CN213022785U - 一种磁制冷材料动态腐蚀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁制冷材料动态腐蚀装置，涉及动态腐蚀装置技术领域，能够实现溶液循环和磁场循环单独或同时进行，来模拟不同条件下的磁制冷材料的具体服役情况；该装置包括溶液循环系统和磁场循环系统；所述溶液循环系统包括样品管；所述磁场循环系统围设在所述样品管外围且可活动地设置；所述磁场循环系统包括磁体、电机和导轨；所述磁体通过滑块与所述导轨可滑动地连接；所述电机与所述导轨连接；所述导轨包括两根用于支撑和限制滑块位置的丝杠和一根用于带动滑块往复运动的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠设于所述丝杠之间，所述滚珠丝杠与所述电机连接。本实用新型提供的技术方案适用于动态腐蚀的过程中。

Description

一种磁制冷材料动态腐蚀装置

【技术领域】

本实用新型涉及动态腐蚀装置技术领域，尤其涉及一种磁制冷材料动态腐蚀装置。

【背景技术】

磁制冷技术以其环保、高效的特点而优于现代传统的气体压缩制冷技术，受到许多国家的重视。目前，具有大的磁热效应的磁制冷材料已经开始在室温磁制冷机上进行试验应用。在制冷过程中，磁制冷材料借助换热介质与负载之间进行热交换，会受到持续的磁场变化和换热介质冲刷，这大大地影响磁制冷材料的工作效率和使用寿命。相比于传统的静态腐蚀过程，磁制冷材料在服役周期内会更快地被腐蚀，影响制冷效率，因此研究磁制冷材料的动态腐蚀性能十分重要。

国内和国外磁制冷机主要有旋转式和往复式两种，两种磁制冷机在实际运行时，磁制冷材料均会受到循环变化磁场和循环流水的冲刷。目前，公开号为CN 207923682 U的中国专利公开了多因素协同作用动态腐蚀测试装置，可同时进行多因素作用的腐蚀实验，但无法实现循环变化磁场作用下的腐蚀试验，而循环变化磁场对磁制冷材料的腐蚀的影响还未有深入研究，综合当前磁制冷机研究进展和实际工艺水平，研究磁制冷材料的腐蚀具有重要的现实意义。

因此，有必要研究一种磁制冷材料动态腐蚀装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本实用新型提供了一种磁制冷材料动态腐蚀装置，能够实现溶液循环和磁场循环单独或同时进行，来模拟不同条件下的磁制冷材料的具体服役情况。

一方面，本实用新型提供一种磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述装置包括溶液循环系统和磁场循环系统；所述溶液循环系统包括样品管；所述磁场循环系统围设在所述样品管外围且可活动地设置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述磁场循环系统包括磁体、导轨和为所述磁体移动提供动力的电机；所述磁体通过滑块与所述导轨可滑动地连接；所述电机与所述导轨连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述导轨包括两根用于支撑和限制滑块位置的丝杠和一根用于带动滑块往复运动的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述电机连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述磁体上设有贯通孔，所述样品管穿设在所述贯通孔中。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品管包括管体，所述管体的一端设有与所述管体可拆卸连接的旋转管口，所述旋转管口与所述管体螺纹连接；所述管体内设有两组多孔耐蚀板。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述管体和所述多孔耐蚀板的材质为透明耐腐蚀材料。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述多孔耐蚀板与所述管体可活动的连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品管的两端均通过管路与水箱连通，所述管路上设有水泵和流量计；所述水箱内设有用于监测溶液pH值的pH计和用于监测溶液温度的温度计。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述样品管端口处设有用于注入和排放样品管内溶液的开关。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述磁场循环系统还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：通过驱动系统使得溶液在样品管和水箱中循环运动，流量计可控制溶液的流量进而控制流速，控制器可控制磁体的循环周期，磁场循环和溶液循环可以分别单独进行或者同时进行，来模拟不同条件下的磁制冷材料的具体服役情况，同时可以实时监测溶液的pH变化和温度，观测磁制冷材料表面的腐蚀情况，能很好地模拟和研究磁制冷材料的动态腐蚀行为。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的磁制冷材料动态腐蚀装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的磁制冷材料动态腐蚀装置中磁场循环系统的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的磁制冷材料动态腐蚀装置中样品管的结构示意图。

