CN110006743A - 一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，包括底座(1)、固定于所述底座(1)的载物平台(9)、第一支撑座以及第二支撑座、第一端与所述第一支撑座铰接的驱动杆(3)、第一端与所述第二支撑座铰接的施压连杆(7)，所述驱动杆(3)的第二端施加有压力且第二端朝向所述第二支撑座的一侧，所述施压连杆(7)的第二端与所述驱动杆(3)的杆身铰接，所述施压连杆(7)上位于所述载物平台(9)的正上方铰接有连接座，所述施压连杆(7)上设置有应变片(4)。该用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置有效地使装置在高温环境下依然维持工作，并且保持载荷稳定。

Description

一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置

技术领域

本发明涉及加压设备领域，特别是涉及一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置。

背景技术

随着材料科学技术的发展，在高温下施加压力，对材料进行热-力耦合处理，成为了许多新材料的制备与测试的重要技术。在材料的制备上，许多金属、陶瓷和有机粉末可以在高温加压的情况下进行烧结，使材料形成所需的形状；在高温下，可以对许多热塑性材料进行变形；非晶合金和一些纯金属在高温下，通过压印的办法，可以形成纳米阵列结构。在材料的测试上，材料的蠕变、结构弛豫、非晶合金的粘度等性能，需要在高温受力的情况下获得；在有应力的条件下进行退火，也是研究材料弛豫和调控材料组织与性能的一种研究手段。因此，高温加压处理对于金属、玻璃态、有机等类别的材料的制备与研究都具有重要意义。

目前，实现对材料高温加压的主要手段是在原有力学试验机/压机的基础上增加一控温加热装置。该方法的问题在于：力学试验机通常较大，要设计加热炉，使力学试验机的压头伸入炉子，对于炉子的设计、密封、试验机的耐热性都提出了较高要求；在力学试验机上安装一炉子，炉子需要根据试验机进行单独设计，安装和拆卸的过程十分麻烦；要实现力学试验机搭配控温加热装置的成本较高，体积较大。

综上所述，如何有效地使装置在高温环境下依然维持工作，并且保持载荷的稳定等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，该用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置有效地使装置在高温环境下依然维持工作，并且保持载荷稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，包括底座、固定于所述底座的载物平台、第一支撑座以及第二支撑座、第一端与所述第一支撑座铰接的驱动杆、第一端与所述第二支撑座铰接的施压连杆，所述驱动杆的第二端施加有压力且第二端朝向所述第二支撑座的一侧，所述施压连杆的第二端与所述驱动杆的杆身铰接，所述施压连杆上位于所述载物平台的正上方铰接有连接座，所述施压连杆上设置有应变片。

优选地，所述驱动杆从第一端到第二端在其杆身具有滑槽，所述施压连杆通过连接销能够在所述滑槽内滑动且能够在设定位置定位并转动。

优选地，所述驱动杆从第一端到第二端在其杆身上设置有多组依次排列的铰接孔，所述施压连杆能够通过铰接销与其中一组所述铰接孔铰接连接。

优选地，所述应变片固定于所述施压连杆的上表面且位于所述连接座的正上方。

优选地，所述连接座为三角连接座，所述三角连接座和所述施压连杆上均具有连接孔，所述三角连接座与所述施压连杆用连接轴活动连接。

优选地，所述驱动杆的第二端可连接挂载重锤、弹簧或者丝杆。

优选地，还包括连接件，所述驱动杆的第一端与所述连接件的上端铰接，所述连接件的下端与所述第一支撑座铰接，所述驱动杆的第一端与所述连接件之间、所述接件与所述第一支撑座之间、所述施压连杆的第一端与所述第二支撑座铰接之间，以及所述驱动杆的第二端与所述挂载重锤、所述弹簧或者所述丝杆之间均通过销轴连接。

