CN114544413A - 一体式抗热震性试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式抗热震性试验装置，本发明采用一体式的箱体，在箱体内设置将箱体分割为加热腔及冷却腔的隔热墙，在隔热墙上设置了隔热门；置互通的样品通道；通过关闭或开启隔热门，实现样品通道的阻断或贯通，采用推杆装置完成样品在炉膛与水箱之间切换。本发明采用PLC可编程程序控制器分别对温控箱、卷扬机、步进电机及直线步进电机进行控制，实现样品在炉膛与水箱之间的多次反复运行，完成耐火材料的抗热震性实验，本发明具有结构紧凑、测试环境密闭、误差小，样品的温度散失少，检测准确性高且自动化程度高的优点。

Description

一体式抗热震性试验装置

技术领域

本发明涉及抗热震性实验技术领域，尤其是一种一体式抗热震性试验装置。

背景技术

材料经受温度急剧变化而不破坏的能力称为抗热震性（Thermal ShockResistance），又称抗热冲击性或热稳定性。抗热震性是无机非金属材料一个重要性能，例如：陶瓷、玻璃、耐火材料等，当材料突然受热发生膨胀或受冷发生收缩时，由于其各部的变形互相制约而产生内应力。当这种内应力超过材料的极限强度时，就会产生崩裂、剥落或断裂而导致破坏。材料的耐热震性除受热传递条件影响外，主要取决于其热膨胀系数、导热性、断裂韧性、比热及强度等，同时也与其组织结构、形状和尺寸等有关。为了防止材料在使用时因温度急变而破坏，要求材料具有良好的抗热震性，因此对材料的研究过程中，必须对其抗热震性进行试验。

抗热震性能的表示方式和测试方法有很多种。一般以急冷急热模式测量材料的抗热震 性。当材料升至预定温度后，急速淬冷，反复交替测试，直至材料产生宏观裂纹，最终以急冷急热的循环次数衡量材料的抗热震性的优劣。同时，对耐火材料进行抗热震性实验时，实验要求的升温温度很高，一般都是1000~1100℃。

现有技术，针对专门做耐火材料抗热震性实验的设备较为少见。传统的做法是：将被测样品放在高温炉中，加热到实验需要的高温温度后，人工打开炉门，将样品从炉膛中取出，放入冷却介质容器中。由于人工操作样品从炉内取出，到样品再放置到冷却介质容器中，取料过程需要一定时间，被测样品的温度也会随着降低，检测环境及操作过程对样品温度极值点造成影响，这样就会使检测的精度降低，尤其对于多个样品的平行试验，则需多次反复取出样品，则无法避免人工操作的误差和环境改变造成的误差，从而无法监控和统一多个样品的检测环境，导致试验重复性差，检测精度低的缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种一体式抗热震性试验装置，本发明采用一体式的箱体，在箱体内垂直设置隔热墙，隔热墙将箱体分割为加热腔及冷却腔，在隔热墙上设置了隔热门；在箱体的加热腔内设置了电加热炉，在冷却腔内设置了水箱；在电加热炉内水平设有隧道式的炉膛，炉膛的底面设有耐火瓷球层；在水箱上盖的开口处设有翻板，在水箱与隔热墙之间设有导向板，且导向板与电加热炉的耐火瓷球层及水箱翻板的水平面共面，形成加热腔与冷却腔之间互通的样品通道；通过关闭或开启隔热门，实现样品通道的阻断或贯通。为便于样品在炉膛与水箱之间切换，本发明箱体上设置了推杆装置。为便于对温度进行检测，本发明分别在炉膛内设置了第一热电偶，在水箱内设置了第二热电偶。本发明采用PLC可编程程序控制器分别对电加热炉的温控箱、隔热门装置的卷扬机、冷却装置的步进电机及推杆装置的直线步进电机进行控制，实现样品在箱体内的炉膛与水箱之间的多次反复运行，完成耐火材料的抗热震性实验，本发明具有结构紧凑、测试环境密闭、误差小，样品的温度散失少，检测准确性高且自动化程度高的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种一体式抗热震性试验装置，其特点包括箱体、电加热炉、推杆装置、隔热门装置、冷却装置及PLC可编程程序控制器；

