CN107843482B - 一种中大尺寸试件用低温箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中大尺寸试件用低温箱，包括保冷筒体、保冷层、保温箱、保冷筒盖组件、试件吊架组件、外框、排液管阀组件、筒体连接块；所述保冷筒盖组件套在所述保冷筒体的顶部，可绕所述保冷筒体转动；所述保冷筒盖组件上设计有温度传感器、搅拌杆、冷却介质管组件、顶盖手柄，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件中心的所述试件吊架组件下部，插在所述保冷筒体的冷却介质中降温；所述保冷层包覆所述保冷筒体，两者一并嵌装在所述保温箱中；所述保温箱嵌装在所述外框中。
Description
技术领域
本申请涉及一种钢材和焊接接头力学性能试验用装置，尤其涉及一种中大尺寸试件用低温箱，用于钢材和焊接接头低温力学性能检测和试验。
背景技术
落锤和CTOD等试验是通过测定钢结构母材、焊材和焊接接头的全尺寸或近全尺寸试件的无塑性转变温度和规定低温下的裂纹尖端张开位移，从而更准确评定其抗低温脆性断裂性能的常用方法。将试件降至规定低温是这些试验的重要步骤，由于采用全尺寸或近全尺寸试件其规格尺寸较大。
试件的降温主要采用将试件浸没入装有一定体积和温度的冷却液的低温箱（槽）中适当时间的方法。
现有的低温箱（槽）主要有两类，一类为简易矩形低温槽，其基本全顶开盖结构，一般低温（大于-60℃）时采用低导热性有机板材粘结或热熔焊制作，深冷温度（-60~-196℃）时采用内外低温钢板中间夹保温材料制作（加工制作程序繁琐，要求高，否则保冷效果不佳），使用时，将顶盖取下，将试件放入槽内，加入冷却介质，并调配冷却液温度，然后，扣上顶盖保温冷却，达到规定时间后，掀开顶盖，试验人员用手或工具深入冷却介质中将试件拿出进行相应试验，其具有造价较低的优点，但箱（槽）保温（冷）设计不完善，试验过程中操作者须在全敞开的较大的冷却液液面上方或之中操作，有冷量损失大，冷却介质使用量大和损耗高，操作规范性差，冻伤风险大的不足。另一类为专业低温槽设备，其为专业厂商生产，根据最低使用温度的不同分为压缩机制冷（＞-100℃）和液氮制冷（≤-100℃）两种，其具有自动控温，控温准确等优点，但设备大多适用于低温传感器等精密器件测试或夏比冲击试验用小试件(10*10*55mm)，适用中大尺寸试件的设备需定制，造价高，满足0~-196℃试验温度范围一般需配置2种设备，适用于长期连续开展大量低温试验的试验室，否则设备使用维护成本高，经济性差。
发明内容
本发明了提供了一种中大尺寸试件用低温箱，以解决目前的设备造价高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种中大尺寸试件用低温箱，包括：
保冷筒体（1）、保冷层（2）、保温箱（3）、保冷筒盖组件（4）、试件吊架组件（5）、外框（6）、排液管阀组件（7）、筒体连接块（8）；
所述保冷筒盖组件（4）套在所述保冷筒体（1）的顶部，可绕所述保冷筒体（1）转动；所述保冷筒盖组件（4）上设计有温度传感器（42）、搅拌杆（43）、冷却介质管组件（44）和顶盖手柄（45），可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件（4）中心的所述试件吊架组件（5）下部，插在所述保冷筒体（1）的冷却介质中降温；
所述保冷层（2）包覆所述保冷筒体（1），两者一并嵌装在所述保温箱（3）中；
所述保温箱（3）嵌装在所述外框（6）中。
优选的，所述保冷筒体（1）为立式圆筒形结构；
所述保冷筒体（1）包括：低温钢管段（11）、筒体底板（12）、挡环（13）、筒体固定耳（14）和管接头（15）；
