CN213456517U - 一种高温高压环境下的测力装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高温高压环境下的测力装置，高压釜的内腔为高温高压环境，测力装置包括：水冷套，其一端与高压釜固定且密封连接，另一端密封设置，水冷套内具有沿轴向贯穿且与高压釜腔体相连通的腔体；连接轴，连接轴的一端穿过腔体并穿设出水冷套；力传感器，位于水冷套内，力传感器进一步包括弹性体、若干电阻应变片、测量电路，电阻应变片设置在弹性体上，测量电路与电阻应变片电连接；弹性体固定连接于连接轴在水冷套内的一端；拉杆，拉杆的轴心线与连接轴的轴心线重合，拉杆的一端固定连接弹性体，另一端穿过腔体并伸入高压釜腔体内。本实用新型将力传感器设置在于高压釜相通的腔体内，排除了密封摩擦力，使测量数据更加精确。

Description

一种高温高压环境下的测力装置
技术领域
本实用新型属于材料应力腐蚀设备领域，尤其涉及一种高温高压环境下的测力装置。
背景技术
随着我国材料科学的发展，材料微动磨损研究日益深入，满足核电及航空航天等尖端行业对材料研究的需要。在高温高压水或者蒸汽环境下对材料进行摩擦磨损或微动磨损的研究越来越深入，在各材料试验过程中需要精确的测量试样间的摩擦力及加载力。然而因试验环境高温高压的需要，材料须置于高温高压釜体内部，因此密封是必要的。目前市场上无适用于高温高压环境的力传感器，因此现有的技术设备都将传感器放置于釜体外部，致使传感器测量的数据包含了密封元件产生的摩擦力，密封摩擦力不是一个稳定的值，其波动比较大且无规律，难以精确的测量并进行排除，从而使试验数据产生较大的偏差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高温高压环境下的测力装置，将力传感器设置在于高压容器相通的腔体内，腔体内的压力与釜体内部压力保持一致，直接采集拉杆的轴向力即釜内试验加载或者摩擦力，使测量数据精确。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种高温高压环境下的测力装置，其中，高压容器的内腔为高温高压环境，所述测力装置包括：
水冷套，所述水冷套的一端与所述高压容器固定且密封连接，另一端密封设置，所述水冷套内具有沿轴向贯穿且与所述高温高压环境腔相连通的腔体；所述水冷套进一步包括水冷内套和水冷外套，所述水冷内套和所述水冷外套之间形成冷却水腔，所述水冷外套上还具有与所述冷却水腔相连通的进水通道和出水通道；
连接轴，所述连接轴的一端穿过所述腔体并穿设出所述水冷套；
力传感器，位于所述水冷套内，所述力传感器进一步包括弹性体、若干电阻应变片、测量电路，所述电阻应变片设置在所述弹性体上，所述测量电路与电阻应变片电连接；所述弹性体固定连接于所述连接轴在所述水冷套内的一端；
拉杆，所述拉杆的轴心线与所述连接轴的轴心线重合，所述拉杆的一端固定连接所述弹性体，另一端穿过所述腔体并伸入所述高压容器的所述高温高压环境腔中。
优选地，所述弹性体上开设有线槽，用于应变片信号输出电缆的引出及固定，所述弹性体的应变部分为空心圆柱体，所述电阻应变片对称设置在所述空心圆柱体的外圆上。
优选地，所述空心圆柱体外圆上设置所述电阻应变片后，所述应变片的外圆采用柔性密封胶封装。
优选地，所述水冷套包括第一水冷套和第二水冷套，所述第一水冷套的一端与所述高压容器固定且密封连接，另一端与所述第二水冷套的一端固定且密封连接，所述第二水冷套的另一端通过法兰盘密封设置。
优选地，所述第二水冷套上设置有所述力传感器的电缆接头，所述力传感器的信号输出电缆与所述电缆接头相接并向外伸出，用于所述力传感器信号的输出输入。
优选地，所述第二水冷套上设置温度传感器，所述温度传感器用于测量所述力传感器所在腔体内的温度。
优选地，所述第一水冷套包括第一水冷内套和第一水冷外套，所述第一水冷内套和第一水冷外套之间形成第一冷却水腔；
所述第二水冷套包括第二水冷内套和第二水冷外套，所述第二水冷内套和第二水冷外套之间形成第二冷却水腔。