其中，图中：

1、水箱；2、软管；3、水泵；4、流量计；5、样品管；51、管体；52、多孔耐蚀板；53、旋转管口；54、水咀；6、磁体；7、导轨；71、丝杠；72、滚珠丝杠；73、滑块；8、电机；9、控制器；10、三通。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

为了解决目前动态腐蚀实验设备中只有溶液循环而无磁场循环，无法系统地研究磁制冷材料在实际应用中腐蚀的问题。本实用新型提供双因素协同作用动态腐蚀装置，在溶液循环和循环变化磁场循环共同作用条件下进行动态腐蚀实验，模拟磁制冷材料在实际动态腐蚀过程中的服役情况。利用水泵使溶液获得一定的流速，让磁制冷材料保持被冲刷状态，同时磁体在导轨上循环往复运动，使得磁制冷材料受到循环变化磁场的作用，从而模拟磁制冷材料在实际服役过程中的腐蚀情况。

如附图1所示，本实例为一种磁制冷材料动态腐蚀装置，水箱1、水泵3、流量计4、样品管5、三通10通过软管2依次首尾相连形成溶液循环系统，各部件均为耐蚀材料，导轨7、电机8、控制器9通过导线连接，磁体6可以在导轨7上往复移动，构成磁场循环系统。启动控制器，滑块73连同磁体6在导轨7上滑动，调节控制器9，可以通过改变电机8的回转速度和方向来改变滑块73在导轨7上的运行速度、运行方向和运行距离。

在本实施例中，水箱1包括pH计和温度计，磁制冷材料腐蚀过程中，会产生腐蚀产物，溶液的pH会发生变化，pH计用来实时监测溶液的pH变化，温度计用来监测溶液温度。需要说明的是，磁制冷材料中换热所用溶液以中性和碱性溶液为主，溶液的pH一般在6-12之间，本实施例中，溶液的成分可根据不同的实验需要进行调整。

如附图2所示，磁体6结构采用Halbach型永磁体组合，由楔形NdFeB永磁体粘接而成，形状为圆环形，磁场稳定；中心留有40mm×160mm的圆柱形工作空间，磁体产生的磁场位于磁体中心的圆柱形空隙，其中心空隙磁感应强度为1.2T，外径为130mm，重量为40kg，磁体6固定在滑块73上，滑块73可在导轨7上往复运动，滑块73带动磁体6进行循环往复移动时，样品管5位置固定，磁体6在导轨7上滑动时，样品管5始终贯穿于磁体6的圆柱形空隙中，从而实现磁场的循环变化。

具体地，电机8为交流伺服电机，容易维修和保养；散热能力强，不容易产生过热现象，可以模拟磁制冷材料在长时间服役过程中的动态腐蚀情况。导轨上的丝杠71起到支撑和固定滑块73位置的作用，滚珠丝杠72将回转运动变为直线运动，驱动滑块73进行往复运动，移动速度快，摩擦力小；滚珠丝杠72长度为800mm，轴径为20mm，导程为10mm，步进电动机控制器9的控制方式为闭环控制方式，即控制器为闭环步进电机驱动器，可以精确控制滑块73和磁体6的运行速度、运行方向及循环周期。控制器9能够调节电机8的回转速度和回转方向，转速范围为6r/s～12r/s，单向回转周期为1S～5S，从而达到调节滑块73运动速度和行程的目的，运动速度为6cm/s～12cm/s，行程为6cm～60cm，可以理解的是，本实施例中，滑块73的运动速度和行程可根据不同的实验需要进行调整，运动速度和行程不同，磁场循环周期不同。

如附图3所示，样品管5包括水咀54、管体51、旋转管口53、多孔耐蚀板52，旋转管口53具有内螺纹，可以旋转与管体51分离，用于放置样品。样品管5材料为有机玻璃，耐蚀性好，透明性好，溶液在流经较长的管道时，水流变得平稳，可以透过管体51观察在多孔耐蚀板52之间样品的表面宏观形貌的变化。样品管5材料也可以是其他耐腐蚀的透明材料。多孔耐蚀板52具有外螺纹，孔的大小和数量可以根据不同的实验需要进行调整，多孔耐蚀板52的材质可以是有机玻璃。管体51具有内螺纹，可以通过旋转多孔耐蚀板52来调节样品区域的位置和容积大小，多孔耐蚀板52的目的是在溶液循环过程中，控制磁制冷材料不受水流和磁场的影响而到处移动，可以理解的是，本实施例中，样品区域的位置和容积大小可根据不同的实验需要进行调整，以满足不同形状和规格磁制冷材料的腐蚀。