其中，所述筒体底板（12）和所述挡环（13）分别焊在所述低温钢管段（11）的底端和上部外壁，一对所述筒体固定耳（14）关于低温钢管段（11）轴线对称，且分别与所述低温钢管段（11）外壁和所述挡环（13）下表面焊接，两端为密封管螺纹的所述管接头（15）置于所述低温钢管段（11）下部的管壁开孔中并与管壁双面焊接。
优选的，所述保温箱（3）采用硬质泡沫保温材料，中心有与所述保冷筒体（1）和所述保冷筒盖组件（4）直径和高度匹配的阶梯盲孔。
优选的，所述保冷筒盖组件（4）包括：保冷筒顶盖（41）、温度传感器（42）、搅拌杆（43）、冷却介质管组件（44）和顶盖手柄（45）。
优选的，所述保冷筒顶盖（41）的圆形的上表面设置有同心凸台，下表面设置有同心凹台，采用低导热材料制作，所述保冷筒顶盖（41）中心设置有中心通孔，所述保冷筒顶盖（41）的上表面设置有温度传感器螺纹通孔、冷却介质管组件安装通孔、顶盖手柄安装盲孔；
所述温度传感器（42）为在不同高度设置有探头的多探头温度传感器；
所述搅拌杆（43）采用弧形低温钢板条内、外弧面焊接旋向相反的叶片制作，顶部焊有固定板；
所述冷却介质管组件（44）由上部的安装柄和下部的介质管连接而成，低导热材料制作的安装柄为阶梯轴状，安装柄上部设计为手柄，底部圆柱用于连接介质管，介质管采用薄壁低温钢管制作，中部设计有对称贯通的轴向长槽，底端设计为斜切口，且管壁外表面刻蚀有液位标尺槽；
所述温度传感器（42）、所述冷却介质管组件（44）和所述顶盖手柄（45）分别通过所述保冷筒顶盖（41）的所述温度传感器螺纹通孔、所述冷却介质管组件安装通孔、所述顶盖手柄安装盲孔垂直安装在所述保冷筒顶盖（41）上，所述搅拌杆（43）相对于所述保冷筒顶盖（41）的轴向垂直、径向都有一定倾角，以螺钉固定在所述保冷筒顶盖（41）凹台内表面。
优选的，试件吊架组件（5）包括：吊座（51）、夹头（52）、紧定螺钉（53）和提拉手柄（54）。
优选的，所述吊座（51）采用低导热材料加工，为阶梯圆台状，底部圆柱中心设置有中心盲孔；所述夹头（52）采用低温钢焊接制作，下部为槽形底座，槽形底座两侧面中间位置偏下部位设计有贯通螺孔，槽形底座上表面中心焊有连接用圆管；所述夹头（52）上部的圆管插入所述吊座（51）底部的中心盲孔，以螺栓固定，所述紧定螺钉（53）拧在夹头（52）槽形底座侧面的贯通螺孔中，所述提拉手柄（54）以螺钉固定于所述吊座（51）顶面。
优选的，所述外框（6）的顶部设计有2个可拆的固定杆。
优选的，所述筒体连接块（8）采用低导热材料制作。
优选的，所述保冷筒体（1）的挡环（13）以下筒壁和底板以所述保冷层（2）包覆，并嵌装于所述保温箱（3）中心的阶梯盲孔中；
所述保温箱（3）嵌装于所述外框（6）中；
2个所述筒体连接块（8）分别与所述保冷筒体（1）的2个筒体固定耳（14）和所述外框（6）的2个的可拆固定杆以螺钉连接，使所述保冷筒体（1）固定于所述外框（6）中；
所述保冷筒盖组件（4）的所述保冷筒顶盖（41）装配在所述保温箱（3）中心的阶梯盲孔上部，并套装于所述保冷筒体（1）的所述挡环（13）以上筒壁上，所述保冷筒顶盖的凹台内表面压在所述保冷筒体（1）上沿，所述保冷筒盖组件（4）的所述温度传感器（42）、所述搅拌杆（43）、所述冷却介质管组件（44）插在所述保冷筒体（1）内；所述试件吊架组件（5）插装于所述保冷筒顶盖（41）的中心通孔中，其所述吊座（51）顶部凸台下表面压于所述保冷筒顶盖（41）的同心凸台上；推拉所述保冷筒盖组件（4）的所述顶盖手柄（45）可使所述保冷筒盖组件（4）及安装于其上的试件吊架组件（5）绕所述保冷筒体（1）转动；所述排液管阀组件（7）与所述保冷筒体（1）的管接头（15）采用密封管螺纹连接。