CN116124830A - 冷却介质的冷却性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及冷却特性测试技术领域，尤其涉及一种冷却介质的冷却性能测试装置，其包括筒体、搅拌机构和温度传感器，筒体内具有用于盛放冷却介质的容纳腔；容纳腔内设置有导流通道，导流通道用于完全浸入冷却介质中，导流通道具有相互连通的第一端开口和第二端开口，并且第一端开口和第二端开口均与容纳腔连通；温度传感器设置在导流通道内的靠近第一端开口的位置处，搅拌机构包括搅拌桨，搅拌桨设置在导流通道内的靠近第二端开口的位置处，以使搅拌桨驱动导流通道内的冷却介质沿第二端开口朝向第一端开口的方向流动，从而使冷却介质在流经设置在导流通道内第二端开口处的温度传感器时能维持流向稳定，保证了测试结果的准确性。

Description

冷却介质的冷却性能测试装置

技术领域

本公开涉及冷却特性测试技术领域，尤其涉及一种冷却介质的冷却性能测试装置。

背景技术

在淬火处理前，通常会对淬火冷却介质的冷却性能进行测试。目前通用的方法是使用冷却特性测试仪，即通过将温度探棒加热至固定温度后置入淬火冷却介质中，记录探棒的温度变化，从而进一步研究淬火冷却介质的冷却性能。

传统的冷却特性测试仪采用在搅拌槽内设置左右两个腔室，用来分别放置搅拌桨和测试探棒。两个腔室中间分隔，上下连通，搅拌桨驱动冷却介质在两个腔室之间循环流动。然而，这样会使冷却介质在腔室中的流速和流向不稳定，很容易出现紊流或扰流，导致介质对探棒的冷却效果不稳定，造成测试结果的较大误差。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种冷却介质的冷却性能测试装置。

本公开提供了一种冷却介质的冷却性能测试装置，其包括筒体、搅拌机构和温度传感器，所述筒体内具有用于盛放冷却介质的容纳腔；

所述容纳腔内设置有导流通道，所述冷却介质可将所述导流通道完全淹没，所述导流通道具有相互连通的第一端开口和第二端开口，并且所述第一端开口和所述第二端开口均与所述容纳腔连通；

所述温度传感器设置在所述导流通道内的靠近所述第一端开口的位置处，所述搅拌机构包括搅拌桨，所述搅拌桨设置在所述导流通道内的靠近所述第二端开口的位置处，以使所述搅拌桨驱动所述导流通道内的冷却介质沿所述第二端开口朝向所述第一端开口的方向流动。

可选的，所述筒体内设置有导流管，所述导流管的内腔形成所述导流通道。

可选的，所述导流管包括弧形管段和直线管段，所述弧形管段的两端开口均朝向所述筒体的顶部设置，并且所述弧形管段的两端开口均与所述容纳腔连通；

所述直线管段设置在所述弧形管段的至少一端开口处，且与所述弧形管段连通，所述温度传感器设置在所述直线管段内。

可选的，所述弧形管段的内侧圆弧所在的圆的半径不小于10mm；

和/或，所述导流管的横截面形状为圆形，所述导流管的横截面的直径为15-50mm。

可选的，沿所述筒体的高度方向上，所述第一端开口的高度高于所述第二端开口的高度。

可选的，所述温度传感器与所述第一端开口之间的距离不小于10mm；

和/或，所述搅拌桨与所述第二端开口之间的距离不小于10mm。

可选的，所述搅拌机构还包括第一支撑组件，所述第一支撑组件设置在所述筒体的旁侧；

所述筒体的顶部具有连通于所述容纳腔的放置口，所述搅拌桨包括多个桨叶和桨杆，所述桨杆的一端与所述第一支撑组件连接，所述桨杆的另一端通过所述放置口伸入至所述导流通道内，所有所述桨叶沿所述桨杆的周向间隔式布设在所述桨杆的另一端处。

