CN109374512A - 一种用于材料超低温循环试验的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于材料超低温循环试验的装置，由以下部分构成：真空腔、杜瓦瓶、超低温介质加注系统和控制系统；所述杜瓦瓶与真空腔通过可伸缩的波纹管密闭连接；真空腔内设有线状良导体，线状良导体末端通过波纹管插入杜瓦瓶中连接到块状良导体；超低温介质加注系统由自增压低温介质储罐通过带有电磁阀a的管路与杜瓦瓶连接，所述真空腔分别连接真空泵和干燥空气压缩机；所述真空泵和干燥空气压缩机连接电磁阀b，所述电磁阀b连接控制系统。本发明通过对材料在超低温介质中进行温度和时间的精确控制，实现模拟实际使用环境的目的，提高材料低温性能分析的效率及精确度。发明解决了传统方法无法实现的多次超低温可控循环试验的问题。

Description

一种用于材料超低温循环试验的装置
技术领域
本发明属于一种用于材料超低温循环试验的装置，特别是一种针对各种材料进行温度和时间精确控制的多次超低温循环试验的装置。
背景技术
用于储存超低温液体推进剂的贮箱是可重复使用飞行器的关键结构之一，由于轻质高强的复合材料的综合性能优于传统金属材料，因此，国内外都在研发高性能的复合材料贮箱。但由于贮箱的使用工况非常苛刻，需要经历多次充放超低温液体推进剂，因此，要求贮箱材料能在常温和超低温不断转换的特殊环境下使用。同时，其他相关领域用于储存低温液化气体(如液氢、液氧、液氮、液氦、液化甲烷等)的储箱也需要多次充放低温液体，这就需要对贮箱材料的“低温‐常温”温度循环性能进行研究。因此，开发一种用于材料超低温循环试验的装置则非常重要。
目前，对材料进行“低温‐室温”温度循环性能研究多采用手动操作，无法控制循环时间、温度，且只能进行较少次数的温度循环试验，无法确定试验过程中材料是否已经达到工况温度以及内外温度是否统一，也无法确定材料升降温的有效时间，导致试验过程不符合实际工况，且试验效率无法保证，更重要的是无法进行较多次的温度循环试验，工作效率低。
本发明正是为了解决目前研究现状中呈现的问题，开发了一种针对各种材料进行温度和时间精确控制的多次超低温循环试验的装置。
发明内容
为实现材料的超低温循环试验，本发明通过对材料在超低温介质中进行温度和时间的精确控制，实现模拟实际使用环境的目的，提高材料低温性能分析的效率及精确度。发明解决了传统方法无法实现的多次超低温可控循环试验的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明提出的一种用于材料超低温循环试验的装置主要由以下部分构成：真空腔4、承装超低温介质的杜瓦瓶3、超低温介质加注系统和控制系统11。
杜瓦瓶3与真空腔4通过可伸缩的波纹管5密闭连接。
真空腔4内设有线状良导体2，线状良导体2末端通过波纹管5插入盛有超低温介质如液氮的杜瓦瓶3中连接到块状良导体6。超低温介质加注系统由自增压低温介质储罐7通过带有电磁阀a9的管路与杜瓦瓶3连接，在杜瓦瓶3内部管路管口处带有喷嘴8，杜瓦瓶3放置在电子秤10上实时称重；所述电子秤10连接控制系统；
所述电磁阀a9连接控制系统；
所述波纹管5连接电磁阀c17，所述电磁阀c17连接控制系统；
所述真空腔4分别连接真空泵15和干燥空气压缩机16；所述真空泵15和干燥空气压缩机16连接电磁阀b14，所述电磁阀b14连接控制系统；
所述真空腔4内设有多个温度传感器13，所述温度传感器13连接控制系统。
通过控制系统11，根据电子秤显示屏12的示数开启或关闭补给系统的电磁阀。根据腔内的温度及设定温度，通过控制系统，开启电磁阀b14，真空泵15抽真空、干燥空气压缩机16关闭，同时电磁阀c17开启，缩短波纹管，使块状良导体浸入超低温介质中，开始降温过程；或者电磁阀b14关闭，真空泵关闭、干燥空气压缩机16开启，同时电磁阀c17关闭，波纹管伸长，将块状良导体拉出超低温介质中，开始升温过程。
所述真空腔4的密封盖上穿出线状良导体(2)的部分设有弹性密闭管，波纹管与真空腔的密封盖四周连接。
线状良导体(2)和块状良导体(6)材质可以为热的良导体，例如无氧铜。所述的真空腔4在真空状态时，可以减少试样与环境的温度传递，使试样通过导线，把浸入在超低温介质中的块状导体温度快速传给试样，使试样降温并保持；
所述的真空腔4在非真空状态时，干燥空气压缩机16将干燥空气充入真空腔内，通过与干燥的空气交换温度，使试样快速升温，且保证试样表面不会有水滴附着；
根据温度传感器13测试的试样温度，通过控制系统调整可伸缩的波纹管，将块状导体插入或拉出超低温介质，以便将温度通过导线传给试样或阻止试样降温；
根据电子秤称重示数，通过控制系统，开启或关闭电磁阀a9，对杜瓦瓶内超低温介质进行补给，确保块状导体能浸没在超低温介质中。
附图说明
图1为本发明超低温循环试验的装置示意图；
