CN201618905U - 一种电弧压力的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电弧压力的测试装置，具体涉及一种应用于非熔化极气体保护电弧的实验室研究的测试装置。包括圆柱形的测试铜板和用于冷却测试铜板的水冷箱，测试铜板的轴心有贯穿的测试小孔，其特征在于，所述测试小孔包括测试孔和传导孔，传导孔中安装有导引气体的铜管。本方案可以减小测试铜板的烧损，同时能够有效的对测试机构进行冷却，并减少测试装置的尺寸，采用单独的测试铜板，在使用一段时间或者不正确使用造成的严重烧损时，可以进行方便更换，设计测试小孔同电弧中心的对中的装置，实现精确对中，同时，加装精确的移动机构，实现两维方向的精确移动；本装置可以加装针对不同的测试目的的移动装置，留有升级空间。

Description

一种电弧压力的测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种电弧压力的检测装置，具体涉及一种应用于非熔化极气体保护电弧的实验室研究的测试装置。

背景技术

电弧是所有电弧焊接、喷涂、切割方法的能源，也广泛的应用于能源科学中。其定义是在一定条件下电荷通过两电极间气体空间的一种导电过程，也是气体放电的一种导电过程。借助这种气体放电形式将电能转化成热能、机械能或光能。对于电弧的研究也主要集中在其热、光和力场三个领域。早在1808年，就对两个水平碳电极之燃烧的电弧进行了观察。随着各种新的电弧技术的出现，对电弧及其与工件之间的作用机理研究也愈发显得重要，而电弧压力是研究的热点之一。

对于非熔化极电弧，由于电极不熔化，一般采用水冷铜板测量电弧压力。具体方法是将电弧垂直于作为工件的水冷铜板，在水冷铜板上钻一个测试小孔，电弧压力通过小孔连接到测试仪器上进行测量。目前测试非熔化极电弧的方法主要有压力传感器和U型压力计以及天平法三种，都是对水冷铜板测试小孔引出的电弧压力进行测量。

由于电弧的热和压力的作用，工件表面在测试过程中不可避免会受到烧损，给测试及结果的精度带来很大的干扰。对于电弧压力的测试装置，其核心就在于电弧压力的采集，关键部件是水冷铜板装置的设计。水冷铜板设计的目的是防止铜板过热和烧损，一般采用导热最好的紫铜材料，减少烧损，为实现冷却，一般选取足够大尺寸的铜板，或者采用水冷装置进行冷却。对于电弧压力的测试，除了测试其压力大小之外，还要对电弧的分布等进行研究，对于很多电弧发生装置，如焊接电弧，在电弧半径范围内实现高精度的移动比较困难。为此，需要在电弧测试装置加装移动机构。另外，电弧同测试小孔的对中也是设计测试装置时需要解决的问题，如果不能解决小孔同电弧中心的精确对中，势必影响测量的准确性。

实用新型内容

为解决现有技术中电弧压力测试中测试铜板的烧损问题，本实用新型提供一种可方便更换测试钢板、并带冷却系统和对中装置的电弧测试装置。具体方案如下：一种电弧压力的测试装置，包括圆柱形的测试铜板和用于冷却测试铜板的水冷箱，测试铜板的轴心有贯穿的测试小孔，其特征在于，所述测试小孔包括测试孔和传导孔，传导孔中安装有导引气体的铜管。

本实用新型的另一优选方式：所述测试孔的直径为0.5mm，传导孔的直径为4mm。

本实用新型的另一优选方式：包括对中装置，对中装置的下表面有固定凹槽，对中装置上表面的圆心处有对中凸柱，对中装置通过固定凹槽固定在测试铜板的顶部。

本实用新型的另一优选方式：所述水冷箱为空心的圆柱体，在水冷箱的上表面有内凹的冷却槽，水冷箱中间有贯穿轴心的贯穿通孔，测试铜板的底部插入冷却槽中，测试铜板的铜管由贯穿通孔中穿出与测试仪器连接。

本实用新型的另一优选方式：水冷箱的底部安装有移动装置，移动装置实现水冷箱水平方向的移动。

本实用新型的另一优选方式：所述移动装置为光学仪器使用的平移台。

本实用新型的另一优选方式：所述测试铜板圆周有外螺纹，对中装置的固定凹槽有内螺纹，水冷箱的冷却槽为内螺纹，对中装置的固定凹槽和冷却槽与测试铜板利用螺纹固定在一起。

本实用新型的另一优选方式：所述水冷箱底部开有铜管引出槽，水冷箱表面开有进水口和排水口。

本方案可以减小测试铜板的烧损，同时能够有效的对测试机构进行冷却，并减少测试装置的尺寸，采用单独的测试铜板，在使用一段时间或者不正确使用造成的严重烧损时，可以进行方便更换，设计测试小孔同电弧中心的对中的装置，实现精确对中，同时，加装精确的移动机构，实现两维方向的精确移动；针对不同的测试目的，还可以加装倾斜和升降装置，留有设备升级空间，可以测量电弧与工件存在焊接倾角时对电弧压力的影响，也可测量不同电弧长度时的电弧压力。

附图说明

图1本实用新型的测试装置示意图

图中1-测试铜板、2-水冷箱、3-对中装置、4-平移台、5-测试孔、6-传导孔、7-铜管、8-固定凹槽、9-对中凸柱、10-冷却槽、11-贯穿通孔、12-铜管引出槽、13-进水口、14-出水口