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种中大尺寸试件用低温箱，包括保冷筒体、保冷层、保温箱、保冷筒盖组件、试件吊架组件、外框、排液管阀组件、筒体连接块；所述保冷筒盖组件套在所述保冷筒体的顶部，可绕所述保冷筒体转动；所述保冷筒盖组件上设计有温度传感器、搅拌杆、冷却介质管组件、顶盖手柄，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件中心的所述试件吊架组件下部，插在所述保冷筒体的冷却介质中降温；所述保冷层包覆所述保冷筒体，两者一并嵌装在所述保温箱中；所述保温箱嵌装在所述外框中。本发明结构简单坚固耐用，加工制作简便，保冷效果好，操作安全性高，便于规范操作，成本不高，可减少冷却介质用量和冷损失量，提高其使用经济性，能够很好的满足低温试验为不定期短时大量试验，试验温度0~-196℃，试验安全性和规范性要求较高，要求试验经济性好的试验室的要求。
本发明的试验温度0~-196℃，试验对象大多为焊缝、母材和焊材等试件，试验安全性和规范性要求高，成本适中和使用经济性好的低温箱（槽）。
附图说明
图1是本发明局部剖轴侧图；
图2是本发明的保冷筒体轴侧图；
图3是本发明的保温箱轴侧图；
图4是本发明的保冷筒盖组件轴侧图；
图5是本发明的保冷筒盖组件的保冷筒顶盖轴侧图；
图6是本发明的保冷筒盖组件的搅拌杆轴侧图；
图7是本发明的保冷筒盖组件的冷却介质管组件轴侧示意图；
图8是本发明的试件吊架组件轴侧图；
图9是本发明的外框轴侧图；
图10是本发明的安装轴侧局部剖示意图；
图11是本发明的冷却试件安装示意图；
图中，1.保冷筒体，2.保冷层，3.保温箱，4.保冷筒盖组件，5.试件吊架组件，6.外框，7.排液管阀组件，8.筒体连接块，11.低温钢管段，12.筒体底板，13.挡环，14.筒体固定耳，15.管接头，41.保冷筒顶盖，42.温度传感器，43.搅拌杆，44.冷却介质管组件，45.顶盖手柄，51.吊座，52.夹头，53.紧定螺钉，54.提拉手柄，100.中大尺寸试件用低温箱，101.试件，102.落锤试验支架，103.内六角扳手。
具体实施方式
本发明的目的是：提供一种中大尺寸试件用低温箱，其适用温度0~-196℃，结构简单坚固耐用，便于加工制作，保冷效果好，操作安全性高，便于规范操作，而又造价较低，在非长期大量连续低温试验使用时经济性好。
实施例1：
以满足落锤试验试件（长360或130mm，宽90或50mm，厚≤50mm）降温范围0~-196℃的中大尺寸试件用低温箱为例，对本发明作进一步详细说明。
参阅图1。本发明中大尺寸试件用低温箱包括：保冷筒体1、保冷层2、保温箱3、保冷筒盖组件4、试件吊架组件5、外框6、排液管阀组件7、筒体连接块8。
参阅图2。所述保冷筒体1为立式圆筒形焊接结构，包括：φ219×3×450mm低温奥氏体不锈钢管段、低温奥氏体不锈钢筒体底板、不锈钢挡环、不锈钢筒体固定耳和低温奥氏体不锈钢管接头，各部件相互之间组焊而成；筒体底板12和挡环13分别焊于低温钢管段11的底端和上部外壁，一对筒体固定耳14关于低温钢管段11轴线对称且分别与低温钢管段11外壁和挡环13下表面焊接，两端为密封管螺纹的管接头15置于低温钢管段11下部的管壁开孔中并与管壁双面焊接。
参阅图3。保温箱3采用硬质泡沫保温材料，例如硬质聚苯乙烯泡沫保温材料，中心有与保冷筒体1和保冷筒盖组件4直径和高度匹配的阶梯盲孔。
参阅图4~7。保冷筒盖组件4包括：保冷筒顶盖41、温度传感器42、搅拌杆43、冷却介质管组件44和顶盖手柄45，各部件组装而成。