1-试样，2-线状良导体，3-杜瓦瓶，4-真空腔，5-波纹管，6-块状良导体，7-低温介质储罐，8-喷嘴，9-电磁阀a，10-电子秤，11-控制系统，12-电子秤显示屏，13-温度传感器，14-电磁阀b，15-真空泵，16-干燥空气压缩机，17-电磁阀c。
具体实施方式
本具体实施过程描述的是部分实施案例，并不代表全部的实施例，本领域的技术人员在没有创造性的劳动前提下获的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。为详细说明本发明的实施方法，结合发明中的例图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。结合复合材料试样的实际测量实例，举例说明如下：
本发明提出的一种用于材料超低温循环试验的装置主要由以下部分构成：真空腔4、承装超低温介质的杜瓦瓶3、超低温介质加注系统和控制系统11。
杜瓦瓶3与真空腔4通过可伸缩的波纹管5密闭连接，所述真空腔4的密封盖上穿出线状良导体2的部分设有弹性密闭管，波纹管与真空腔的密封盖四周连接。
试样1放置于真空腔4内，试样1与线状良导体2一端连接，线状良导体2另一端通过波纹管5插入盛有超低温介质如液氮的杜瓦瓶3中连接到块状良导体6。超低温介质加注系统由自增压低温介质储罐7通过带有电磁阀a9的管路与杜瓦瓶3连接，在杜瓦瓶3内部管路管口处带有喷嘴8，杜瓦瓶3放置在电子秤10上实时称重；所述电子秤10连接控制系统；
所述电磁阀a9连接控制系统；
所述波纹管5连接电磁阀c17，所述电磁阀c17连接控制系统；
所述真空腔4分别连接真空泵15和干燥空气压缩机16；所述真空泵15和干燥空气压缩机16连接电磁阀b14，所述电磁阀b14连接控制系统；
所述真空腔4内设有多个温度传感器13，所述温度传感器13连接控制系统。
通过控制系统11，根据电子秤显示屏12的示数开启或关闭补给系统的电磁阀。根据腔内的温度及设定温度，通过控制系统，开启电磁阀b14，真空泵15抽真空、干燥空气压缩机16关闭，同时电磁阀c17开启，缩短波纹管，使块状良导体浸入超低温介质中，开始降温过程；或者电磁阀b14关闭，真空泵关闭、干燥空气压缩机16开启，同时电磁阀c17关闭，波纹管伸长，将块状良导体拉出超低温介质中，开始升温过程。
所述真空腔4的密封盖上设有可插导线的弹性密闭管，波纹管与真空腔的密封盖四周连接。
所述的真空腔4在真空状态时，可以减少试样与环境的温度传递，使试样通过导线，把浸入在超低温介质中的块状导体温度快速传给试样，使试样降温并保持；
所述的真空腔4在非真空状态时，干燥空气压缩机16将干燥空气充入真空腔内，通过与干燥的空气交换温度，使试样快速升温，且保证试样表面不会有水滴附着；
根据温度传感器13测试的试样温度，通过控制系统调整可伸缩的波纹管，将块状导体插入或拉出超低温介质，以便将温度通过导线传给试样或阻止试样降温；
根据电子秤称重示数，通过控制系统，开启或关闭电磁阀a9，对杜瓦瓶内超低温介质进行补给，确保块状导体能浸没在超低温介质中。
应用例
采用上述实施例1的试验装置对碳纤维增强环氧树脂基复合材料进行超低温循环试验，选取温度为‐196℃的液氮作为超低温介质，将试样在温度为‐196℃的液氮温度和20℃室温之间循环100次。
①取尺寸为80mm×15mm×2mm的式样；
②在复合材料成型时，将一个温度传感器埋入复合材料内层的指定位置，固化后将相应位置切成的试样放到液氮中，记录试样降温和升温时间，多次测量得到：该尺寸试样从室温降到液氮温度需要2.3min，从液氮温度升到室温需要9min，并输入控制系统中；
③将温度传感器置于每个试样表面；
④将无氧铜导线缠绕到试样表面，保证试样与导线接触，无氧铜导线另一端接有块状无氧铜导体，通过真空腔的密封盖上的弹性密闭管，并经过波纹管插入盛有液氮的杜瓦瓶中；
⑤根据块状无氧铜导体的高度计算完全浸没在液氮中所需液氮为10L，并输入控制系统中；
⑥开启控制系统，将低温环境箱内的液氮通过喷嘴喷入杜瓦瓶中，直至15L，电磁阀a9自动关闭，同时电磁阀b14和电磁阀c17自动打开，真空泵打开，干燥空气压缩机16关闭，波纹管缩短；
⑦2.3min后，温度传感器显示试样温度已经降到‐196℃，电磁阀b14自动关闭，真空泵同时关闭，干燥空气压缩机16打开，真空腔内开始充入干燥空气，同时电磁阀c17自动关闭，波纹管伸长，块状无氧铜导体从液氮中拉起；
⑧9min后，温度传感器显示试样温度已经降到室温20℃，电磁阀b14和17自动打开，真空泵打开，干燥空气压缩机16关闭，波纹管缩短；
⑨重复步骤⑦、⑧，当电子秤示数为10L时，电磁阀a9自动打开，低温环境箱内的液氮通过喷嘴喷入杜瓦瓶中，直至15L，继续重复步骤⑦、⑧，直至达到设定循环次数100次；
从已卸下真空的真空腔内取出试样备用。

