CN104913638A - 一种力学试验机用小型气氛恒温炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力学试验机用小型气氛恒温炉，其中炉体采用双层钢板间隙内冷却水与保温板的双重设计，既可以保证炉体外表面降温又可以保证炉内较大的均温区，有效地解决了小型恒温炉的控温问题；恒温炉中采用电加热器与均温风扇相结合的方式，为炉腔内提供热源，有效地保证了炉腔内部温度分布均匀，且成本较低。该恒温炉的外形尺寸小、炉内空间大、炉腔密封性好、有效均温区大，内部可容纳结构较为复杂的、尺寸较大的夹具和样品，配合常规的力学试验机，可以为较为复杂的材料力学实验提供可控的气氛和温度环境。

Description

一种力学试验机用小型气氛恒温炉

技术领域

本发明涉及一种力学试验机用小型气氛恒温炉。

背景技术

   为了精确测量材料在某气氛环境中的高温力学性能，需要在常规的力学试验机上配套气氛恒温炉以提供试验所需环境条件。对于某些夹持装置较为复杂的试验，试验夹具尺寸往往较大，配置恒温炉时必须保证恒温炉内具有较大的空间以容纳试验夹具。然而，常规的力学试验机往往左右立柱间距较小，限制了恒温炉的外形尺寸。在限制了恒温炉外形尺寸的情况下，由于常规恒温炉往往壁厚较大，容纳试验夹具的空间非常有限。因此，需要一种新型的设计，使得恒温炉同时满足外形尺寸小、炉内空间大、有效均温区大的特点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种外形尺寸小、炉内空间大、有效均温区大的力学试验机用小型气氛恒温炉。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种力学试验机用小型气氛恒温炉，包括具有封闭炉腔的炉体，所述炉体包括分别具有双层钢板结构的前盖、底板、顶板、左侧板、右侧板及后侧板，双层的所述钢板之间的间隙形成冷却水通道，所述炉腔中位于所述前盖、底板、顶板、左侧板及右侧板的内壁上均设有保温板，所述炉腔中位于所述后侧板的前方固定地设有风扇挡板，所述风扇挡板将所述炉腔沿前后方向分隔为前腔室与后腔室，所述前腔室形成用于放置试验用夹具的均温区，所述后腔室中设有均温风扇与加热器，所述风扇挡板上设有连通所述前腔室与所述后腔室的导风结构，所述炉体的后方还设有用于驱使所述均温风扇工作的驱动装置和用于控制所述加热器工作状态的加热控制装置。

优选地，所述导风结构包括设于所述风扇挡板中部且沿前后方向贯穿的多个导风孔、分别设于所述风扇挡板的上下两端且沿前后方向贯穿的两个导风通道。

进一步优选地，所述风扇挡板的顶部与所述顶板之间、所述风扇挡板的底部与所述底板之间均存在间距而形成所述导风通道。

优选地，所述炉体上位于所述后侧板的后方固定地设有风扇座，所述风扇座中设有沿前后方向延伸的风扇轴，所述风扇轴可绕自身轴心线旋转地安装在所述后侧板上，所述均温风扇固定地安装在所述风扇轴的前端并位于所述后腔室中。

进一步优选地，所述驱动装置包括电机，所述电机的输出轴与所述风扇轴的后端通过磁力联轴器相连接，所述磁力联轴器包括内轴、外轴、用于将所述内轴与外轴相隔离的中壳法兰，所述中壳法兰固定且密封地连接在所述风扇座的后端，所述内轴与所述风扇轴相固定连接，所述外轴与所述电机的输出轴相固定连接。