所述保冷筒顶盖41的圆形的上表面有同心凸台、下表面有同心凹台，采用低导热材料制作。所述保冷筒顶盖41中心设置有中心通孔，所述保冷筒顶盖41的上表面设置有1个温度传感器螺纹通孔、1个冷却介质管组件安装通孔、2个顶盖手柄安装盲孔。
所述温度传感器42为在不同高度设置有探头的多探头温度传感器；例如，柱状的温度传感器42为在高中低三个位置各设一个探头的三探头温度传感器；搅拌杆43采用弧形低温钢板条内外弧面焊接旋向相反的叶片制作，顶部焊有固定板；1个冷却介质管组件44由上部的安装柄和下部的介质管连接而成，低导热材料制作的安装柄为阶梯轴状，安装柄上部设计为手柄，底部圆柱用于连接介质管，介质管采用薄壁低温钢管制作，中部设计有对称贯通的轴向长槽，底端设计为斜切口60°，且管壁外表面刻蚀有液位标尺槽；
温度传感器42、冷却介质管组件44和2个顶盖手柄45分别通过保冷筒顶盖41的所述温度传感器螺纹通孔、所述冷却介质管组件安装通孔、所述顶盖手柄安装盲孔垂直安装或固定在保冷筒顶盖41上，2个搅拌杆43相对于保冷筒顶盖41轴向垂直、径向有一定倾角（例如45°），且关于保冷筒顶盖41轴线对称，以螺钉固定在保冷筒顶盖41凹台内表面。
参阅图8。试件吊架组件5包括：吊座51、夹头52、紧定螺钉53和提拉手柄54；吊座51采用低导热材料加工，为阶梯圆台状，底部圆柱中心有盲孔；夹头52采用低温钢焊接制作，下部为槽形底座，槽形底座两侧面中间位置偏下部位设计有2个贯通M6螺孔间距20mm，槽形底座上表面中心焊有连接用圆管；夹头52上部的圆管插入吊座51底部的中心盲孔，以M10螺栓固定，2个M6紧定螺钉拧在夹头52槽形底座侧面的贯通螺孔中，提拉手柄54以螺钉固定于吊座51顶面。
参阅图9和图1。外框6的顶部设计有2个可拆的固定杆；筒体连接块8采用低导热材料制作。
参阅1~9。保冷筒体1的挡环13以下筒壁和底板以保冷层2包覆外裹防潮玻璃布，并嵌装于保温箱3中心的阶梯盲孔中；保温箱3嵌装于外框6中；2个筒体连接块8分别与保冷筒体1的2个筒体固定耳14和外框6的2个的可拆固定杆以螺钉连接，使保冷筒体1固定于外框6中；保冷筒盖组件4的保冷筒顶盖41卧在保温箱3中心的阶梯盲孔上部，并套装于保冷筒体1的挡环13以上筒壁上，保冷筒顶盖的凹台内表面压在保冷筒体1上沿，保冷筒盖组件4的温度传感器42、搅拌杆43、冷却介质管组件44插在保冷筒体1内；试件吊架组件5插装于保冷筒顶盖41的中心通孔中，其吊座51顶部凸台下表面压于保冷筒顶盖41的同心凸台上；推拉保冷筒盖组件4的顶盖手柄45可使保冷筒盖组件4及安装于其上的试件吊架组件5绕保冷筒体1转动；排液管阀组件7与保冷筒体1的管接头15采用密封管螺纹连接。
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
简述本发明的中大尺寸试件用低温箱的工作原理。参阅图1~10。
为了满足0~-196℃试验温度要求，本发明盛装冷却介质的容器采用低温钢，根据试验室的工作特点及经济性要求，采用了人工在低温箱中以干冰或液氮与乙醇等冷却介质调配冷却液冷却，随用随采购随调配的工作方式。保冷筒体采用单壁立式圆筒形焊接结构，是因为与采用的双壁低温钢板夹保温层矩形箱体结构的低温箱相比，在相同容积下，该结构的筒体表面积和材料用量能减少20%以上，能减少低温箱本体造成的冷量损失；保冷筒体内截面积大幅降低，试件放入冷却液后，液位升高多，只需较少的冷却液就可使试件被全浸没，减少冷却介质用量；筒体可采用国标钢管段一端焊封堵板实现，加工简单，坚固耐用，成本低，且避免了低温箱制作时低温钢壁焊接或咬口操作对保温层的破坏，从而影响其保冷效果的问题。针对试验温度主要针对0℃以下低温，采用低温钢筒体外包覆固定保冷层（外裹或涂防潮层）再嵌装于保温层（保温箱）中的双层保温结构，保冷层采用低导热系数和吸湿率的专业管道保冷材料，保温层（保温箱）采用低成本的常用保温材料，兼具保温、保冷层防护层和筒体支撑架的作用，这种结构设计具有低温箱的保冷效果好，冷量损失少，降低冷却介质损耗，加工制作简便，质量高，重量轻，成本低的优点。