优选地，所述底座、所述载物平台、所述第一支撑座、所述第二支撑座、所述驱动杆、所述施压连杆的材料均为耐高温材料或耐低温材料。

优选地，所述底座、所述载物平台、所述第一支撑座、所述第二支撑座、所述驱动杆、所述施压连杆的材料均为耐热钢或低温钢。

优选地，所述驱动杆的中间部分为镂空结构，所述施压连杆设置于所述驱动杆的镂空结构中，所述施压连杆可与所述驱动杆重叠。

本发明所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，包括底座、载物平台、第一支撑座、第二支撑座、驱动杆、施压连杆，载物平台、第一支撑座以及第二支撑座固定于底座，驱动杆的第一端与第一支撑座铰接，施压连杆的第一端与第二支撑座铰接。驱动杆的第二端施加有压力，且第二端朝向第二支撑座的一侧。施压连杆的第二端与驱动杆的杆身铰接，实现杠杆加压，实现加载压力。施压连杆上位于载物平台的正上方铰接有连接座，连接座连接在施压连杆上，进而实现连接座加载压力。施压连杆上设置有应变片。

本发明所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，解决在力学实验机/压力机上增设加热装置不方便的问题，具有结构简单轻巧、兼容各类高温炉与低温容器，施压倍数可调，施压均匀，载荷不受温度影响等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置的结构示意图；

图2为图1的正视图。

附图中标记如下：

1-底座、2-重锤、3-驱动杆、4-应变片、5-连接件、6-铰接销、7-施压连杆、8-三角连接座、9-载物平台。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，该用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置有效地使装置在高温环境下依然维持工作，并且保持载荷稳定。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置的结构示意图；图2为图1的正视图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，包括底座1、固定于底座1的载物平台9、第一支撑座以及第二支撑座、第一端与第一支撑座铰接的驱动杆3、第一端与第二支撑座铰接的施压连杆7，驱动杆3的第二端施加有压力且第二端朝向第二支撑座的一侧，施压连杆7的第二端与驱动杆3的杆身铰接，施压连杆7上位于载物平台9的正上方铰接有连接座，施压连杆7上设置有应变片4。

上述结构中，载物平台9、第一支撑座以及第二支撑座固定于底座1上，试样置于载物平台9上，通常载物平台9的面积大于试样的面积，试样与载物平台9的接触面积为试样的面积。驱动杆3的第一端与第一支撑座铰接，驱动杆3以第一支撑座为支点，施压连杆7的第一端与第二支撑座铰接，施压连杆7以第二支撑座为支点，驱动杆3和施压连杆7形成杠杆。底座1将各部件连接为一个整体，通过移动底座1将内置机械杠杆加载装置整体放置于高低温容器中，体积小，成本较低，实现装备的轻量化、小型化；同时，具有节约成本、兼容各种炉子、安装拆卸方便、无需做出改装、不影响炉子本身气密性等优点。

上述驱动杆3的第二端施加有压力且第二端朝向第二支撑座的一侧的结构中，驱动杆3的第二端施加有压力，具体压力大小根据具体使用要求、使用环境等确定。驱动杆3的第二端朝向第二支撑座的一侧，靠近第二支撑座，远离第一支撑座，方便连接施压连杆7，避免干涉。

进一步的说，施加压力的方式有多种，比如为驱动杆3的第二端可连接挂载重锤2、弹簧或者丝杆。当施加压力为设定恒力时，可以在驱动杆3的第二端连接挂载重锤2，连接方便。在不要求施加力为恒力情况下，也可用弹簧，丝杆等代替挂载重锤2，进行更高载荷的加载，适用于不同压力要求的场合，丰富实用情况。

优选地，还包括连接件5，驱动杆3的第一端与连接件5的上端铰接，连接件5的下端与第一支撑座铰接，更加有利于驱动杆转动。驱动杆3的第一端与连接件5之间、接件5与第一支撑座之间、施压连杆7的第一端与第二支撑座铰接之间，以及驱动杆3的第二端与挂载重锤2、弹簧或者丝杆之间均通过销轴连接，连接方便，易于转动。

