CN114112363A - 一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，该系统包括：主框架、石英导杆、平衡组件、减震组件、位移测量组件和数据记录仪；所述主框架，用于对所述平衡组件、所述减震组件以及所述位移测量组件进行支撑；所述平衡组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于平衡石英导杆的重力；所述减震组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于对所述石英导杆进行减震；所述石英导杆的底端与金属薄片的表面接触；所述位移测量组件，设置于所述主框架内部，用于测量所述石英导杆的位移；所述数据记录仪与所述位移测量组件电连接。通过本发明能够提高测试结果准确性和测试安全性。

Description

一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统

技术领域

本发明涉及位移测量技术领域，特别是涉及一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统。

背景技术

为提高能源转化效率，在高温下运行使用的设备越来越多，例如航空航天、核电、大型石油化工等行业领域中的高温设备或高温部件。材料高温性能是高温设备选材、机械设计、制造加工、寿命评估和延寿分析的关键指标。作为一种可以测量材料多轴蠕变性能的试验方法，金属薄片高温高压鼓胀试验因影响因素少、取样要求低、本构关系简洁可靠而越来越受到重视，特别适合用在高温设备或高温部件的寿命评估和延寿分析。为提高测试结果的准确性，降低评估结果的离散性和保守度，高温鼓胀测试对用于位移测量的传感器要求比较高，既需要能消除自身重力的影响，又需要有足够的耐高温性能，还需要能在试验终了发生高温高压介质的瞬时爆喷时能起到有效减爆减震作用，防止破坏试验装置，甚至造成人员伤亡。

因此，如何设计一种能够提高测试结果准确性和测试安全性的金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高测试结果准确性和测试安全性的金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，该系统包括：主框架、石英导杆、平衡组件、减震组件、位移测量组件和数据记录仪；

所述主框架，用于对所述平衡组件、所述减震组件以及所述位移测量组件进行支撑；

所述平衡组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于平衡石英导杆的重力；

所述减震组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于对所述石英导杆进行减震；

所述石英导杆的底端与金属薄片的表面接触；

所述位移测量组件，设置于所述主框架内部，用于测量所述石英导杆的位移；

所述数据记录仪与所述位移测量组件电连接。

可选的，所述平衡组件包括：平衡弹簧；

所述石英导杆的一端具有石英杆支撑块，所述平衡弹簧一端抵在所述石英杆支撑块上，所述平衡弹簧的另一端抵在所述主框架上。

可选的，所述减震组件包括：上减震弹簧、下减震弹簧和顶部固定架；

所述顶部固定架安装于所述主框架顶部的内壁上；

在所述顶部固定架与所述主框架之间设置有上减震弹簧和下减震弹簧，所述石英导杆上具有石英杆限位块，所述石英杆限位块设置于所述上减震弹簧和所述下减震弹簧之间。

可选的，所述石英导杆上具有横杆，所述位移测量组件包括：位移传感器和位移传感器固定架；

所述横杆采用压盖式结构固定于所述石英导杆上；

所述位移传感器固定架安装于所述主框架上；

所述位移传感器与所述数据记录仪连接，并固定于所述位移传感器固定架上。

可选的，还包括：导向组件，所述导向组件包括：导向筒和导向筒固定架；

所述导向筒固定架安装于所述主框架上；

所述导向筒固定于所述导向筒固定架上，用于稳定所述石英导杆。

可选的，所述石英杆支撑块为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆上。

可选的，所述石英杆限位块为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆上。

可选的，所述平衡弹簧为螺旋形金属弹簧。

可选的，所述上减震弹簧和所述下减震弹簧均为螺旋形金属弹簧。

可选的，所述位移传感器为机械式传感器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，本发明采用耐高温、刚性好的石英导杆传递试片的鼓胀变形位移，通过位移测量组件进行测量，同时设置平衡组件提高测量精度，设置减震组件提高安全性，可以满足高温鼓胀测试条件的要求。

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为本发明实施例1提供的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统的结构示意图。