保冷筒盖组件中，为了控制冷却液温度，和由于保冷筒体中冷却液深度较大，可能会在冷却液调配时或使用过程中出现高低液位温度差，影响试件的快速均匀冷却，设置了探头位于不同深度的多探头温度传感器，用于监测冷却液温度和高低液位温度差；调配冷却液以及当冷却液出现高低液位温度差时，需通过搅拌使冷却液温度快速降低且均匀和稳定，设计了通过转摆保冷筒顶盖带动固定在其下部插入在冷却液中的搅拌杆绕保冷筒体转摆的搅拌装置，该结构简单紧凑、可靠耐用、成本低；为了调节冷却液不大的温度和液位偏差，在保冷筒顶盖上设置了冷却介质管组件安装通孔和冷却介质管组件，用于加注各种冷却介质（干冰液氮或乙醇等）或冷却液，固体介质（干冰）加注采用拔出冷却介质管组件插取一定量介质后，再其插回的方式，液体介质加注采用拔出冷却介质管组件，通过冷却介质管组件安装孔直接加注方式；为了避免出现冷却液加注量不当，过少造成不能淹没试件影响试件冷却速度和效果，过多造成溢出产生冻伤安全风险和损耗的问题，设置了液位读取装置，具体采用在冷却介质管组件的介质管管壁外表面刻蚀液位标尺槽的设计，使用和读取方法与汽车发动机机油标尺类似。
由于采用立式圆筒形设计，试件须竖立于保冷筒体内冷却，本发明采用了在保冷筒盖组件中心架设试件吊架组件将试件吊立于保冷筒内的设计；一方面这种设计使试件吊架组件即用作试件的吊立冷却，又用作冷却前后试件的直接安装转移工具，试件在常温态安装好后，冷却过程中和冷却后操作者无需接触低温的试件，使试验时对低温试件的操作更简便、快速、规范和安全；另一方面该设计使低温试验时，整个低温箱仅在拔出试件吊架组件时，顶部短时出现一个较小的孔洞，其余时间基本处于全封闭状态，最大的避免了操作者接触低温冷却液的可能，提高了其使用安全性，且能大幅减少冷量损失。试件吊架组件中的试件吊立采用夹头加紧定螺钉设计，采用此种设计的原因为其结构简单紧凑，可减少支托式或框式试件架造成的冷量损失，且有利于试件的快速可靠装拆和转移，使用时，只需在试件一端加工限位浅孔（不影响试验结果），将试件插入夹头中，用紧定螺钉卡紧该浅孔，即可使试件可靠的固定，可防止试件在冷却和转移种冷缩脱落，拆卸时，使紧定螺钉卡脱出紧该浅孔，即可将试件吊架组件抽离。
简述本发明在本具体实施中的安装和工作过程，有助于理解本发明。参阅图10和图11。
以落锤试验中，360*90*50mm试件先、后降温至-60和-100℃的试验为例说明。试验开始前，用多芯电缆将温度传感器42与配套温度显示表或记录仪相连接并校准；依照本发明中大尺寸试件用低温箱100配套说明书中的使用操作规范以及试件的尺寸、数量和降温范围等制定相应操作指导书，确定各种冷却介质的种类和总用量、各冷却的介质配比和在保冷筒体内的初始加注量、冷却液初始液位、以及冷却液初始配置温度范围等内容和参数；各试验试件101的一端的一个90mm宽面的中部已加工了间距20mm深3mm的2个φ7限位浅孔，各种冷却介质已按操作指导书要求采购齐全并足量配备。