可选的，所述桨叶为机翼形结构。

可选的，所述第一支撑组件上还设置有驱动电机，所述驱动电机的转动轴与所述桨杆同轴连接。

可选的，所述冷却性能测试装置还包括第二支撑组件，所述第二支撑组件设置在所述筒体的旁侧；

所述筒体的顶部具有连通于所述容纳腔的放置口，所述第二支撑组件包括支撑架和测温探棒，所述测温探棒的一端连接于所述支撑架，所述测温探棒的另一端通过所述放置口伸入至所述导流通道内，所述温度传感器设置在所述测温探棒的另一端处。

本公开提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的冷却介质的冷却性能测试装置，通过在容纳腔中设置导流通道，并使导流通道的第一端开口和第二端开口与容纳腔连通，以使导流通道和容纳腔能够形成循环回路，进一步地，由于搅拌桨设置在导流通道内的靠近第一端开口的位置处，因此冷却介质能够通过搅拌桨的驱动流入导流通道内，从而利用导流通道的设置，使冷却介质能够在其内部形成稳定的流向，因此，冷却介质在流经设置在导流通道内第二端开口处的温度传感器时能维持流向稳定，使得温度传感器在采集温度数据时不会因为冷却介质发生紊流而使测试结果受到影响，保证了测试结果的准确性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的冷却介质的冷却性能测试装置的结构示意图；

图2为本公开实施例所述的冷却介质的冷却性能测试装置的内部截面示意图；

图3为本公开实施例所述的冷却介质的冷却性能测试装置的筒体的结构示意图；

图4为本公开实施例所述的冷却介质的冷却性能测试装置的筒体的内部结构示意图。

其中，1、筒体；2、温度传感器；3、搅拌桨；4、导流管；41、弧形管段；42、直线管段；5、第一支撑组件；6、驱动电机；7、第二支撑组件；71、支撑架；72、测温探棒。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在淬火处理过程中，淬火冷却介质的冷却特性会直接影响到淬火处理工件的性能。因此，在淬火处理前，通常会对淬火冷却介质的冷却性能进行测试。目前通用的方法是使用冷却特性测试仪，其通过将测温探棒加热至固定温度，然后插入淬火介质中，记录探棒的温度变化并绘制冷却曲线。通过对冷却曲线的分析，研究介质的冷却特性。

传统的冷却特性测试仪由搅拌器、搅拌单元和数据采集单元组成。搅拌器内部有H型隔断，H型隔断将搅拌器内部分为左右两个腔室，两个腔室中分别放置搅拌桨和测温探棒，两个腔室中间通过H型隔断隔开，上下端连通。

测试过程中，在搅拌桨的驱动下，淬火介质在两个腔室之间循环流动。然而，这样设置会使介质在流动过程中的流速和流向不稳定，导致对探棒的冷却效果不稳定，造成测试结果的较大误差。

针对上述缺陷，本实施例提供一种冷却介质的冷却性能测试装置，通过对测试装置的筒体进行改进，来避免介质在流动过程中因流向不稳定而导致的对探棒的冷却效果不稳定的问题，进一步保证测试结果的准确性。关于该冷却介质的冷却性能测试装置的具体设置方式见以下实施例内容所述。

如图1-4所示，本实施例提供一种冷却介质的冷却性能测试装置，其包括筒体1、搅拌机构和温度传感器2，筒体1内具有用于盛放冷却介质的容纳腔。

筒体1作为测试装置的主体结构，用于盛放冷却介质，以提供测试环境。筒体1的形状可采用圆柱形或立方形，只要保证能够稳定放置在测试平台上，且方便与搅拌机构和温度传感器2等测试装置的其他结构进行设置配合即可，本实施例中采用立方形筒体。其中，筒体1可使用不锈钢、塑料或其他成型材料，冷却介质为呈液态的冷却液体。

容纳腔内设置有导流通道，导流通道用于完全浸入冷却介质中，导流通道具有相互连通的第一端开口和第二端开口，并且第一端开口和第二端开口均与容纳腔连通。

其中，导流通道可直接形成在筒体1内部，也可采用通过管道结构安装在筒体1内部来形成。导流通道的第一端开口和第二端开口相互连通，并且第一端开口和第二端开口均与容纳腔连通，也就是说，导流通道内的空间与容纳腔内的空间相互连通，且能够形成循环回路，容纳腔内的冷却介质能够通过第一端开口或第二端开口进入导流通道内，并从第二端开口或第一端开口重新流回容纳腔中。