优选地，所述加热器包括电加热丝，所述电加热丝沿周向绕设在所述均温风扇的外侧周部上。

进一步优选地，所述加热控制装置包括固定地设于所述后侧板上用于对所述电加热丝进行加热的加热电极。

优选地，所述保温板包括耐火棉、包裹在所述耐火棉外侧周部的金属板。

优选地，所述顶板上通过法兰设有轴心线沿竖直方向延伸的拉伸轴，力学试验机的加载装置通过所述拉伸轴与所述试验用夹具相连接。

优选地，所述炉体的所述后侧板上开设有抽真空口，所述抽真空口处连接有向后延伸的且用于与真空泵相连接的真空管；所述顶板上设有氧分析仪取样管道、测温热电偶、真空电离硅管及压力表；所述前盖上设有用于向所述炉腔充气的充气孔。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的力学试验机用小型气氛恒温炉，其外形尺寸小、炉内空间大、有效均温区大，内部可容纳结构较为复杂的、尺寸较大的夹具和样品，配合常规的力学试验机，可以为较为复杂的材料力学实验提供可控的气氛和温度环境，炉腔的密封性好，炉腔内部的温度分布均匀，控温性能优良。

附图说明

附图1为本发明的恒温炉的整体结构示意图一；

附图2为本发明的恒温炉的整体结构示意图二；

附图3为本发明的恒温炉的主视图；

附图4为本发明的恒温炉的后视图；

附图5为沿附图3中A-A向剖视结构示意图；

附图6为沿附图3中B-B向剖视结构示意图；

附图7为沿附图4中C-C向剖视结构示意图；

其中：1、炉体；11、前盖；12、底板；13、顶板；14、左侧板；15、右侧板；16、后侧板；17、冷却水通道；18、保温板；

2、风扇挡板；21、导风孔；22、导风通道；

3、均温风扇；31、风扇盘；32、风扇叶片；33、风扇轴；

4、加热器（电加热丝）；5、风扇座；6、电机；61、输出轴；

7、磁力联轴器；71、内轴；72、外轴；73、中壳法兰；

8、加热电极；9、外罩；10、拉伸轴；110、法兰；101、真空管；102、观察窗；103、充气孔；104、氧分析仪取样管道；105、测温热电偶；106、顶板冷却水接口；107、真空电离硅管；108、压力表；109、压力安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1至图7所示的一种力学试验机用小型气氛恒温炉，该恒温炉包括具有封闭炉腔的炉体1，该炉体1由前盖11、底板12、顶板13、左侧板14、右侧板15及后侧板16围设而成，其中前盖11可打开或关闭的设置。

前盖11、底板12、顶板13、左侧板14、右侧板15及后侧板16均为双层钢板结构，两层钢板之间的间隙约为4mm，每个面上两层钢板之间的间隙分别形成冷却水通道17，每个面上均设有与该冷却水通道17相连通的冷却水接口，如顶板冷却水接口106。冷却水流经冷却水通道17以冷却炉体1，防止炉体1外壳温度过高损坏装置或烫伤操作者。炉腔中位于前盖11、底板12、顶板13、左侧板14及右侧板15的内壁上均设有保温板18，用于保证炉腔内的温度。该保温板18包括位于内部的耐火棉和包裹在该耐火棉外侧周部的金属板（图中未示出）。通过采用具有双层钢板结构并设有冷却水通道的炉体1并附设保温板18，在炉体1内冷却水与保温板18的共同作用下，可实现炉温的均匀控制。

炉腔中位于后侧板16的前方固定地设有风扇挡板2，该风扇挡板2将炉腔沿前后方向分隔为前腔室与后腔室，前腔室形成用于放置试验用夹具的均温区，后腔室中设有均温风扇3与加热器4，风扇挡板2上设有连通前腔室与后腔室的导风结构，炉体1的后方还设有用于驱使均温风扇3工作的驱动装置和用于控制加热器4工作状态的加热控制装置。通过加热器4将炉腔内的气氛不断加热，均温风扇3工作时使得炉腔内部形成气流循环流动，进而使得均温区的温度分布均匀。

