[發明專利]一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置

在審

• 申請號: 201710043014.5
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106766915A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 吳明靜;平琦;張歡;蘇海鵬;張號
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F27B17/02
• 分類號: F27B17/02;F27D11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及SHPB實驗輔助裝置領域，尤其涉及一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置。

背景技術

現有霍普金森壓桿(SHPB)實驗加熱裝置及方法，被認為是研究材料動態力學性能的一種有效方法。傳統的SHPB高溫實驗方案大體分為二種類型：一種是將試件和部分導波桿放入溫度箱中同時進行加熱，其缺點在于實驗系統安裝復雜，技術要求高，且導波桿加熱后，產生端部溫度效應，對實驗精度影響大。另一種是先單獨對試件加熱，實驗前快速將試件安裝在系統中，由于其操作簡便，且能保證實驗精度，被廣泛的應用在SHPB沖擊實驗中。

目前，SHPB加熱裝置大多采用箱式加熱爐，現有的加熱爐都是采用方形箱式結構，爐膛也是為標準的長方體，爐膛內熱量無法形成氣流環繞加熱試件，對于爐膛內的高溫環境容易產生溫差點，試件加熱均勻性和熱效率利用方面都有待提高，且加熱爐空間沒有得到充分的利用。再者，在加熱過程中，試件的疊加擺放容易讓部分試件出現過熱現象，且在高溫下試件之間容易發生粘黏，在分開的過程中對試件造成破壞，增大了實驗誤差。對于溫度控制來說，容易出現控制的溫度不精準。

由于現有的箱式高溫爐無法處理煙氣，在試件加熱過程中，所產生的煙氣難以排出，對環境造成嚴重影響，難以消散，更有甚者由于有毒有害煙氣的存在，對人的身體健康和生命構成威脅。

發明內容

針對上述情況，本發明的目的在于提供一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置。它既能快速均勻地加熱試件，又能充分利用加熱爐空間，且能將加熱過程中的氣體排出室外。操作方便，工作效率高，便于普及推廣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置，包括爐體(1)、溫度控制器(2)、爐膛蓋(3)、鉸鏈(4)、爐栓(5)、爐銷(6)、爐膛(7)、隔板(8)、試件(9)、電熱轉換裝置(10)、溫度傳感器(11)、鼓風口(12)、電源插頭(13)、保溫層(14)、發熱層(15)、煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、孔洞(19)、凹槽(20)，所述爐體(1)和爐膛蓋(3)通過鉸鏈(4)相連，所述爐體(1)還與爐膛蓋(3)通過爐栓(5)和爐銷(6)相連，所述爐體(1)包含保溫層(14)、發熱層(15)、爐膛(7)與煙氣室(16)，所述爐膛(7)上安插若干塊隔板(8)，所述隔板(8)上鏤空有若干孔洞(19)，所述隔板(8)上放置若干試件(9)，所述爐膛(7)和煙氣室(16)通過煙氣入口(17)相連，所述煙氣室(16)通過鼓風口(12)和煙氣出口(18)與外界相連，所述爐體(1)通過電熱轉換裝置(10)和溫度傳感器(11)與溫度控制器(2)相連，所述溫度控制器(2)與電源插頭(13)相連。

為了提高本發明的綜合性能，實現結構、效果優化，其進一步的措施是：

爐膛(7)的形狀是馬蹄形，其頂面為圓弧拱頂，且爐膛壁上刻有若干個凹槽(20)，采用碳化硅或高鋁材料燒結而成。

發熱層(15)采用高溫電阻絲纏繞而成。

保溫層(14)為輕質磚或硅棉氈材料。

隔板(8)采用碳化硅材料，其上孔洞(19)直徑約為10～15mm。

與現有技術相比，本發明的優點是：

(1)本發明通過馬蹄形爐膛(7)的設計使爐膛內能夠形成高溫循環氣流，使爐膛內沒有溫差點，可以精準控制爐膛內的溫度。

(2)本發明通過帶孔洞(19)的隔板(8)，不僅使試件(9)均勻受熱，而且隔板(8)將爐膛(7)分為若干層，可以充分利用爐膛(7)內的空間。

(3)本發明通過帶凹槽(20)的爐膛(7)，使隔板(8)與爐膛(7)有效的銜接，可根據實驗需要快速的進行拆卸與安裝。

(4)本發明通過煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、鼓風口(12)的設計，使爐膛內的煙氣能夠及時排出室外，避免在加熱過程中產生的氣體對人體健康產生危害。

(5)本發明通過將煙氣出口(18)設置在煙氣室(16)的頂部，鼓風口(12)設置在煙氣室(16)的后側壁，有利于氣體的流出。

附圖說明

圖1是本發明一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置的立體結構示意圖；

圖2是本發明一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置的正視圖；

圖3是本發明一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置的后視圖；

圖4是本發明一種用于SHPB動態沖擊實驗的高溫加熱裝置的剖面圖；