本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本实用新型的测力装置包括水冷套，水冷套一端密封安装于高压容器上，另一端密封设置，水冷套内具有沿轴向贯穿且与高温高压环境腔相连通的腔体，拉杆、连接轴和力传感器均设置在腔体内，拉杆和连接轴均连接力传感器的弹性体，拉杆一端穿过腔体并伸入高压容器的高温高压环境腔中，连接试样夹具，连接轴一端穿过腔体并穿设出水冷套与驱动装置连接，力传感器可直接测量拉杆的轴向力，拉杆的轴向力即是高压容器内的试验加载力或者摩擦力，因此力传感器设置在了与高压容器相同的腔体内，使测量的数据中只有拉杆的摩擦力及加载力，排出了密封元件产生的摩擦力，使测量数据更准确。水冷套包括水冷内套和水冷外套，水冷内套和水冷外套之间形成冷却水腔，冷却水腔与外置的循环水装置连接，保证力传感器所在腔体内的温度相对稳定，适于传感器的工作范围。
附图说明
图1为本实用新型的高温高压环境下的测力装置；
图2为本实用新型的力传感器的结构示意图。
附图标记说明：1-拉杆；2-第一水冷内套；3-第一水冷外套；4-固定螺母；5-压紧螺母；6-第二水冷外套；7-第二水冷内套；8-电缆接头；9-釜体；10-第一冷却水腔；11-力传感器；11-1-弹性体；11-2-电阻应变片；11-3-柔性密封胶；11-4-线槽；12-连接轴；13-温度传感器；14-法兰盘；15-密封装置；16-第二冷却水腔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种高温高压环境下的测力装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。
高温高压环境下的测力装置，主要用于模拟高温高压工况环境下部件之间磨损试验时的力测量，一般用于高温高压水或蒸汽环境微动磨损试验机内，测量摩擦力或加载力，一般将试样放置在高压釜内，高压釜腔体内为高温高压环境。参看图1，该测力装置包括：水冷套、力传感器11、拉杆1、连接轴12；
水冷套的一端与高压釜釜体9固定且密封连接，另一端密封设置，水冷套内具有沿轴向贯穿且与高温高压环境腔相连通的腔体；水冷套进一步包括水冷内套和水冷外套，水冷内套和水冷外套之间形成冷却水腔，水冷外套上还具有与冷却水腔相连通的进水通道和出水通道，用于与外置的循环水连接；
本实施例中采用两级水冷系统进行循环冷却，保证腔体内的温度适合力传感器11工作的范围，水冷套包括第一水冷套和第二水冷套，第一水冷套的一端与釜体固定且密封连接，另一端与第二水冷套的一端通过固定螺母4和压紧螺母5密封连接，第二水冷套的另一端通过法兰盘14动密封设置；同时，第一水冷套包括第一水冷内套2和第一水冷外套3，第一水冷内套2和第一水冷外套3之间形成第一冷却水腔10；第二水冷套包括第二水冷内套7和第二水冷外套6，第二水冷内套7和第二水冷外套6之间形成第二冷却水腔16；
连接轴12的一端穿过腔体并穿设出第二水冷套，第二水冷套通过法兰盘14固定，法兰盘14上设置密封装置15，保证冷水套内的腔体密封，穿出第二水套的连接轴12连接驱动装置；
力传感器11，位于水冷套内，力传感器11进一步包括弹性体11-1、若干电阻应变片11-2、测量电路，电阻应变片11-2设置在弹性体11-1上，测量电路与电阻应变片11-2电连接；弹性体11-1固定连接于连接轴12在腔体内的一端；弹性体11-1上开设有线槽11-4，用于电阻应变片信号输出电缆的引出及固定，弹性体11-1的应变部分为空心圆柱体，电阻应变片11-2对称设置在空心圆柱体的外圆上，电阻应变片11-2将弹性体11-1的应变转换成电信号，电阻应变片11-2四片对称分布，两横两竖的贴片形式，为了测量的灵敏性，也可贴八片电阻应变片11-2，空心圆柱体对称分布的四个点各对应贴两片电阻应变片11-2，一横一竖；空心圆柱体外圆上贴好电阻应变片11-2后，电阻应变片11-2的外圆采用柔性密封胶11-3封装，进行密封防水处理；
拉杆1的轴心线与连接轴12的轴心线重合，拉杆1的一端固定连接弹性体11-1，另一端穿过腔体并伸入釜体9的高温高压环境腔中，连接试样夹具。