需要说明的是，施压连杆7的第二端与驱动杆3的杆身铰接，实现杠杆加压，实现加载压力。施压连杆7的第二端与驱动杆3的杆身之间的铰接位置不同，实现不同放大倍数的加载压力，具体位置可以根据实际应用情况而定。

上述施压连杆7上位于载物平台9的正上方铰接有连接座可以定义为连接座连接在施压连杆7上，进而实现连接座加载压力。连接座位于载物平台9的正上方，驱动杆3转动带动施压连杆7转动，进而使连接座的底面压紧载物平台9上的试样，对试样加载压力。

同时，施压连杆7上设置有应变片4，通过应变片4检测施压连杆7上的应力大小，应变片4的应力值正比于加载于试样上的应力，以此检测加载于试样上的应力大小。需要说明的是，应变片4与外界控制装置连接，应力值传输至控制装置，控制装置显示应力值大小，通过控制装置可以获取、分析试样的加载状况。

本发明所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，解决在力学实验机/压力机上增设加热装置不方便的问题，具有结构简单轻巧、兼容各类高温炉与低温容器，施压倍数可调，施压均匀，载荷不受温度影响等优点。

上述施压连杆7的第二端与驱动杆3的杆身铰接内容包括至少两种方案，第一种情况中，驱动杆3从第一端到第二端在其杆身具有滑槽，施压连杆7通过连接销能够在滑槽内滑动且能够在设定位置定位并转动。也就是说，施压连杆7能够在驱动杆3的任意位置定位，定位后施压连杆7通过连接销能够绕驱动杆3转动，实现施压连杆7的动态连续调节，实用性更好，以此更好地调节施压连杆7与驱动杆3之间的连接销的位置，调节杠杆加压的放大倍数。需要说明的是，具体连接销可以是与施压连杆7为一体的，也可以是施压连杆7具有通孔，连接销穿在通孔中并与施压连杆7固定连接，连接销的两端与驱动杆3铰接。

第二种情况中，驱动杆3从第一端到第二端在其杆身上设置有多组依次排列的铰接孔，比如三个铰接孔，分别为左孔、中孔、右孔，施压连杆7能够通过铰接销6与其中一组铰接孔铰接连接，结构更为简单，易于加工。铰接销6连接不同位置的铰接孔可以使加压放大倍数不同，根据铰接销6选择的放置位置不同，可实现不同放大倍数的加载压力。

以下对第二种情况进行展开说明，第一种情况可以参照第二种情况进行设置和改进。比如三个铰接孔，分别为左孔、中孔、右孔，左孔远离第一支撑座，右孔靠近第一支撑座，驱动杆3以第一支撑座为支点转动，越靠近第一支撑座立臂越小，力越大，也就是施压连杆7与驱动杆3的右孔连接时力较大，压力放大倍数大；反之与左孔连接时力较小，压力放大倍数小。

在上述具体实施方式的基础上，应变片4固定于施压连杆7的上表面且位于连接座的正上方，此时应力最大，检测结果最准确。当然，此种设置方式只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，应变片4的固定位置不受限制，可以根据具体位置情况、使用情况的不同自行设定，都在本发明的保护范围内。

在上述具体实施方式的基础上，连接座为三角连接座8，三角连接座8和施压连杆7上均具有连接孔，三角连接座8与施压连杆7用连接轴活动连接，在加载压力下三角连接座8的底面可自动与试样平面保持平行，使试样平面受力均匀，使加载力更好地作用在试样上，保证加载的准确性。

在上述具体实施方式的基础上，底座1、载物平台9、第一支撑座、第二支撑座、驱动杆3、施压连杆7的材料均为耐高温材料或耐低温材料。优选地，底座1、载物平台9、第一支撑座、第二支撑座、驱动杆3、施压连杆7的材料均为耐热钢或低温钢，比如耐热钢为0Cr18Ni9钢，低温钢为0Cr21Ni6Mn9N钢。在高温环境或者低温环境下，其内部的电机、传感器不易失效，使装置在高温环境或者低温环境下依然维持工作，并且保持载荷的稳定。