先配置-60℃冷却液，取下保冷筒盖组件4中部的试件吊架组件5，根据操作指导书将定量的固态干冰和液态乙醇先后通过保冷筒顶盖41中心通孔加入到保冷筒体1中；将试件吊架组件5装回到保冷筒盖组件4上，反复顺、逆时针180°周向推拉保冷筒盖组件4的2个顶盖手柄45，使保冷筒顶盖41绕保冷筒体1转摆，从而带动2个搅拌杆43及其上的其他零部件一起搅动保冷筒体1内的干冰和乙醇，使其沿周向和上下向运动和搅拌，而使二者的混合溶液快速降温，得到温度均匀冷却液；观察温度显示表或记录仪，当3个温度显示值相差小于0.2摄氏度，且温度稳定在-60℃以下且温差小于3℃时，说明冷却液温度已达到试验要求；拔出冷却介质管组件44，用干布将其上的冷却液去除，并重新插入冷却液中后拔出，观察介质管上有残留冷却液的最高液位标记槽是否位于操作指导书规定的冷却液初始液位上下限之间，若是则说明配置的冷却液液位满足试验要求；若冷却液初始温度偏高，则取下冷却介质管组件44，根据温度差在其介质管插装定量的干冰后，将其插回到保冷筒顶盖41上，然后推拉顶盖手柄45进行搅拌，从而降低冷却液温度，若冷却液初始温度偏低，则取下冷却介质管组件44，通过保冷筒顶盖41上的冷却介质管组件安装通孔加入定量常温乙醇溶液后搅拌，从而升高冷却液温度；若冷却液液位偏高，通过排液管阀组件7排放冷却液，从而降低液位，若冷却液液位偏低，则通过保冷筒顶盖41上的冷却介质管组件安装通孔和冷却介质管组件44按配比加入定量的常温乙醇溶液和干冰，以增加冷却液量，从而升高液位；在保冷筒体1内的温度和液位均达到操作指导书要求，则完成冷却液的配置。
冷却液配置完成后，进行试件的降温；另用1个试件吊架组件5，将试件101的有2个φ7限位浅孔端插入平放的该试件吊架组件5的夹头52中，用内六角扳手103旋紧2个紧定螺钉53，使其卡于2个φ7限位浅孔中，并将试件101夹紧在夹头52中；提起该试件吊架组件5的提拉手柄54，使试件竖立移动至中大尺寸试件用低温箱100的原未安装试件的试件吊架组件5的上方，拔出原未安装试件的试件吊架组件5，插入安装有试件的试件吊架组件5；试件插入冷却液中后，按照检查和调整液位-搅拌-检查和调整冷却液温度-静置冷却的的顺序进行冷却降温，冷却液液位和温度的检查和调整以及搅拌操作方法与冷却液配置时相同。
试件在操作指导书规定温度的冷却液中静置规定时间后，通过提拉手柄54提起试件吊架组件5和降温完成的试件101，直接移至落锤试验支架102处，并将试件101平放在落锤试验支架102的准确试验位置上后，用内六角扳手103将2个紧定螺钉53旋出试件101的2个限位浅孔，抽离试件吊架组件5，即可进行该试件的落锤试验。
当需进行-100℃的试验时，试验的整个操作过程与-60℃试验时基本相同，只是冷却液由均为液态的液氮和乙醇配置，液氮的加注方法与乙醇相同，冷却介质管组件44仅作液位标尺使用。
经应用表明，本发明的中大尺寸试件用低温箱，结构简单坚固耐用，加工制作简便；可比现有简易矩形低温槽的冷损失量减少50%以上，保冷效果好；本发明只有较小的冷却液面，设置有固定的专用的试件安装装置和进出孔以及专门温度液位监控部件和搅拌装置，为近似全封闭设计，在结构设计上就限定了只能按要求操作，并提供有详细的配套操作使用规范，可便于低温箱的规范操作；操作的规范，以及操作过程中能最大限度的减少了操作者与冷却液和试件的接触，避免在低温冷却液中的操作，大幅提高了低温试验操作安全性；一种同容积专业低温槽设备的单套售价一般在6万元左右，而本发明单筒体低温箱造价可控制在3千元以内，成本较低且基本无需维护，冷却介质用量和损耗可比现有低温箱（槽）减少30%以上，有很好的使用经济性；能满足0~-196℃低温试验需求；达到了发明目的。
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明公开了一种中大尺寸试件用低温箱，包括保冷筒体、保冷层、保温箱、保冷筒盖组件、试件吊架组件、外框、排液管阀组件、筒体连接块；所述保冷筒盖组件套在所述保冷筒体的顶部，可绕所述保冷筒体转动；所述保冷筒盖组件上设计有温度传感器、搅拌杆、冷却介质管组件、顶盖手柄，可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件中心的所述试件吊架组件下部，插在所述保冷筒体的冷却介质中降温；所述保冷层包覆所述保冷筒体，两者一并嵌装在所述保温箱中；所述保温箱嵌装在所述外框中。本发明结构简单坚固耐用，加工制作简便，保冷效果好，操作安全性高，便于规范操作，成本不高，可减少冷却介质用量和冷损失量，提高其使用经济性，能够很好的满足低温试验为不定期短时大量试验，试验温度0~-196℃，试验安全性和规范性要求较高，要求试验经济性好的试验室的要求。