符号说明：

1、主框架；2、顶部固定架；3、数据记录仪；4、石英杆支撑块；5、平衡弹簧；6、上减震弹簧；7、石英杆限位块；8、下减震弹簧；9、石英导杆；10、横杆；11、位移传感器；12、导向筒；13、金属薄片；14、位移传感器固定架；15、导向筒固定架。

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。

本发明的目的是提供一种能够提高测试结果准确性和测试安全性的金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，通过该系统能够测量金属薄片在鼓胀过程中，最大位移值随时间的变化情况。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供了一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，该系统包括：主框架1、石英导杆9、平衡组件、减震组件、位移测量组件和数据记录仪3；其中，所述石英导杆为一根长直的圆柱形实心棒，下端为平头；

所述主框架1，用于对所述平衡组件、所述减震组件以及所述位移测量组件进行支撑；

所述平衡组件，设置于所述主框架1与所述石英导杆9之间，用于平衡石英导杆9的重力；

所述减震组件，设置于所述主框架1与所述石英导杆9之间，用于对所述石英导杆9进行减震；

所述石英导杆9的底端与金属薄片13的表面接触；

所述位移测量组件，设置于所述主框架1内部，用于测量所述石英导杆9的位移；

所述数据记录仪3与所述位移测量组件电连接。

具体的，所述平衡组件包括：平衡弹簧5；

所述石英导杆9的一端具有石英杆支撑块4，所述平衡弹簧5一端抵在所述石英杆支撑块4上，所述平衡弹簧5的另一端抵在所述主框架1上。所述石英杆支撑块4为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆9上，与石英导杆9接触部位填充石棉布等少量耐高温柔软填料，在固定时将两瓣对开式结构对合后用螺钉拧紧。

具体的，所述减震组件包括：上减震弹簧6、下减震弹簧8和顶部固定架2；

所述顶部固定架2安装于所述主框架1顶部的内壁上；为了便于拆卸，所述顶部固定架2一般用螺纹连接的方式安装在主框架1上。

在所述顶部固定架2与所述主框架1之间设置有上减震弹簧6和下减震弹簧8；，所述石英导杆上具有石英杆限位块7，所述石英杆限位块7设置于所述上减震弹簧6和所述下减震弹簧8之间。所述石英杆限位块7为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆9上，与石英导杆9接触部位填充石棉布等少量耐高温柔软填料，在固定时将两瓣对开式结构对合后用螺钉拧紧。

具体的，所述石英导杆上具有横杆10，所述位移测量组件包括：位移传感器11和位移传感器固定架14；

所述横杆10为钢制材料，采用压盖式结构固定于所述石英导杆9上，与石英导杆9接触部位填充石棉布等少量耐高温柔软填料，在固定时盖上压盖，并用螺钉拧紧；

所述位移传感器固定架14安装于所述主框架1上；

所述位移传感器11与所述数据记录仪3连接，并固定于所述位移传感器固定架14上。

如图1所示，该系统还包括：导向组件，所述导向组件包括：导向筒12和导向筒固定架15；所述导向筒12为中空的细金属管；

所述导向筒固定架15安装于所述主框架1上；

所述导向筒12固定于所述导向筒固定架15上，用于稳定所述石英导杆9，防止发生晃动、偏斜。

另外，所述平衡弹簧5为螺旋形金属弹簧，而且对精度的要求比较高：在正常测量的行程范围内，平衡弹簧5被压缩产生的向上反作用力始终略小于石英导杆9、上减震弹簧6、横杆10、石英杆限位块7和石英杆支撑块4本身的自重之和(一般在0.2～0.5N之间)，也就是说，当所述石英导杆发生位移变化时，会带动石英导杆9上的上减震弹簧6、横杆10、石英杆限位块7和石英杆支撑块4运动；其中，横杆10、石英杆限位块7和石英杆支撑块4相当于直接固定于所述石英导杆9上的附件，而上减震弹簧6相当于间接固定于所述石英导杆9上的附件。使用平衡弹簧5既保证石英导杆下端面与金属薄片的上表面保持接触，又可避免平衡力不足而对测量结果的不良影响。