所述箱体为设有夹层的六面矩形壳体，箱体内垂直设有隔热墙，隔热墙上设有门框，隔热墙将箱体分割为左侧的加热腔及右侧的冷却腔，加热腔一侧设有推杆座及第一热电偶插座，冷却腔一侧设有第二热电偶插座及箱体门，箱体的顶面设有炉门插口及滑轮架安装座；所述炉门插口的位置与门框的位置对应设置；

所述电加热炉上设有温控箱、第一热电偶及第二热电偶，电加热炉内水平设有隧道式的炉膛，炉膛的周边设有数组电热体，炉膛的底面设有耐火瓷球层；

所述推杆装置由推杆套、推杆、弹性夹爪、直线步进电机及触头开关构成，所述直线步进电机设于推杆套上，推杆设于推杆套内，且直线步进电机的输出轴与推杆连接，触头开关设于推杆的一端，弹性夹爪设于触头开关两侧并与推杆铰接；

所述隔热门装置由隔热门、滑轮架、卷扬机构成，所述隔热门经绳索与滑轮架及卷扬机连接；

所述冷却装置由水箱、翻板、步进电机及导向板构成，所述水箱的上盖上设有开口及铰轴座，翻板上设有转轴，翻板设于上盖的开口处，且翻板的转轴与铰轴座铰接，步进电机设于水箱上，且步进电机的输出轴与翻板的转轴连接；

所述电加热炉设于箱体的加热腔内，电加热炉内炉膛一端的隧道口与箱体内隔热墙的门框相吻合，第一热电偶设于箱体的第一热电偶插座并延伸至电加热炉的炉膛内，第二热电偶设于箱体的第二热电偶插座并延伸至冷却装置的水箱内，且电热体、第一热电偶及第二热电偶分别与温控箱电连接；

所述推杆装置经推杆套水平设于箱体的推杆座上，且推杆及夹爪延伸至电加热炉的炉膛内；

所述冷却装置的水箱设于箱体的冷却腔内，导向板设于水箱与隔热墙之间，且导向板与电加热炉的耐火瓷球层及水箱翻板的水平面共面；

所述隔热门装置的隔热门经箱体的炉门插口设于隔热墙的门框内并封闭或开启炉膛一端的隧道口，滑轮架及卷扬机设于箱体的滑轮架安装座上；

电加热炉的温控箱及PLC可编程程序控制器设于箱体的外侧，PLC可编程程序控制器分别与电加热炉的温控箱、隔热门装置的卷扬机、冷却装置的步进电机及推杆装置的直线步进电机电连接。

所述箱体壳体的夹层内设有隔热材料。

所述隔热墙及隔热门由耐火材料制作。

所述翻板呈“L”形的勺状，翻板的勺状部位设有网孔。

所述电热体为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒。

所述隔热材料为陶瓷纤维材料、纳米微孔隔热材料或硅酸铝卷毡材料。

所述耐火材料为高铝质耐材、硅质耐材或氧化锆耐材。

本发明的有益效果是：

本发明采用一体式的箱体，在箱体内垂直设置隔热墙，隔热墙将箱体分割为加热腔及冷却腔，在隔热墙上设置了隔热门；通过关闭或开启隔热门装置的隔热门，实现样品通道的阻断或贯通。

本发明在电加热炉内设有隧道式的炉膛，炉膛的底面设有耐火瓷球层；在水箱上盖的开口处设有翻板，在水箱与隔热墙之间设有导向板，且导向板与电加热炉的耐火瓷球层及水箱翻板的水平面共面，形成加热腔与冷却腔之间互通的样品通道。

本发明箱体的样品通道内设置了推杆装置，由PLC可编程程序控制器指令推杆装置完成样品在炉膛与水箱之间的多次反复运行。

本发明分别在炉膛内设置了第一热电偶，在水箱内设置了第二热电偶，在箱体外设置了温控箱，便于对样品的工作温度实时监测。

本发明采用PLC可编程程序控制器分别对电加热炉的温控箱、隔热门装置的卷扬机、冷却装置的步进电机及推杆装置的直线步进电机进行控制，实现样品在箱体内的炉膛与水箱之间的多次反复运行，完成耐火材料的自动化抗热震性实验。