本发明的试验温度0~-196℃，试验对象大多为焊缝、母材和焊材等试件，试验安全性和规范性要求高，成本适中和使用经济性好的低温箱（槽）。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，包括：
保冷筒体（1）、保冷层（2）、保温箱（3）、保冷筒盖组件（4）、试件吊架组件（5）、外框（6）、排液管阀组件（7）、筒体连接块（8）；
所述保冷筒盖组件（4）套在所述保冷筒体（1）的顶部，可绕所述保冷筒体（1）转动；所述保冷筒盖组件（4）上设计有保冷筒顶盖（41）、温度传感器（42）、搅拌杆（43）、冷却介质管组件（44）和顶盖手柄（45），可实现冷却液的温度和液位测控和搅拌；所述保冷筒顶盖（41）中心设置有中心通孔；所述试件吊架组件（5）插装于所述保冷筒顶盖（41）的中心通孔中，试件吊装固定在位于所述保冷筒盖组件（4）中心的所述试件吊架组件（5）下部，插在所述保冷筒体（1）的冷却介质中降温；所述保冷筒顶盖（41）的上表面设置有温度传感器螺纹通孔、冷却介质管组件安装通孔、顶盖手柄安装盲孔；所述温度传感器（42）为在不同高度设置有探头的多探头温度传感器，用于监测冷却液温度和高低液位温度差；所述冷却介质管组件（44）由上部的安装柄和下部的介质管连接而成，低导热材料制作的安装柄为阶梯轴状，安装柄上部设计为手柄，底部圆柱用于连接介质管，中部设计有对称贯通的轴向长槽，底端设计为斜切口，且管壁外表面刻蚀有液位标尺槽；所述温度传感器（42）、所述冷却介质管组件（44）和所述顶盖手柄（45）分别通过所述保冷筒顶盖（41）的所述温度传感器螺纹通孔、所述冷却介质管组件安装通孔、所述顶盖手柄安装盲孔垂直安装在所述保冷筒顶盖（41）上；
所述保冷层（2）包覆所述保冷筒体（1），两者一并嵌装在所述保温箱（3）中；
所述保温箱（3）嵌装在所述外框（6）中；
其中，在低温箱中先配置达到试验要求的冷却液后，再进行试件的降温；
若冷却液初始温度偏高，则取下所述冷却介质管组件（44），根据温度差在其介质管插装定量的干冰后，将其插回到所述保冷筒顶盖（41）上，然后推拉所述顶盖手柄（45）进行搅拌，从而降低冷却液温度；若冷却液初始温度偏低，则取下所述冷却介质管组件（44），通过所述保冷筒顶盖（41）上的所述冷却介质管组件安装通孔加入定量常温乙醇后搅拌，从而升高冷却液温度；
在冷却介质配置完成后进行试件的降温，拔出原未安装所述试件的试件吊架组件（5），插入安装有所述试件的试件吊架组件（5）；所述试件插入所述冷却液中后，按照检查和调整液位-搅拌-检查和调整冷却液温度-静置冷却的顺序进行冷却降温，整个低温箱仅在拔出所述试件吊架组件（5）时出现孔洞，能大幅减少冷量损失。
2.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，
所述保冷筒体（1）为立式圆筒形结构；
所述保冷筒体（1）包括：低温钢管段（11）、筒体底板（12）、挡环（13）、筒体固定耳（14）和管接头（15）；
其中，所述筒体底板（12）和所述挡环（13）分别焊在所述低温钢管段（11）的底端和上部外壁，一对所述筒体固定耳（14）关于低温钢管段（11）轴线对称，且分别与所述低温钢管段（11）外壁和所述挡环（13）下表面焊接，两端为密封管螺纹的所述管接头（15）置于所述低温钢管段（11）下部的管壁开孔中并与管壁双面焊接。
