CN103115743B - 可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，低温腔设有连通低温工质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层。

Description

可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置

技术领域

本发明涉及一种对压缩弹簧弹性性能测试装置，特别涉及一种测试压缩弹簧在温区为室温至-268℃环境下弹性性能的装置。

背景技术

随着科学技术的发展，低温装置的应用越来越广，在这些装置中所使用的弹簧的弹性系数的准确测定，对弹簧的设计、使用有着重要作用。特别是形状记忆合金弹簧，它是在不同的温度条件下工作的，测试其弹性性能时需要将测试环境控制在使用的低温环境下。由于弹簧的尺寸较小，采用一套低温制冷系统，提供测试环境，并不现实。另外一方面，弹簧弹性性能测试时，必须要测试弹簧的形变量和弹簧力，无论是位移传感器还是力传感器都不适宜暴露在低温环境中。申请号为200710120292.2的发明专利，提供了一种采用液氮为工质测试弹簧低温弹性性能的装置，但这一装置难以将弹簧稳定在某一测试温度。目前国内尚无成熟的技术，即可以在宽低温范围（常温至-268℃或-196℃）连续调节弹簧的温度，又可以将弹簧维持在宽低温范围的某一个温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在一个很宽的低温区（室温以下，直至-268℃）测试压缩弹簧弹性性能的装置，采用这一装置即可以在宽低温范围（常温至-268℃或-196℃）连续调节弹簧的温度，又可以将弹簧维持在宽低温范围的某一个温度点，并可以根据需要控制弹簧的降温或升温速率，而且操作简单、可靠性高。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，弹簧腔内壁面装有测温热电偶，低温腔设有连通低温工质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层。

上述方案中，所述的低温工质配气系统包括一个液体喷射器和一个气体喷射器，所述低温腔的入口穿过绝热层与液体喷射器出口连接，低温腔的出口穿过绝热层与气体喷射器吸气口连接；液体喷射器有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另一个抽吸液氮或液氦，出口形成设定温度的混合气进入低温腔入口；气体喷射器也有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另一个抽吸从低温腔出口流出的混合气体由出口排出，保证液体喷射器出口的混合低温气体能始终在冷阱内通畅。

所述夹层为单层或多层。

所述测试系统包括触杆，触杆的前端垂直对着弹簧腔内的被测弹簧，触杆的后端通过一个绝热棒连接力传感器，力传感器与一个拐臂支架的直臂连接，拐臂支架的横臂上设置一个位移传感器。

本发明的优点是，低温工质的流动采用喷射器驱动，低温管路部分无无动部件，低温腔的温度连续可调。若采用液氮为低温工质，则可在常温与-196℃之间连续可调，亦可实现从常温至液氮之间连续、稳定、快速地降温或升温；若采用液氦为工质，则可实现常温至-268℃之间的温度控制。

本发明可用于测试记忆合金弹簧的温度在常温和低温（-196℃或-268℃）之间连续降低或连续上升过程中的弹性性能，亦可以将弹簧稳定在常温和低温（-196℃或-268℃）之间某个温度下测试其弹性性能，以满足这种弹簧在航空器、航天器或低温设备上的使用环境要求。

附图说明

图1为本发明实施方式的简图。

图2为本发明实施方式冷阱的结构简图。

本发明用下述实施方式举例说明，本发明包含但不限于下述具体实施方式。

具体实施方式

参见图1，一种压缩弹簧弹性性能低温测试装置，由冷阱3、低温工质配气系统和弹性测试系统构成，其中，低温工质配气系统的作用是向冷阱提供设定温度的低温工质，配气系统中除了气体调节阀1，无其它动部件。冷阱的作用是提供一个可以放置测试弹簧7的低温环境，冷阱内无动部件。弹性测试系统的作用是测量弹簧的弹性性能，主要包括探测弹簧力的力传感器10和探测弹簧形变的位移传感器12。

低温工质配气系统包括一个液体喷射器2和一个气体喷射器4；液体喷射器由常温高压（室温、3~12bar）气体A（氮气、氦气或其它干燥气体）驱动，抽吸低温液体工质（如液氮或液氦）B混合后，形成设定温度的混合气供给冷阱3；改变液体喷射器2气体输入管路上调节阀1的开度，可调节输入气体的气量和抽吸的低温工质的流量，从而控制混合气体的温度。气体喷射器也由常温高压气体A驱动，安装在冷阱出口，用于抽吸从冷阱流出的混合气体，保证液体喷射器2出口的混合低温气体能顺利进入冷阱3。通过调节气体喷射器气体输入管路上调节阀1的开度，可调节通过冷阱的混合气体流量。

参见图2，冷阱从外至内包括外部绝热层13、低温腔14、弹簧腔6，弹簧腔在低温腔的上部，形状如无盖水桶。在弹簧腔内壁面装有测温热电偶15；低温腔设有低温气体入口16和出口17，入口通过绝热层与液体喷射器出口连接，出口通过绝热层与气体喷射器吸气口连接。弹簧腔内放置测试弹簧7，弹簧腔与低温腔之间形成密闭空间，弹簧腔与低温腔不连通。低温腔和弹簧腔的腔壁材料可用导热系数高的材料，如铜，绝热层13包裹在低温腔的外部，采用绝热材料，如聚四氟乙烯，以减少冷阱的热损失。绝热层13与低温腔14之间可以设置夹层5，若采用液氮为低温工质，夹层5中填充空气；若采用液氦为低温工质，夹层5可采用多层真空结构绝热。

结合图1、图2，弹性测试系统包括触杆8，触杆8的前端垂直对着弹簧腔内的测试弹簧，触杆8的后端通过一个绝热棒9连接力传感器10，力传感器与拐臂支架11的直臂连接，拐臂支架11的横臂上设置一个位移传感器12。测试时，通过支架11上下移动力传感器10，使触杆8接触到弹簧7即可实现位移与弹性力的测试。所有传感器均与数据采集系统相连，可保证传感器一旦接触到弹簧7后记录有效数据。

Claims (2)

1.一种可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及测量被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，弹簧腔内壁面装有测温热电偶，低温腔设有连通低温工质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层；

所述的低温工质配气系统包括一个液体喷射器和一个气体喷射器，所述低温腔的入口穿过绝热层与液体喷射器出口连接，低温腔的出口穿过绝热层与气体喷射器吸气口连接；液体喷射器有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另一个抽吸液氮或液氦，液体喷射器的出口形成设定温度的混合低温气体进入低温腔入口；气体喷射器也有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另一个抽吸从低温腔出口流出的混合低温气体由气体喷射器的出口排出，保证液体喷射器出口的混合低温气体能始终在冷阱内通畅；

所述测试系统包括触杆，触杆的前端垂直对着弹簧腔内的被测弹簧，触杆的后端通过一个绝热棒连接力传感器，力传感器与一个拐臂支架的直臂连接，拐臂支架的横臂上设置一个位移传感器。

2.如权利要求1所述的可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置，其特征在于，所述夹层为单层或多层。