本发明具有结构紧凑、测试环境密闭、误差小，样品的温度散失少，检测准确性高且自动化程度高的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A--A截面局部结构示意图；

图3为本发明水箱51的使用状态示意图。

具体实施方式

参阅图1、图2，本发明包括箱体1、电加热炉2、推杆装置3、隔热门装置4、冷却装置5及PLC可编程程序控制器6。

参阅图1、图2，所述箱体1为设有夹层的六面矩形壳体，箱体1内垂直设有隔热墙11，隔热墙11上设有门框111，隔热墙11将箱体1分割为左侧的加热腔及右侧的冷却腔，加热腔一侧设有推杆座12及第一热电偶插座13，冷却腔一侧设有第二热电偶插座14及箱体门15，箱体1的顶面设有炉门插口17及滑轮架安装座16；所述炉门插口17的位置与门框111的位置对应设置。

参阅图1、图2，所述电加热炉2上设有温控箱24、第一热电偶25及第二热电偶26，电加热炉2内水平设有隧道式的炉膛21，炉膛21的周边设有数组电热体22，炉膛21的底面设有耐火瓷球层23。

参阅图1、图2，所述推杆装置3由推杆套31、推杆32、弹性夹爪33、直线步进电机34及触头开关35构成，所述直线步进电机34设于推杆套31上，推杆32设于推杆套31内，且直线步进电机34的输出轴与推杆32连接，触头开关35设于推杆32的一端，弹性夹爪33设于触头开关35两侧并与推杆32铰接。

参阅图1、图2，所述隔热门装置4由隔热门41、滑轮架42、卷扬机43构成，所述隔热门41经绳索与滑轮架42及卷扬机43连接。

参阅图1、图2、图3，所述冷却装置5由水箱51、翻板52、步进电机53及导向板54构成，所述水箱51的上盖上设有开口及铰轴座，翻板52上设有转轴，翻板52设于上盖的开口处，且翻板52的转轴与铰轴座铰接，步进电机53设于水箱51上，且步进电机53的输出轴与翻板52的转轴连接。

参阅图1、图2，所述电加热炉2设于箱体1的加热腔内，电加热炉2内炉膛21一端的隧道口与箱体1内隔热墙11的门框111相吻合，第一热电偶25设于箱体1的第一热电偶插座13并延伸至电加热炉2的炉膛21内，第二热电偶26设于箱体1的第二热电偶插座14并延伸至冷却装置5的水箱51内，且电热体22、第一热电偶25及第二热电偶26分别与温控箱24电连接；

所述推杆装置3经推杆套31水平设于箱体1的推杆座12上，且推杆32及夹爪33延伸至电加热炉2的炉膛21内；

所述冷却装置5的水箱51设于箱体1的冷却腔内，导向板54设于水箱51与隔热墙11之间，且导向板54与电加热炉2的耐火瓷球层23及水箱51翻板52的水平面共面；

所述隔热门装置4的隔热门41经箱体1的炉门插口17设于隔热墙11的门框111内并封闭或开启炉膛21一端的隧道口，滑轮架42及卷扬机43设于箱体1的滑轮架安装座16上；

电加热炉2的温控箱24及PLC可编程程序控制器6设于箱体1的外侧，PLC可编程程序控制器6分别与电加热炉2的温控箱24、隔热门装置4的卷扬机43、冷却装置5的步进电机53及推杆装置3的直线步进电机34电连接。

参阅图1、图2，所述箱体1壳体的夹层内设有隔热材料。

参阅图1、图2，所述隔热墙11及隔热门41由耐火材料制作。

参阅图1、图2、图3，所述翻板52呈“L”形的勺状，翻板52的勺状部位设有网孔。

所述电热体22为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒。

所述隔热材料为陶瓷纤维材料、纳米微孔隔热材料或硅酸铝卷毡材料。

所述耐火材料为高铝质耐材、硅质耐材或氧化锆耐材。

实施例

本发明样品通道的形成：

参阅图1、图2，本发明的箱体1经隔热墙11分割为左侧的加热腔及右侧的冷却腔，电加热炉2设于箱体1的加热腔内，电加热炉2内水平设有隧道式的炉膛21，炉膛21的底面设有耐火瓷球层23；冷却装置5的水箱51设于箱体1的冷却腔内，水箱51上盖的开口处设有翻板52，在水箱51与隔热墙11之间设有导向板54，且导向板54与电加热炉2的耐火瓷球层23及水箱51翻板52的水平面共面，形成加热腔与冷却腔之间互通的样品通道；通过关闭或开启隔热门装置4的隔热门41，实现样品通道的阻断或贯通。