3.根据权利要求1或2所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述保温箱（3）采用硬质泡沫保温材料，中心有与所述保冷筒体（1）和所述保冷筒盖组件（4）直径和高度匹配的阶梯盲孔。
4.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，
所述保冷筒顶盖（41）的圆形的上表面设置有同心凸台，下表面设置有同心凹台，采用低导热材料制作；
所述搅拌杆（43）采用弧形低温钢板条内、外弧面焊接旋向相反的叶片制作，顶部焊有固定板；
所述冷却介质管组件（44）下部的介质管采用薄壁低温钢管制作；
所述搅拌杆（43）相对于所述保冷筒顶盖（41）的轴向垂直、径向都有一定倾角，以螺钉固定在所述保冷筒顶盖（41）凹台内表面。
5.根据权利要求4所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，试件吊架组件（5）包括：吊座（51）、夹头（52）、紧定螺钉（53）和提拉手柄（54）。
6.根据权利要求5所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，
所述吊座（51）采用低导热材料加工，为阶梯圆台状，底部圆柱中心设置有中心盲孔；所述夹头（52）采用低温钢焊接制作，下部为槽形底座，槽形底座两侧面中间位置偏下部位设计有贯通螺孔，槽形底座上表面中心焊有连接用圆管；所述夹头（52）上部的圆管插入所述吊座（51）底部的中心盲孔，以螺栓固定，所述紧定螺钉（53）拧在夹头（52）槽形底座侧面的贯通螺孔中，所述提拉手柄（54）以螺钉固定于所述吊座（51）顶面。
7.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述外框（6）的顶部设计有2个可拆的固定杆。
8.根据权利要求1所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，所述筒体连接块（8）采用低导热材料制作。
9.根据权利要求6所述的中大尺寸试件用低温箱，其特征在于，
所述保冷筒体（1）的挡环（13）以下筒壁和底板以所述保冷层（2）包覆，并嵌装于所述保温箱（3）中心的阶梯盲孔中；
所述保温箱（3）嵌装于所述外框（6）中；
2个所述筒体连接块（8）分别与所述保冷筒体（1）的2个筒体固定耳（14）和所述外框（6）的2个的可拆固定杆以螺钉连接，使所述保冷筒体（1）固定于所述外框（6）中；
所述保冷筒盖组件（4）的所述保冷筒顶盖（41）装配在所述保温箱（3）中心的阶梯盲孔上部，并套装于所述保冷筒体（1）的所述挡环（13）以上筒壁上，所述保冷筒顶盖的凹台内表面压在所述保冷筒体（1）上沿，所述保冷筒盖组件（4）的所述温度传感器（42）、所述搅拌杆（43）、所述冷却介质管组件（44）插在所述保冷筒体（1）内；所述试件吊架组件（5）插装于所述保冷筒顶盖（41）的中心通孔中，其所述吊座（51）顶部凸台下表面压于所述保冷筒顶盖（41）的同心凸台上；推拉所述保冷筒盖组件（4）的所述顶盖手柄（45）可使所述保冷筒盖组件（4）及安装于其上的试件所述吊架组件（5）绕所述保冷筒体（1）转动；所述排液管阀组件（7）与所述保冷筒体（1）的管接头（15）采用密封管螺纹连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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