所述上减震弹簧6和所述下减震弹簧8均为螺旋形金属弹簧，用于在试验终了发生高温高压介质的瞬时爆喷时能起到有效减爆减震作用，要求能承受足够的快速冲击力。

在本实施例中，所述位移传感器11为机械式传感器，通过位移传感器固定架14固定在主框架1上，与所述横杆10的两侧接触，单只位移传感器测量位移精度不小于10^-6m，位移测量值取两个传感器测量值的平均值，系统测量精度不小于10^-5m，通过数据记录仪记录。

在具体应用时，如图1所示，石英导杆9依次穿过石英杆支撑块4、主框架1、平衡弹簧5、上减震弹簧6、石英杆限位块7、下减震弹簧8、顶部固定架2、横杆10和导向筒12后与金属薄片的上表面接触。金属薄片试样在高温加热炉内，进行高压加载的试验过程中，中心部位会向上发生鼓胀变形。通过与金属薄片试样上表面接触的石英导杆，将位移传导至高温加热炉外的两侧横杆，通过与两侧横杆下表面接触的位移传感器测量出两个位移值，传递至数据记录仪，并取二者平均值作为试样鼓胀部位顶点的位移值。

所述位移测量系统的位移传感器可以设置在高温加热炉外的大气环境中，不需要承受高温的影响，测量精度高，对位移传感器的损害小，有效延长传感器的寿命，降低了试验成本。

所述数据记录仪一般采用计算机进行记录，利用专用软件分别记录两个位移传感器的结果，并取平均值作为实测结果输出。

本发明的金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，采用耐高温、刚性好的石英导杆传递试片的鼓胀变形位移，通过位移传感器进行测量，同时设置平衡弹簧提高测量精度，设置减震弹簧提高安全性，可以满足高温鼓胀测试条件的要求。

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。

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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，包括：主框架、石英导杆、平衡组件、减震组件、位移测量组件和数据记录仪；

所述主框架，用于对所述平衡组件、所述减震组件以及所述位移测量组件进行支撑；

所述平衡组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于平衡石英导杆的重力；

所述减震组件，设置于所述主框架与所述石英导杆之间，用于对所述石英导杆进行减震；

所述石英导杆的底端与金属薄片的表面接触；

所述位移测量组件，设置于所述主框架内部，用于测量所述石英导杆的位移；

所述数据记录仪与所述位移测量组件电连接。

2.根据权利要求1所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述平衡组件包括：平衡弹簧；

所述石英导杆的一端具有石英杆支撑块，所述平衡弹簧一端抵在所述石英杆支撑块上，所述平衡弹簧的另一端抵在所述主框架上。

3.根据权利要求1所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述减震组件包括：上减震弹簧、下减震弹簧和顶部固定架；

所述顶部固定架安装于所述主框架顶部的内壁上；

在所述顶部固定架与所述主框架之间设置有上减震弹簧和下减震弹簧，所述石英导杆上具有石英杆限位块，所述石英杆限位块设置于所述上减震弹簧和所述下减震弹簧之间。

4.根据权利要求1所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述石英导杆上具有横杆，所述位移测量组件包括：位移传感器和位移传感器固定架；

所述横杆采用压盖式结构固定于所述石英导杆上；

所述位移传感器固定架安装于所述主框架上；

所述位移传感器与所述数据记录仪连接，并固定于所述位移传感器固定架上。

5.根据权利要求1所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，还包括：导向组件，所述导向组件包括：导向筒和导向筒固定架；

所述导向筒固定架安装于所述主框架上；

所述导向筒固定于所述导向筒固定架上，用于稳定所述石英导杆。

6.根据权利要求2所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述石英杆支撑块为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆上。

7.根据权利要求3所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述石英杆限位块为酚醛树脂材料，采用对开式结构固定于所述石英导杆上。

8.根据权利要求2所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述平衡弹簧为螺旋形金属弹簧。

9.根据权利要求3所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述上减震弹簧和所述下减震弹簧均为螺旋形金属弹簧。

10.根据权利要求4所述的一种金属薄片高温高压鼓胀试验的位移测量系统，其特征在于，所述位移传感器为机械式传感器。

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