参见图7所示，风扇挡板2上导风结构包括设于风扇挡板2上沿前后方向贯穿的多个导风孔21、分别设于风扇挡板2上下两端且沿前后方向贯穿的两个导风通道22，在这里，风扇挡板2的顶部与顶板13之间存在间距，风扇挡板2的底部与底板12之间存在间距，这两处的间距位置即形成了上述的导风通道22。这样，当均温风扇3工作时，均温风扇3的中部吸风，沿切向出风，并经导风通道22进入均温区，从而在炉腔内部形成气流循环流动，保证温度分布均匀。

参见图5、图6所示，炉体1上位于后侧板16的后方固定地设有风扇座5，该风扇座5中设有沿前后方向延伸的风扇轴33，该风扇轴33可绕自身轴心线旋转地安装在后侧板16上，均温风扇3固定地安装在风扇轴33的前端并位于炉腔的后腔室中，均温风扇3包括风扇盘31和设于风扇盘31上的风扇叶片32，风扇盘31通过风扇轴套与风扇轴33相连接。风扇轴33通过轴套及轴承安装于风扇座5上，安装时应使得后侧板16上该安装位置处的密封，防止炉腔内的气氛泄露。

驱动装置包括电机6，该电机6的输出轴61与风扇轴33的后端通过磁力联轴器7相连接，该磁力联轴器7包括内轴71、外轴72及用于将内轴71与外轴72相隔离的中壳法兰73。中壳法兰73通过螺钉紧密地连接在风扇座5的后端，同时保证中壳法兰73法兰面的密封，进而形成密闭腔体，内轴71与风扇轴33的后端在上述密闭腔体内固定连接，外轴72与电机6的输出轴61相固定地连接。采用磁力联轴器7传递转动运动的设计，避免了转动动力源与密闭容器间的接触，使得风扇轴33与均温风扇3密闭于炉腔内，避免了使用过程中由于风扇轴33转动密封问题而引起无法抽真空或空气进入炉腔内的问题。在这里，炉体1的后部固定地安装有外罩9，风扇座5设于外罩9的内腔中，电机6固定地安装在外罩9上，输出轴61沿前后方向穿入外罩9的内腔并通过磁力联轴器7与风扇轴33相连接。

参见图5所示，加热器4包括电加热丝，该电加热丝沿周向绕设在均温风扇3的外侧周部上。加热控制装置包括固定地设置于后侧板16上用于对电加热丝进行加热的加热电极8，通过控制加热电极8的工作状态而控制电加热丝的加热状态，从而对炉腔内的气氛温度进行调节。

参见图1所示，炉体1的后侧板16上开设有抽真空口，该抽真空口处连接有向后延伸的且用于与真空泵相连接的真空管101，在接通真空泵后可抽取炉腔内的空气，使得炉腔内形成真空环境。顶板13上设有氧分析仪取样管道104、测温热电偶105、真空电离硅管107、压力表108及压力安全阀109，以配合控制系统实现对恒温炉炉腔内气氛和温度的控制。前盖11上设有用于向炉腔内充气的充气孔103，前盖11上还设有观察窗102，以方便试验者在试验过程中随时观察炉腔内的状况。

力学试验机的加载装置可设于炉体1的上方。参见各附图所示，炉体1的顶板13上通过法兰110设有轴心线沿竖直方向延伸的拉伸轴10，力学试验机的加载装置即通过拉伸轴10与炉腔内的试验夹具相连接，从而实现加载。在这里，炉体1的顶板13的中部向上凸出而形成法兰结构，其与法兰螺母之间压紧一个高温薄壁的密封橡胶，抽真空时，密封橡胶在内腔负压的作用下与拉伸轴10贴合紧密而实现炉体上部的密封。当充入试验所需气体时，炉腔内形成略微正压，保证炉内气氛。

力学试验机的加载装置也可设于炉体1的下方，参见图5所示，炉体下方依次设置法兰113、波纹管112及连接组件111与试验机的下横梁连接。由于波纹管112的可压缩可弯曲特点，采用波纹管112的这种连接方式，便于调整夹具的高度和平面内的位置。同时，由于波纹管112具有一定的刚度，可以抵抗抽真空而产生的波纹管112内外壁压差，因此可以保证炉腔内抽真空的需求。连接组件111上部穿过波纹管112内部，伸入炉腔内部与试验夹具相连接。