导流通道完全浸入冷却介质中，即导流通道的位置位于筒体1的容纳腔的冷却介质的设定液位以下，以保证冷却介质能够完全充入导流通道内。

温度传感器2设置在导流通道内的靠近第一端开口的位置处，搅拌机构包括搅拌桨3，搅拌桨3设置在导流通道内的靠近第二端开口的位置处，以使搅拌桨3带动导流通道内的冷却介质沿第二端开口朝向第一端开口的方向流动。

其中，温度传感器2作为冷却装置的数据采集单元，其可以进一步和外部的数据处理系统电连接，温度传感器2能够将采集到的温度数据传送至数据处理系统的数据处理模块，数据处理模块进一步对在设定时长期间采集到的所有温度数据进行记录和处理，并生成冷却介质的冷却特性曲线。

具体实现时，搅拌桨3进行转动，以驱动容纳腔中的冷却介质自导流通道的第二端开口朝向导流通道内部流动，并进一步沿导流通道的延伸方向朝向第一端开口的位置流动。由于温度传感器2设置在导流通道内的靠近第一端开口的位置处，因此，当导流通道内的冷却介质流经第一端开口时，温度传感器2则能够实现对导流通道内部的冷却介质进行温度数据的采集。在一些实施例中，导流通道可设置在偏下方的位置处，能够使冷却介质的补充更加充分。

本实施例提供的冷却介质的冷却性能测试装置，通过在容纳腔中设置导流通道，并使导流通道的第一端开口和第二端开口与容纳腔连通，以使导流通道和容纳腔能够形成循环回路，进一步地，由于搅拌桨3设置在导流通道内的靠近第一端开口的位置处，因此冷却介质能够通过搅拌桨3的驱动流入导流通道内，从而利用导流通道的设置，使冷却介质能够在其内部形成稳定的流向，因此，冷却介质在流经设置在导流通道内第二端开口处的温度传感器2时能维持流向稳定，使得温度传感器2在采集温度数据时不会因为冷却介质发生紊流而使测试结果受到影响，保证了测试结果的准确性。

对于本实施例提供的冷却介质的冷却性能测试装置，在应用于淬火处理的领域中时，冷却介质具体指淬火冷却介质。当然，在其他实施例中，本实施例的冷却介质的冷却性能测试装置也可用于其他冷却介质的性能测试实验中。

在一些实施例中，筒体1内设置有导流管4，导流管4的内腔形成导流通道。具体地，导流管4的两端具有开口，两个开口分别形成导流通道的第一端开口和第二端开口。通过导流管4来形成导流通道，能够方便进行结构设置。示例性的，导流管4可直接安装在筒体1内部，例如采用焊接方式将导流管4与筒体1进行连接，以保证结构整体在使用过程中的稳定可靠。

在一种可实现的方式中，可在筒体1内的容纳腔的腔壁上设置支撑板，导流管4进一步与支撑板进行连接。支撑板能够为导流管4提供更好的支撑作用，同时也方便导流管4与筒体1之间进行相互固定。为了进一步保证导流管4与筒体1之间的连接可靠性，可在导流管4的两端开口处均设置一个支撑板，以使导流管4整体的结构进一步保证稳定。

示例性的，导流管4可采用横截面形状为圆形的管道，以进一步保证冷却介质在管中的流动顺畅。在此基础上，温度传感器2和搅拌桨3对应设置在导流管4的轴线的位置处。当然，在其他实施例中，导流管4也可采用其他横截面形状的管道。

在一些实施例中，导流管4具体可包括弧形管段41和直线管段42，筒体1的顶部具有连通于容纳腔的放置口，弧形管段41的两端开口均朝向放置口的方向设置；直线管段42设置在弧形管段41的至少一端开口处，温度传感器2设置在直线管段42内。示例性地，弧形管段41的延伸形状可呈半圆形，例如，可将弧形管段41的内侧的圆弧半径R设置为不小于10mm，本实施例中采用10mm。