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括测试铜板1、对中装置3、水冷装置和调节装置。申请人对测试铜板上的测试小孔的尺寸进行了优化设计，测试小孔的尺寸越小，测试的精度越高，但是小孔越小，其加工难度越高，根据研究和试验，本装置的测试小孔采用0.5mm的直径，此时的测量精度最高，达到的实验效果最好。测试小孔利用电火花加工成型，可以保证小孔与测试铜板表面的垂直度。本方案中测试铜板采用直径60mm、厚度15mm的圆柱体，测试小孔在测试铜块圆心处，测试小孔分为测试孔5和传导孔6，具体的加工步骤为：首先利用电火花先在测试铜板的上表面圆心处加工出直径0.5mm、深度10mm的测试孔，然后在测试铜板的下表面圆心处用机械钻直径4mm、深度5mm的传导孔，形成相通的完整测试小孔。在传导孔中安装直径4mm的铜管7，并采取气密措施，以将测试孔采集的高压气体引出。

为方便测试铜板与电弧发生装置的对中，本方案在测试铜板上安装了对中装置3，对中装置3为一个带固定凹槽8的盖状体，固定凹槽8位于盖状体的下表面，固定凹槽8的直径、形状与测试铜板1相同，在盖状体的上表面圆心处有一个凸起的对中凸柱9。本方案的对中装置利用一个直径70mm、高度10mm由普通钢材制作的圆柱体，在圆柱体的下半部加工出直径60mm、深度5mm的固定凹槽，在圆柱体的上表面圆心处加装对中凸柱9，对中凸柱的直径与等离子焊接电弧枪的喷嘴直径保持一致。使用时，将对中装置套在测试铜板1的上端，通过移动装置4调整测试装置，实现等离子焊枪与测试小孔的精确对中，实现对中后再将取下对中装置。如果是普通的钨极氩弧焊枪，可根据其保护气罩的外径，设计对中凸柱的直径。

水冷箱2安装在测试铜板1的外周，形状为圆柱体，在圆柱体的上表面有个内凹的冷却槽10，水冷箱采用导热性良好的黄铜材料，在水冷箱2上有进水口13和出水口14，实现水冷箱内循环冷却水的循环。本方案的水冷箱分为由螺纹连接的上下两部分，连接处用水密机构密封，冷却槽10的直径与测试铜板1直径相同，在水冷箱冷却槽的中间有轴向的贯穿孔道11，当测试铜板1插入水冷箱2的冷却槽10后，测试铜板底部的铜管7插入水冷箱的贯穿孔道后与测试仪器连接。为加强水冷箱底部的平衡，在水冷箱底部开有连接贯穿通道的铜管引出槽12，铜管引出槽12的深度大于或等于铜管7的直径，这样测试铜板底部的铜管可从铜管引出槽中引出，而不会影响水冷箱底部的平整。

由于测试装置需要与电弧发生装置进行对中，人为的移动精准性差，对中时间长，本方案在水冷箱的下面安装移动装置，调整水冷箱及测试钢板，以方面对中装置的对中。本方案选用光学仪器常用的平移台4作为移动工具，将平移台4安装在水冷箱2下面，对水冷箱进行水平方面的调整，为保证平移台与水冷箱的牢固接触，可以在水冷箱底部加工一些固定结构，如凸、凹槽方式、螺栓方式等进行固定。采用光学用的平移台的目的，除了能保证移动的高精确性之外，还可以为测试装置留有升级空间。可针对不同的测试目的方便的加装其它目的的光学平台，譬如加装升降台，可以实现精确测量不同电弧长度时的电弧压力，加装角位移台，可以考察焊接倾角对电弧压力的影响。

测试装置在使用时，测试铜板的下半部插入水冷箱中，对中装置扣在测试铜板的上半部，水冷箱固定在平移台上，利用对中装置上的凸柱，通过平移台的移动实现与焊枪中心的精确对中。对中完成后，将对中装置撤掉。

为保证各部件之间的紧密接触，在测试铜板的圆柱外表面车外螺纹，对中装置的内凹槽车内螺纹，水冷箱的内凹槽车内螺纹，对中装置可紧密的安装在测试铜板上。测试铜板拧紧在水冷箱内，提高了整个设备的稳定性和冷却效果。

Claims (8)

1.一种电弧压力的测试装置，包括圆柱形的测试铜板(1)和用于冷却测试铜板的水冷箱(2)，测试铜板(1)的轴心有贯穿的测试小孔，其特征在于，所述测试小孔包括测试孔(5)和传导孔(6)，传导孔中安装有导引气体的铜管(7)。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试孔(5)的直径为0.5mm，传导孔(6)的直径为4mm。

3.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于，包括对中装置(3)，对中装置的下表面有固定凹槽(8)，对中装置上表面的圆心处有对中凸柱(9)，对中装置通过固定凹槽(8)固定在测试铜板(1)的顶部。

4.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述水冷箱(2)为空心的圆柱体，在水冷箱的上表面有内凹的冷却槽(10)，水冷箱中间有贯穿轴心的贯穿通孔(11)，测试铜板(1)的底部插入冷却槽(10)中，测试铜板(1)的铜管(7)由贯穿通孔(11)中穿出与测试仪器连接。

5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，水冷箱(2)的底部安装有移动装置，移动装置实现水冷箱水平方向的移动。

6.如权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述移动装置为光学仪器使用的平移台(4)。

7.如权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述测试铜板(1)圆周有外螺纹，对中装置(3)的固定凹槽(8)有内螺纹，水冷箱(2)的冷却槽(10)为内螺纹，对中装置的固定凹槽(8)和冷却槽(10)与测试铜板(1)利用螺纹固定在一起。

8.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述水冷箱(2)底部开有铜管引出槽(12)，水冷箱表面开有进水口(13)和排水口(14)。

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