在本实施例中，流量计4为玻璃转子流量计，通过调节流量计上的旋钮可以控制溶液流量，控制流量范围为0～250L/h，溶液流速可以根据流量和溶液流经样品管5时的截面积计算得出，样品管5的内径为20mm，通过调节流量计4上的旋钮可以控制溶液流速，可以理解的是，本实施例中，溶液流速可根据不同的实验需要进行调整。

三通10的材质为不锈钢材质，三通10的上方开口处设有塞子，塞子为塑料材质，可以通过旋转三通10达到改变其出口方向的作用，当出口朝上时，可以注入溶液，当出口朝下时，可以排出溶液。也可以采用其他结构来实现溶液的注入和排放。启动水泵3时，溶液在水箱1、水泵3、流量计4、样品管5和三通10之间循环流动。

本实例工作时，先使旋转管口53与管体51分离，将样品放置于两个多孔耐蚀板52之间，调节多孔耐蚀板52间的距离以固定样品的位置；再使旋转管口53与管体51闭合，水咀54与软管2相连；配置好一定浓度的溶液装入到水箱1中，接好软管2，通过样品管5旁边的三通10注入溶液，使得溶液充满整个溶液循环系统；待溶液充满装置后，塞紧三通10上的塞子；启动水泵3，驱动溶液进行循环流动，通过调节流量计4上的旋钮来控制溶液流速，调节溶液流经样品管5时流速为0.1m/s；用控制器9设定电机8单向回转周期为2s，转速为7.5r/s，启动电机8，则磁体6循环周期为4s，滑块移动速度为7.5cm/s，行程为15cm，磁体6在导轨7上方进行往复循环移动，在样品动态腐蚀过程中，透过样品管5观察样品的表面宏观形貌的变化，通过水箱1上的pH计和温度计来监测动态腐蚀过程中的溶液的pH变化和温度；实验结束后，关闭电机8和水泵3，打开三通10上的塞子，将三通10出口旋转至下方，排出样品管5中的溶液，取出样品，利用失重法计算样品的腐蚀速率，运用材料分析方法来评价样品的耐蚀性。

本实用新型提供的磁制冷材料动态腐蚀装置将磁场循环和溶液循环整合在同一空间内进行，既可以进行单一因素动态腐蚀实验，也可同时进行磁场循环和溶液循环的腐蚀实验，能够更加真实的模拟磁制冷材料在磁制冷机中的服役情况。

以上对本申请实施例所提供的一种磁制冷材料动态腐蚀装置，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。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商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述装置包括溶液循环系统和磁场循环系统；所述溶液循环系统包括样品管；所述磁场循环系统围设在所述样品管外围且可活动地设置；

所述磁场循环系统包括磁体、导轨和为所述磁体移动提供动力的电机；所述磁体通过滑块与所述导轨可滑动地连接；所述电机与所述导轨连接。

2.根据权利要求1所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述导轨包括两根用于支撑和限制滑块位置的丝杠和一根用于带动滑块往复运动的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述电机连接。

3.根据权利要求1所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述磁体上设有贯通孔，所述样品管穿设在所述贯通孔中。

4.根据权利要求1所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述样品管包括管体，所述管体的一端设有与所述管体可拆卸连接的旋转管口，所述旋转管口与所述管体螺纹连接；所述管体内设有两组多孔耐蚀板。

5.根据权利要求4所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述管体和所述多孔耐蚀板的材质为透明耐腐蚀材料。

6.根据权利要求4所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述多孔耐蚀板与所述管体可活动地连接。

7.根据权利要求1所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述样品管的两端均通过管路与水箱连通，所述管路上设有水泵和流量计；所述水箱内设有用于监测溶液pH值的pH计和用于监测溶液温度的温度计。

8.根据权利要求7所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述样品管端口处设有用于注入和排放样品管内溶液的开关。

9.根据权利要求1所述的磁制冷材料动态腐蚀装置，其特征在于，所述磁场循环系统还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接。

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