导流管4包括弧形管段41，能够使导流管4中的冷却介质在流动过程中保持顺畅，进一步避免导流管4内部出现扰流。同时也方便使导流管4的两端开口均朝向筒体1的顶部的放置口，方便操作人员将搅拌桨3和温度传感器2通过放置口放入导流管4内。温度传感器2设置在直线管段42中，能够进一步保证温度传感器2位置处的介质流动的流向稳定。在一种可实现的方式中，可在弧形管段41的两端开口处均设置一段直线管段42，并且，在弧形管段41的两端开口的高度保持一致的基础上，可使设置有温度传感器2的一侧的直线管段42的长度至少为设置有搅拌桨3的一侧的直线管段42的长度的两倍。

在导流管4采用横截面形状为圆形的管道时，可将导流管4的直径设置为15-50mm，设置有温度传感器2的一侧的直线管段42的顶部距离筒体1的放置口的距离可设置为50mm。

在一些实施例中，可将导流通道设置为，在沿筒体1的高度方向上，使第一端开口的高度高于第二端开口的高度。第二端开口位置较高，一方面能够使温度传感器2附近的介质流向更加稳定，另一方面能够使第二端开口流出的冷却介质具有朝向较低的第一端开口流动的趋势，从而更有利于冷却介质流入导流通道中。

在一些实施例中，温度传感器2与第一端开口之间的距离l₁不小于10mm，这样能够进一步保证温度传感器2位置处冷却介质的流向保证稳定。在其他实施例中，也可进一步使搅拌桨3与第二端开口之间的距离l₂不小于10mm，这样能够保证足够的冷却介质能够被驱动流入至导流管4内，同时还能够避免搅动过程中产生气泡进入导流管4内而影响到测试结构的准确性。

在一些实施例中，测试装置还包括第一支撑组件5，第一支撑组件5设置在筒体1的旁侧，搅拌桨3包括多个桨叶和桨杆，桨杆的一端与第一支撑组件5连接，桨杆的另一端通过放置口伸入至导流通道内，所有桨叶沿桨杆的周向间隔式布设在桨杆的另一端处。

具体可参见图1所示，可使第一支撑组件5具体包括支撑平台、竖向支撑杆和横向支撑杆，竖向支撑杆竖直设置在支撑平台上，横向支撑杆自竖向支撑杆的靠近筒体1的放置口的位置处朝向放置口的方向延伸，直至位于放置口的上方，桨杆的一端对应连接至横向支撑杆上。对应地，筒体1也可直接放置在支撑平台上，从而方便横向支撑杆的设置。

在一种可实现的方式中，还可在第一支撑组件5上设置有驱动电机6，并且驱动电机6的转动轴与桨杆同轴连接。通过驱动电机6，能够持续为搅拌桨3提供转动动力，使搅拌桨3持续运作，从而能够使筒体1内的冷却介质持续保持循环流动状态。示例性的，驱动电机6可采用转速范围为2-1500rpm的电机，且转速可调。同时功率不小于45W，以保证具有能够足够的驱动冷却介质流动的驱动力。

在一种可实现的方式中，桨叶可设置为机翼形结构。经对比实验的结果数据获知，在冷却介质相同的前提下，机翼形的搅拌桨3相比于传统的例如船桨形的搅拌桨3，其对冷却介质的冷却曲线的重现性更好，因此通过温度传感器2所获得的温度数据也更加可靠。并且，机翼形搅拌桨3的搅拌效率的也更高。

在一些实施例中，测试装置还包括第二支撑组件7，第二支撑组件7设置在筒体1的旁侧，第二支撑组件7包括支撑架71和测温探棒72，测温探棒72的一端连接于支撑架71，测温探棒72的另一端通过放置口伸入至导流通道内，温度传感器2设置在测温探棒72的另一端处。

具体可参见图1所示，可使第二支撑组件7的支撑架71具体设置为三角支撑架71，并在三角支撑架71的顶部设置用于固定测温探棒72的安装圈，以保证测温探棒72在使用过程中的稳定牢固。当然，在其他实施例中，第二支撑组件7的支撑架71也可采用类似与第一支撑组件5的结构设置方式。

在将温度传感器2设置在测温探棒72上时，可使温度传感器2为设置在测温探棒72端头的热电偶。热电偶是温度测量中最常用的温度传感器2，其强度高、价格低廉，使用时无需供电。热电偶通常由在一端连接的两条不同金属线构成，当热电偶一端受热时，热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。