本发明是这样工作的：

参阅图1、图2、图3，工作时，在冷却装置5的水箱51内注入冷却液（冷却液的名称）；启动PLC可编程程序控制器6指令温控箱24驱动电热体22工作，对炉膛21进行预热，预热温度为900℃～1000℃；

将欲进行抗热震性试验的样品由箱体1的箱体门15置入水箱51翻板52上的勺状位置；由PLC可编程程序控制器6指令步进电机53驱动翻板52绕转轴顺时针旋转90º，此时，样品处于翻板52的勺状内并浸入冷却液中，冷却后，指令步进电机53驱动翻板52绕转轴逆时针旋转90º，翻板52连同样品复位；

PLC可编程程序控制器6指令卷扬机43驱动绳索经滑轮架42将隔热门41开启，样品通道贯通；

PLC可编程程序控制器6指令推杆装置3的直线步进电机34工作，直线步进电机34驱动推杆32及弹性夹爪33在炉膛21内向右移动，直至弹性夹爪33的触头开关35触及样品，弹性夹爪33合拢将样品夹持；PLC可编程程序控制器6指令直线步进电机34驱动推杆32及弹性夹爪33在炉膛21的样品通道内向左移动，直至推杆32到达触头开关35被触及的位置，即样品到达炉膛21内的停留位置，此时，弹性夹爪33张开将样品滞留在炉膛21内，推杆32及弹性夹爪33继续左移并复位；

PLC可编程程序控制器6指令卷扬机43驱动绳索经滑轮架42将隔热门41关闭，样品通道阻断；

由PLC可编程程序控制器6指令温控箱24驱动电热体22工作，对炉膛21进行加热，加热温度为1000℃～1100℃；

当加热到设定温度时，炉膛21内的第一热电偶25将温度信息传输到温控箱24及PLC可编程程序控制器6；

PLC可编程程序控制器6指令卷扬机43驱动绳索经滑轮架42将隔热门41开启，样品通道贯通；

PLC可编程程序控制器6指令推杆装置3的直线步进电机34工作，直线步进电机34驱动推杆32及弹性夹爪33在炉膛21内向右移动，直至弹性夹爪33的触头开关35触及样品，弹性夹爪33合拢将样品夹持；PLC可编程程序控制器6指令直线步进电机34驱动推杆32及弹性夹爪33在炉膛21的样品通道内继续向右移动，直至推杆32将样品送至水箱51上翻板52的勺状位置，触头开关35被触及，弹性夹爪33张开将样品滞留在翻板52的勺状位置，此时，推杆32及弹性夹爪33左移并复位；

PLC可编程程序控制器6指令卷扬机43驱动绳索经滑轮架42将隔热门41关闭，样品通道阻断。

由PLC可编程程序控制器6指令步进电机53驱动翻板52绕转轴顺时针旋转90º，此时，样品处于翻板52的勺状内并浸入冷却液中；

当冷却到设定温度时，水箱51内的第二热电偶26将温度信息传输到温控箱24及PLC可编程程序控制器6；

冷却后，PLC可编程程序控制器6指令步进电机53驱动翻板52绕转轴逆时针旋转90º，翻板52连同样品复位；

如此循环进行加热冷却操作；完成对样品的抗热震性试验。

为保证样品在电加热炉2的炉膛21内受热均匀，本发明在炉膛21的底面设置了耐火瓷球层23。

为保证样品在水箱51的冷却液内冷却均匀，本发明设计的翻板52呈“L”形的勺状，翻板52的勺状部位设有网孔。

Claims (7)