Claims (2)

1.一种用于材料超低温循环试验的装置，其特征在于主要由以下部分构成：真空腔(4)、杜瓦瓶(3)、超低温介质加注系统和控制系统(11)；
所述杜瓦瓶(3)与真空腔(4)通过可伸缩的波纹管(5)密闭连接；
真空腔(4)内设有线状良导体(2)，线状良导体(2)末端通过波纹管(5)插入杜瓦瓶(3)中连接到块状良导体(6)；
超低温介质加注系统由自增压低温介质储罐(7)通过带有电磁阀a(9)的管路与杜瓦瓶(3)连接，在杜瓦瓶(3)内部管路管口处带有喷嘴(8)，杜瓦瓶(3)放置在电子秤(10)上实时称重；所述电子秤(10)连接控制系统；
所述真空腔(4)内设有多个温度传感器(13)，所述温度传感器(13)连接控制系统；
所述电磁阀a(9)连接控制系统(11)；
所述波纹管(5)连接电磁阀c(17)，所述电磁阀c(17)连接控制系统；
所述真空腔(4)分别连接真空泵(15)和干燥空气压缩机(16)；所述真空泵(15)和干燥空气压缩机(16)连接电磁阀b(14)，所述电磁阀b(14)连接控制系统。
2.根据权利要求1所述一种用于材料超低温循环试验的装置，其特征在于真空腔(4)的密封盖上穿出线状良导体(2)的部分设有弹性密闭管，所述波纹管(5)与真空腔的密封盖四周连接。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1585049A (zh) * 1968-06-12 1970-01-09
SU1195127A1 (ru) * 1984-05-04 1985-11-30 Специальное Конструкторское Бюро По Энергохимической Аппаратуре И Машинам "Энергохиммаш" Сосуд Дьюара
JP2000357607A (ja) * 1999-06-17 2000-12-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 電流導入端子の耐圧評価方法およびその耐圧評価装置
JP2005083853A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Jeol Ltd 走査形プローブ顕微鏡
CN102252914A (zh) * 2011-05-09 2011-11-23 兰州大学 一种低温环境下力磁耦合气压加载系统
CN204286961U (zh) * 2014-11-26 2015-04-22 天津航天瑞莱科技有限公司苏州分公司 应用于低温压力循环寿命测试的设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1585049A (zh) * 1968-06-12 1970-01-09
SU1195127A1 (ru) * 1984-05-04 1985-11-30 Специальное Конструкторское Бюро По Энергохимической Аппаратуре И Машинам "Энергохиммаш" Сосуд Дьюара
JP2000357607A (ja) * 1999-06-17 2000-12-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd 電流導入端子の耐圧評価方法およびその耐圧評価装置
JP2005083853A (ja) * 2003-09-08 2005-03-31 Jeol Ltd 走査形プローブ顕微鏡
CN102252914A (zh) * 2011-05-09 2011-11-23 兰州大学 一种低温环境下力磁耦合气压加载系统
CN204286961U (zh) * 2014-11-26 2015-04-22 天津航天瑞莱科技有限公司苏州分公司 应用于低温压力循环寿命测试的设备

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