针对本实施例提供的冷却装置，在实际使用过程中，可参照以下步骤进行：

步骤101、将测温探棒加热至稳定温度，同时将冷却介质加入至筒体内部，并保证其能够完全淹没导流通道；

步骤102、安装搅拌桨，使其位于筒体内的导流通道内的靠近第二端的位置处，并通过调整驱动电机的转速，使搅拌桨达到最大搅拌功率，以保证冷却介质的循环状态。

步骤103、将加热好的测温探棒插入筒体内，使其位于筒体内的导流通道内的靠近第一端的位置处，通过外部的连通至温度传感器的控制系统进行设定，使位于测温探棒端部的温度传感器在设定的单位时间内传输测试数据至数据处理模块；

步骤104、通过数据处理模块生成冷却介质的冷却特性曲线(包括温度-时间曲线、冷速-时间曲线以及各个特性温度等)。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，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)

1.一种冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，包括筒体(1)、搅拌机构和温度传感器(2)，所述筒体(1)内具有用于盛放冷却介质的容纳腔；

所述容纳腔内设置有导流通道，所述冷却介质可将所述导流通道完全淹没，所述导流通道具有相互连通的第一端开口和第二端开口，并且所述第一端开口和所述第二端开口均与所述容纳腔连通；

所述温度传感器(2)设置在所述导流通道内的靠近所述第一端开口的位置处，所述搅拌机构包括搅拌桨(3)，所述搅拌桨(3)设置在所述导流通道内的靠近所述第二端开口的位置处，以使所述搅拌桨(3)驱动所述导流通道内的冷却介质沿所述第二端开口朝向所述第一端开口的方向流动。

2.根据权利要求1所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述筒体(1)内设置有导流管(4)，所述导流管(4)的内腔形成所述导流通道。

3.根据权利要求2所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述导流管(4)包括弧形管段(41)和直线管段(42)，所述弧形管段(41)的两端开口均朝向所述筒体(1)的顶部设置，并且所述弧形管段(41)的两端开口均与所述容纳腔连通；

所述直线管段(42)设置在所述弧形管段(41)的至少一端开口处，且与所述弧形管段(41)连通，所述温度传感器(2)设置在所述直线管段(42)内。

4.根据权利要求3所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述弧形管段(41)的内侧圆弧所在的圆的半径不小于10mm；

和/或，所述导流管(4)的横截面形状为圆形，所述导流管(4)的横截面的直径为15-50mm。

5.根据权利要求1所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，沿所述筒体(1)的高度方向上，所述第一端开口的高度高于所述第二端开口的高度。

6.根据权利要求1所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述温度传感器(2)与所述第一端开口之间的距离不小于10mm；

和/或，所述搅拌桨(3)与所述第二端开口之间的距离不小于10mm。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述搅拌机构还包括第一支撑组件(5)，所述第一支撑组件(5)设置在所述筒体(1)的旁侧；

所述筒体(1)的顶部具有连通于所述容纳腔的放置口，所述搅拌桨(3)包括多个桨叶和桨杆，所述桨杆的一端与所述第一支撑组件(5)连接，所述桨杆的另一端通过所述放置口伸入至所述导流通道内，所有所述桨叶沿所述桨杆的周向间隔式布设在所述桨杆的另一端处。

8.根据权利要求7所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述桨叶为机翼形结构。

9.根据权利要求7所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述第一支撑组件(5)上还设置有驱动电机(6)，所述驱动电机(6)的转动轴与所述桨杆同轴连接。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却介质的冷却性能测试装置，其特征在于，所述冷却性能测试装置还包括第二支撑组件(7)，所述第二支撑组件(7)设置在所述筒体(1)的旁侧；

所述筒体(1)的顶部具有连通于所述容纳腔的放置口，所述第二支撑组件(7)包括支撑架(71)和测温探棒(72)，所述测温探棒(72)的一端连接于所述支撑架(71)，所述测温探棒(72)的另一端通过所述放置口伸入至所述导流通道内，所述温度传感器(2)设置在所述测温探棒(72)的另一端处。

Images