CN110967258A - 一种无液氮高低温拉力试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及拉力试验技术领域，且公开了一种无液氮高低温拉力试验装置，包括氦气存储罐、氦气压缩机、低温制冷机和拉力保温箱，氦气存储罐的输出端固定连接有氦气输送管，且氦气输送管上从左至右依次固定安装有减压阀和针阀，氦气输送管远离氦气存储罐的一端与低温制冷机的冷头端相连通，低温制冷机固定安装在氦气压缩机的顶部，且低温制冷机与氦气压缩机之间固定连通有循环管，拉力保温箱内设置有换热管，换热管的两端分别固定连接有进料管和出料管，进料管和出料管远离换热管的一端均贯穿拉力保温箱的侧壁设置。该无液氮高低温拉力试验装置，方便为低温以及高低温循环条件下的力学性能测试提供冷源，而且无额外附加耗材。

Description

一种无液氮高低温拉力试验装置
技术领域
本发明涉及拉力试验技术领域，具体为一种无液氮高低温拉力试验装置。
背景技术
极端条件下特种材料的服役评价经常会利用到超低温拉伸，超低温疲劳，以载荷条件下的升温降温循环测试。目前，低温测试以及高低温循环一般采用压缩机、液氮或者液氦制冷。采用压缩机一般最低温度仅能到达零下90度。采用液氮可以达到零下190度，采用液氦可以达更低的温度至零下268度。然而，采用液氮或液氦需要消耗大量的气体，并且液氦非常昂贵。并且长时间实验时，无法实现不间断补充液氮或者液氦，导致实验中断。因此，急需开发一种无须附加耗材的高低温力学性能测试系统。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种无液氮高低温拉力试验装置，具备无附加耗材的优点，解决了现有技术中，高低温拉力试验装置需要大量耗材的问题。
(二)技术方案
为实现上述无附加耗材的目的，本发明提供如下技术方案：一种无液氮高低温拉力试验装置，包括氦气存储罐、氦气压缩机、低温制冷机和拉力保温箱，所述氦气存储罐的输出端固定连接有氦气输送管，且氦气输送管上从左至右依次固定安装有减压阀和针阀，所述氦气输送管远离氦气存储罐的一端与低温制冷机的冷头端相连通，所述低温制冷机固定安装在氦气压缩机的顶部，且低温制冷机与氦气压缩机之间固定连通有循环管，所述拉力保温箱内设置有换热管，所述换热管的两端分别固定连接有进料管和出料管，所述进料管和出料管远离换热管的一端均贯穿拉力保温箱的侧壁设置，且进料管远离换热管的一端与低温制冷机的出口端固定连通，所述拉力保温箱内部固定安装有可调型加热器，所述换热管的外管壁上通过锁紧件固定安装有温度传感器，且温度传感器与换热管贴合设置。
优选的，所述拉力保温箱为一侧开口设置，且拉力保温箱的开口位置处合页连接有匹配的箱盖，所述箱盖与拉力保温箱之间通过搭扣相连接。
优选的，所述氦气压缩机底部的四角处均固定安装有万向轮，且万向轮上安装有匹配的刹车片。
优选的，所述拉力保温箱的两侧相背侧壁上均预留有拉力机手臂孔。
优选的，所述氦气压缩机上分别固定连通有冷却水进口和冷却水出口。
优选的，所述拉力保温箱和箱盖的内壁上均固定连接有相适应的保温层。
优选的，所述保温层为聚氨酯泡沫。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种无液氮高低温拉力试验装置，具备以下有益效果：
该无液氮高低温拉力试验装置，通过设置氦气存储罐、氦气压缩机、低温制冷机、拉力保温箱、减压阀、针阀、换热管、可调型加热器和温度传感器，调节减压阀和针阀开度，使氦气存储罐经由氦气输送管通入一定流量的氮气，氦气从常温进入与氦气压缩机配合使用的低温制冷机内，通过低温制冷机的冷头端部换热器进行换热，变成低温后经由进料管流入拉力保温箱的换热管内，拉力保温箱内安装温度传感器，当温度过低时，为了防止氮气变成固态，堵塞管路，开启可调型加热器进行加热，即可有效避免管路堵塞，而且，当样品在降温时，且降温速度过快，通过加热进行降温，即可使得降温速率得以控制，当样品在升温时，直接开启可调型加热器即可实现升温，且样品升温速率可控，从而方便为低温以及高低温循环条件下的力学性能测试提供冷源，氦气压缩机对氦气的循环压缩和膨胀，使氦气在液态和气态间反复转换，当氦气由液态转为气态时，带走大量热量，产生低温环境，由于氦气是封闭在氦气压缩机内部的，整个系统不会消耗额外的氦气，使得在实现极低的温度条件下无额外附加耗材。
附图说明
图1为本发明提出的一种无液氮高低温拉力试验装置的流程图；
图2为本发明提出的一种无液氮高低温拉力试验装置拉力保温箱的结构示意图。
图中：1氦气存储罐、2氦气压缩机、3低温制冷机、4拉力保温箱、5减压阀、6针阀、7循环管、8换热管、9可调型加热器、10温度传感器、11箱盖、12搭扣、13万向轮、14冷却水进口、15冷却水出口。
具体实施方式
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。