在上述具体实施方式的基础上，驱动杆3的中间部分为镂空结构，施压连杆7设置于驱动杆3的镂空结构中，当驱动杆3和施压连杆7转动时施压连杆7完全置于镂空结构中，可与驱动杆3重叠，从而减小装置高度，适用更多对高度有限制的场合。

以下举例介绍用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置的使用情况：

实施例一：将两片中间填充金属烧结粉末的试样置于载物平台9上，接触面积为0.25cm2。使三角连接座8贴紧试样表面，设定连接销位置，实现40倍载荷放大倍数，挂载1kg重物，实现对试样15.68MPa应力的施加。将装置放于退火炉中，实现粉末材料的高温高压烧结，g取9.8N/kg。

实施例二：将非晶合金纳米压印试样置于载物平台9上，接触面积为0.25cm2。使三角连接座8贴紧试样表面，设定连接销位置，实现40倍载荷放大倍数。对应变片4进行标定后，通过丝杠进给进行加载，根据应变片4得出载荷为250N，实现对试样10MPa应力的施加。将装置放于退火炉中，实现非晶合金的高温纳米压印。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，包括底座(1)、固定于所述底座(1)的载物平台(9)、第一支撑座以及第二支撑座、第一端与所述第一支撑座铰接的驱动杆(3)、第一端与所述第二支撑座铰接的施压连杆(7)，所述驱动杆(3)的第二端施加有压力且第二端朝向所述第二支撑座的一侧，所述施压连杆(7)的第二端与所述驱动杆(3)的杆身铰接，所述施压连杆(7)上位于所述载物平台(9)的正上方铰接有连接座，所述施压连杆(7)上设置有应变片(4)。

2.根据权利要求1所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述驱动杆(3)从第一端到第二端在其杆身具有滑槽，所述施压连杆(7)通过连接销能够在所述滑槽内滑动且能够在设定位置定位并转动。

3.根据权利要求1所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述驱动杆(3)从第一端到第二端在其杆身上设置有多组依次排列的铰接孔，所述施压连杆(7)能够通过铰接销(6)与其中一组所述铰接孔铰接连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述应变片(4)固定于所述施压连杆(7)的上表面且位于所述连接座的正上方。

5.根据权利要求1-3任一项所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述连接座为三角连接座(8)，所述三角连接座(8)和所述施压连杆(7)上均具有连接孔，所述三角连接座(8)与所述施压连杆(7)用连接轴活动连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述驱动杆(3)的第二端可连接挂载重锤(2)、弹簧或者丝杆。

7.根据权利要求6所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，还包括连接件(5)，所述驱动杆(3)的第一端与所述连接件(5)的上端铰接，所述连接件(5)的下端与所述第一支撑座铰接，所述驱动杆(3)的第一端与所述连接件(5)之间、所述接件(5)与所述第一支撑座之间、所述施压连杆(7)的第一端与所述第二支撑座铰接之间，以及所述驱动杆(3)的第二端与所述挂载重锤(2)、所述弹簧或者所述丝杆之间均通过销轴连接。

8.根据权利要求1-3任一项所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述底座(1)、所述载物平台(9)、所述第一支撑座、所述第二支撑座、所述驱动杆(3)、所述施压连杆(7)的材料均为耐高温材料或耐低温材料。

9.根据权利要求8所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述底座(1)、所述载物平台(9)、所述第一支撑座、所述第二支撑座、所述驱动杆(3)、所述施压连杆(7)的材料均为耐热钢或低温钢。

10.根据权利要求1-3任一项所述的用于高低温容器的内置机械杠杆加载装置，其特征在于，所述驱动杆(3)的中间部分为镂空结构，所述施压连杆(7)设置于所述驱动杆(3)的镂空结构中，所述施压连杆(7)可与所述驱动杆(3)重叠。