水冷套一端密封安装于釜体9上，另一端采用法兰盘14动密封设置，水冷套内具有沿轴向贯穿且与高温高压环境腔相连通的腔体，使腔体内的压强与釜体9内部压强一致，拉杆1、连接轴12和力传感器11均设置在腔体内，拉杆1与力传感器11的一端固定连接，连接轴12固定连接力传感器11的另一端，连接轴12远离釜体9的一端与驱动装置连接，拉杆1伸入釜体9内的腔体内与试样夹具连接，当驱动装置实施加载时，力传感器11可直接测量拉杆1的轴向力，拉杆1的轴向力即是釜体9腔体内试验加载或者摩擦力。
优选实施例中，第二水冷套上设置有力传感器11的电缆接头，力传感器11的信号输出电缆与电缆接头相接并向外伸出，用于力传感器11信号的输出输入。
进一步优选的，第二水冷套上安装温度传感器，温度传感器可实时测量力传感器11所在腔体内的温度，确保力传感器11在一个相对较为稳定的环境。
本实施例中，冷水套密封安装于釜体9上，水冷外套和水冷内套之间形成冷却水腔，通过进出水循环，实现冷水套内部腔体的冷却，保证力传感器11所在腔体内的温度相对稳定，适于传感器的工作范围。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型做出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种高温高压环境下的测力装置，其中，高压容器的内腔为高温高压环境，其特征在于，所述测力装置包括：
水冷套，所述水冷套的一端与所述高压容器固定且密封连接，另一端密封设置，所述水冷套内具有沿轴向贯穿且与所述高温高压环境腔相连通的腔体；所述水冷套进一步包括水冷内套和水冷外套，所述水冷内套和所述水冷外套之间形成冷却水腔，所述水冷外套上还具有与所述冷却水腔相连通的进水通道和出水通道；
连接轴，所述连接轴的一端穿过所述腔体并穿设出所述水冷套；
力传感器，位于所述水冷套内，所述力传感器进一步包括弹性体、若干电阻应变片、测量电路，所述电阻应变片设置在所述弹性体上，所述测量电路与电阻应变片电连接；所述弹性体固定连接于所述连接轴在所述水冷套内的一端；
拉杆，所述拉杆的轴心线与所述连接轴的轴心线重合，所述拉杆的一端固定连接所述弹性体，另一端穿过所述腔体并伸入所述高压容器的所述高温高压环境腔中。
2.根据权利要求1所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述弹性体上开设有线槽，用于应变片信号输出电缆的引出及固定，所述弹性体的应变部分为空心圆柱体，所述电阻应变片对称设置在所述空心圆柱体的外圆上。
3.根据权利要求2所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述空心圆柱体外圆上设置所述电阻应变片后，所述应变片的外圆采用柔性密封胶封装。
4.根据权利要求1所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述水冷套包括第一水冷套和第二水冷套，所述第一水冷套的一端与所述高压容器固定且密封连接，另一端与所述第二水冷套的一端固定且密封连接，所述第二水冷套的另一端通过法兰盘密封设置。
5.根据权利要求4所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述第二水冷套上设置有所述力传感器的电缆接头，所述力传感器的信号输出电缆与所述电缆接头相接并向外伸出，用于所述力传感器信号的输出输入。
6.根据权利要求4所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述第二水冷套上设置温度传感器，所述温度传感器用于测量所述力传感器所在腔体内的温度。
7.根据权利要求4所述的高温高压环境下的测力装置，其特征在于，所述第一水冷套包括第一水冷内套和第一水冷外套，所述第一水冷内套和第一水冷外套之间形成第一冷却水腔；
所述第二水冷套包括第二水冷内套和第二水冷外套，所述第二水冷内套和第二水冷外套之间形成第二冷却水腔。
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