1.一种一体式抗热震性试验装置，其特征在于，它包括箱体（1）、电加热炉（2）、推杆装置（3）、隔热门装置（4）、冷却装置（5）及PLC可编程程序控制器（6）；

所述箱体（1）为设有夹层的六面矩形壳体，箱体（1）内垂直设有隔热墙（11），隔热墙（11）上设有门框（111），隔热墙（11）将箱体（1）分割为左侧的加热腔及右侧的冷却腔，加热腔一侧设有推杆座（12）及第一热电偶插座（13），冷却腔一侧设有第二热电偶插座（14）及箱体门（15），箱体（1）的顶面设有炉门插口（17）及滑轮架安装座（16）；所述炉门插口（17）的位置与门框（111）的位置对应设置；

所述电加热炉（2）上设有温控箱（24）、第一热电偶（25）及第二热电偶（26），电加热炉（2）内水平设有隧道式的炉膛（21），炉膛（21）的周边设有数组电热体（22），炉膛（21）的底面设有耐火瓷球层（23）；

所述推杆装置（3）由推杆套（31）、推杆（32）、弹性夹爪（33）、直线步进电机（34）及触头开关（35）构成，所述直线步进电机（34）设于推杆套（31）上，推杆（32）设于推杆套（31）内，且直线步进电机（34）的输出轴与推杆（32）连接，触头开关（35）设于推杆（32）的一端，弹性夹爪（33）设于触头开关（35）两侧并与推杆（32）铰接；

所述隔热门装置（4）由隔热门（41）、滑轮架（42）、卷扬机（43）构成，所述隔热门（41）经绳索与滑轮架（42）及卷扬机（43）连接；

所述冷却装置（5）由水箱（51）、翻板（52）、步进电机（53）及导向板（54）构成，所述水箱（51）的上盖上设有开口及铰轴座，翻板（52）上设有转轴，翻板（52）设于上盖的开口处，且翻板（52）的转轴与铰轴座铰接，步进电机（53）设于水箱（51）上，且步进电机（53）的输出轴与翻板（52）的转轴连接；

所述电加热炉（2）设于箱体（1）的加热腔内，电加热炉（2）内炉膛（21）一端的隧道口与箱体（1）内隔热墙（11）的门框（111）相吻合，第一热电偶（25）设于箱体（1）的第一热电偶插座（13）并延伸至电加热炉（2）的炉膛（21）内，第二热电偶（26）设于箱体（1）的第二热电偶插座（14）并延伸至冷却装置（5）的水箱（51）内，且电热体（22）、第一热电偶（25）及第二热电偶（26）分别与温控箱（24）电连接；

所述推杆装置（3）经推杆套（31）水平设于箱体（1）的推杆座（12）上，且推杆（32）及夹爪（33）延伸至电加热炉（2）的炉膛（21）内；

所述冷却装置（5）的水箱（51）设于箱体（1）的冷却腔内，导向板（54）设于水箱（51）与隔热墙（11）之间，且导向板（54）与电加热炉（2）的耐火瓷球层（23）及水箱（51）翻板（52）的水平面共面；

所述隔热门装置（4）的隔热门（41）经箱体（1）的炉门插口（17）设于隔热墙（11）的门框（111）内并封闭或开启炉膛（21）一端的隧道口，滑轮架（42）及卷扬机（43）设于箱体（1）的滑轮架安装座（16）上；

电加热炉（2）的温控箱（24）及PLC可编程程序控制器（6）设于箱体（1）的外侧，PLC可编程程序控制器（6）分别与电加热炉（2）的温控箱（24）、隔热门装置（4）的卷扬机（43）、冷却装置（5）的步进电机（53）及推杆装置（3）的直线步进电机（34）电连接。

2.根据权利要求1所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述箱体（1）壳体的夹层内设有隔热材料。

3.根据权利要求1所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述隔热墙（11）及隔热门（41）由耐火材料制作。

4.根据权利要求1所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述翻板（52）呈“L”形的勺状，翻板（52）的勺状部位设有网孔。

5.根据权利要求1所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述电热体（22）为电阻丝、硅碳棒或硅钼棒。

6.根据权利要求2所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述隔热材料为陶瓷纤维材料、纳米微孔隔热材料或硅酸铝卷毡材料 。

7.根据权利要求3所述的一体式抗热震性试验装置，其特征在于，所述耐火材料为高铝质耐材、硅质耐材或氧化锆耐材 。

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