请参阅图1-2，一种无液氮高低温拉力试验装置，包括氦气存储罐1、氦气压缩机2、低温制冷机3和拉力保温箱4，氦气存储罐1的输出端固定连接有氦气输送管，且氦气输送管上从左至右依次固定安装有减压阀5和针阀6，氦气输送管远离氦气存储罐1的一端与低温制冷机3的冷头端相连通，低温制冷机3固定安装在氦气压缩机2的顶部，且低温制冷机3与氦气压缩机2之间固定连通有循环管7，拉力保温箱4内设置有换热管8，换热管8的两端分别固定连接有进料管和出料管，进料管和出料管远离换热管8的一端均贯穿拉力保温箱4的侧壁设置，且进料管远离换热管8的一端与低温制冷机3的出口端固定连通，拉力保温箱4内部固定安装有可调型加热器9，换热管8的外管壁上通过锁紧件固定安装有温度传感器10，且温度传感器10与换热管8贴合设置，调节减压阀5和针阀6开度，使氦气存储罐1经由氦气输送管通入一定流量的氮气，氦气从常温进入与氦气压缩机2配合使用的低温制冷机3内，通过低温制冷机3的冷头端部换热器进行换热，变成低温后经由进料管流入拉力保温箱4的换热管8内，拉力保温箱8内安装温度传感器10，当温度过低时，为了防止氮气变成固态，堵塞管路，开启可调型加热器9进行加热，即可有效避免管路堵塞，而且，当样品在降温时，且降温速度过快，通过加热进行降温，即可使得降温速率得以控制，当样品在升温时，直接开启可调型加热器9即可实现升温，且样品升温速率可控，从而方便为低温以及高低温循环条件下的力学性能测试提供冷源，氦气压缩机2对氦气的循环压缩和膨胀，使氦气在液态和气态间反复转换，当氦气由液态转为气态时，带走大量热量，产生低温环境，由于氦气是封闭在氦气压缩机2内部的，整个系统不会消耗额外的氦气，使得在实现极低的温度条件下无额外附加耗材。
拉力保温箱4为一侧开口设置，且拉力保温箱4的开口位置处合页连接有匹配的箱盖11，箱盖11与拉力保温箱4之间通过搭扣12相连接，打开搭扣12，从而方便打开与拉力保温箱4合页连接的箱盖11，从而方便更换拉力保温箱4内的试验样品。
氦气压缩机2底部的四角处均固定安装有万向轮13，且万向轮13上安装有匹配的刹车片，方便控制氦气压缩机2的移动。
拉力保温箱4的两侧相背侧壁上均预留有拉力机手臂孔，方便拉力保温箱4配合外界拉力机对其内部样品进行高低温拉力试验。
氦气压缩机2上分别固定连通有冷却水进口14和冷却水出口15，方便水循环制冷。
拉力保温箱4和箱盖11的内壁上均固定连接有相适应的保温层，使得拉力保温箱4内部具备保温功能，减少外界环境对其内部温度的影响。
保温层为聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫具备良好的耐冷热性能，有效避免保温层受温度影响。
综上所述，该无液氮高低温拉力试验装置，在使用时，调节减压阀5和针阀6开度，使氦气存储罐1经由氦气输送管通入一定流量的氮气，氦气从常温进入与氦气压缩机2配合使用的低温制冷机3内，通过低温制冷机3的冷头端部换热器进行换热，变成低温后经由进料管流入拉力保温箱4的换热管8内，拉力保温箱8内安装温度传感器10，当温度过低时，为了防止氮气变成固态，堵塞管路，开启可调型加热器9进行加热，即可有效避免管路堵塞，而且，当样品在降温时，且降温速度过快，通过加热进行降温，即可使得降温速率得以控制，当样品在升温时，直接开启可调型加热器9即可实现升温，且样品升温速率可控，从而方便为低温以及高低温循环条件下的力学性能测试提供冷源，氦气压缩机2对氦气的循环压缩和膨胀，使氦气在液态和气态间反复转换，当氦气由液态转为气态时，带走大量热量，产生低温环境，由于氦气是封闭在氦气压缩机2内部的，整个系统不会消耗额外的氦气，使得在实现极低的温度条件下无额外附加耗材。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种无液氮高低温拉力试验装置，包括氦气存储罐(1)、氦气压缩机(2)、低温制冷机(3)和拉力保温箱(4)，其特征在于：所述氦气存储罐(1)的输出端固定连接有氦气输送管，且氦气输送管上从左至右依次固定安装有减压阀(5)和针阀(6)，所述氦气输送管远离氦气存储罐(1)的一端与低温制冷机(3)的冷头端相连通，所述低温制冷机(3)固定安装在氦气压缩机(2)的顶部，且低温制冷机(3)与氦气压缩机(2)之间固定连通有循环管(7)，所述拉力保温箱(4)内设置有换热管(8)，所述换热管(8)的两端分别固定连接有进料管和出料管，所述进料管和出料管远离换热管(8)的一端均贯穿拉力保温箱(4)的侧壁设置，且进料管远离换热管(8)的一端与低温制冷机(3)的出口端固定连通，所述拉力保温箱(4)内部固定安装有可调型加热器(9)，所述换热管(8)的外管壁上通过锁紧件固定安装有温度传感器(10)，且温度传感器(10)与换热管(8)贴合设置。
2.根据权利要求1所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述拉力保温箱(4)为一侧开口设置，且拉力保温箱(4)的开口位置处合页连接有匹配的箱盖(11)，所述箱盖(11)与拉力保温箱(4)之间通过搭扣(12)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述氦气压缩机(2)底部的四角处均固定安装有万向轮(13)，且万向轮(13)上安装有匹配的刹车片。
4.根据权利要求1所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述拉力保温箱(4)的两侧相背侧壁上均预留有拉力机手臂孔。
5.根据权利要求1所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述氦气压缩机(2)上分别固定连通有冷却水进口(14)和冷却水出口(15)。
6.根据权利要求2所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述拉力保温箱(4)和箱盖(11)的内壁上均固定连接有相适应的保温层。
7.根据权利要求6所述的一种无液氮高低温拉力试验装置，其特征在于：所述保温层为聚氨酯泡沫。
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