综上所述，本发明的力学试验机用小型气氛恒温炉，具有如下的优点：

1、该恒温炉的外形尺寸小、炉内空间大、有效均温区大，内部可容纳结构较为复杂的、尺寸较大的夹具和样品，配合常规的力学试验机，可以为较为复杂的材料力学实验提供可控的气氛和温度环境。

2、该恒温炉中采用电加热器与均温风扇相结合的方式，为炉腔内提供热源，有效地保证了炉腔内部温度分布均匀，且成本较低。

3、炉体1采用双层钢板间隙内冷却水与保温板18的双重设计，既可以保证炉体1外表面降温又可以保证炉内较大的均温区，有效地解决了小型恒温炉的控温问题；

4、恒温炉炉腔的整体密封性好，保证了抽真空时及试验过程中的密封。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种力学试验机用小型气氛恒温炉，包括具有封闭炉腔的炉体，其特征在于：所述炉体包括分别具有双层钢板结构的前盖、底板、顶板、左侧板、右侧板及后侧板，双层的所述钢板之间的间隙形成冷却水通道，所述炉腔中位于所述前盖、底板、顶板、左侧板及右侧板的内壁上均设有保温板，所述炉腔中位于所述后侧板的前方固定地设有风扇挡板，所述风扇挡板将所述炉腔沿前后方向分隔为前腔室与后腔室，所述前腔室形成用于放置试验用夹具的均温区，所述后腔室中设有均温风扇与加热器，所述风扇挡板上设有连通所述前腔室与所述后腔室的导风结构，所述炉体的后方还设有用于驱使所述均温风扇工作的驱动装置和用于控制所述加热器工作状态的加热控制装置。

2.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述导风结构包括设于所述风扇挡板中部且沿前后方向贯穿的多个导风孔、分别设于所述风扇挡板的上下两端且沿前后方向贯穿的两个导风通道。

3.根据权利要求2所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述风扇挡板的顶部与所述顶板之间、所述风扇挡板的底部与所述底板之间均存在间距而形成所述导风通道。

4.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述炉体上位于所述后侧板的后方固定地设有风扇座，所述风扇座中设有沿前后方向延伸的风扇轴，所述风扇轴可绕自身轴心线旋转地安装在所述后侧板上，所述均温风扇固定地安装在所述风扇轴的前端并位于所述后腔室中。

5.根据权利要求4所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述驱动装置包括电机，所述电机的输出轴与所述风扇轴的后端通过磁力联轴器相连接，所述磁力联轴器包括内轴、外轴、用于将所述内轴与外轴相隔离的中壳法兰，所述中壳法兰固定且密封地连接在所述风扇座的后端，所述内轴与所述风扇轴相固定连接，所述外轴与所述电机的输出轴相固定连接。

6.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述加热器包括电加热丝，所述电加热丝沿周向绕设在所述均温风扇的外侧周部上。

7.根据权利要求6所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述加热控制装置包括固定地设于所述后侧板上用于对所述电加热丝进行加热的加热电极。

8.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述保温板包括耐火棉、包裹在所述耐火棉外侧周部的金属板。

9.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述顶板上通过法兰设有轴心线沿竖直方向延伸的拉伸轴，力学试验机的加载装置通过所述拉伸轴与所述试验用夹具相连接。

10.根据权利要求1所述的力学试验机用小型气氛恒温炉，其特征在于：所述炉体的所述后侧板上开设有抽真空口，所述抽真空口处连接有向后延伸的且用于与真空泵相连接的真空管；所述顶板上设有氧分析仪取样管道、测温热电偶、真空电离硅管及压力表；所述前盖上设有用于向所述炉腔充气的充气孔。