气循环气流；快速变温导气管10、排气管11分别用于快速升温和持续低温试验，液氮喷射降温管13喷射液氮用于快速降温；电阻加热丝14设置快速变温导气管10内，通过外部鼓风将热气流导入试验箱7，并通过试验箱7内壁上安装的搅拌风扇17使试验箱7内温度均匀。

Claims (9)

1.一种可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，用于玻璃透明件的热机械疲劳试验，其箱体(1)安装在机械疲劳试验机上，疲劳试样(2)穿过箱体(1)的上、下端面并夹持在机械疲劳试验机的上、下夹具之间，其特征在于：在箱体(1)内的试验箱(7)内设置有隔板(3)将试验箱(7)内的空间分隔成两个独立的温度区间(4)，使疲劳试样(2)的过渡面和其相对面分别处于两个独立的温度区间(4)内；所述两个独立的温度区间(4)为密封区间。
2.根据权利要求1所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：在箱体(1)的箱门(5)一侧的上、下端面上设置有可拆卸安装块(6)，为疲劳试样(2)进出箱体(1)提供通道。
3.根据权利要求1所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：在疲劳试样(2)穿过箱体(1)内试验箱(7)的开口处设置有聚四氟乙烯材料制成的密封块(8)并用卡箍(9)固定。
4.根据权利要求1所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：箱体(1)的试验箱(7)内的两个独立的温度区间(4)内设置有搅拌风扇(12)并与快速变温导气管(10)、排气管(11)、液氮喷射降温管(13)连通。
5.根据权利要求4所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：在快速变温导气管(10)内设置有电阻加热丝(14)。
6.根据权利要求4所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：箱体(1)的试验箱(7)内的每个独立的温度区间(4)内的快速变温导气管(10)的数量为2根，排气管(11)的数量为1根，液氮喷射降温管的数量为(13)1根。
7.根据权利要求1所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：在箱体(1)的试验箱(7)内的两个独立的温度区间(4)的上部设置有温度传感器(15)。
8.根据权利要求1所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：隔板(3)采用PTFE板，并通过固定钣金(16)固定在试验箱(7)的内壁上。
9.根据权利要求4所述的可快速变温的双温区热机械疲劳试验用高低温试验箱，其特征在于：所述各管路之间均用保温棉填充。
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