[發明專利]用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置

有效

• 申請號: 201710432483.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107290232B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 范立峰;周雪菲
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/18
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈波

本發明公開了用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，屬于巖體的力學性能實驗技術領域；該裝置包括在已有的用于霍普金森實驗的加熱爐內設置可開合對稱空心隔水罩；空心隔水罩包括拉力彈簧、鏈條、輸水管、淋浴噴頭，空心隔水罩安放在支座平臺上，支座平臺包括進水管、出水管、集水池和墊片；通過調節鏈條長短，可控制空心隔水罩的開合狀態。空心隔水罩打開狀態下，不影響試件的加熱及霍普金森桿沖擊實驗；空心隔水罩閉合狀態下，可進水噴灑試件實現高溫試件的快速冷卻；空心隔水罩也會對加熱爐爐膛起到保護作用，防止高溫巖體遇到冷水破裂產生的碎片破壞爐膛。

技術領域

本發明涉及一種用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，屬于巖體的力學性能實驗技術領域。

背景技術

霍普金森桿實驗常應用于不同溫度下材料的動態力學性質研究。現有鉆井技術，鉆頭快速旋轉與巖體產生摩擦，導致巖體受熱處于一種高溫環境下。同時鉆頭噴射鉆井液，用于冷卻潤滑鉆頭，噴射的鉆井液會對高溫巖體產生快速冷卻的作用，同時影響巖體的力學性能。

目前應用加熱裝置對試件進行加熱的實驗方案較多。發明專利名稱“用于霍普金森壓桿實驗的加熱裝置”(專利號：CN 102288497 A)，將試件置于可移動的管式加熱爐中加熱；發明專利名稱“用于高溫霍普金森壓桿實驗的快速加熱裝置”(專利號：CN 103024955A)，利用高頻感應加熱器加熱金屬試件，同時利用溫控器實現自動斷溫，實現停止加熱和沖擊實驗的連續進行。但是，這些裝置功能單一，僅僅能夠實現試件的高溫加熱，只能對高溫下巖體的力學性能進行定性研究。如果需要研究加熱后快速冷卻的試件性能，則需要打開加熱爐，取出試件置于冷水中。高溫巖體遇冷水可能產生爆裂現象。整個過程不僅費時費力，且具有一定的危險性，同時試件轉移、爆裂的過程也會造成試件的損耗、增加人為誤差等，導致試件不完整，進而影響實驗結果的精確度。

發明內容

針對上述情況，本發明的目的在于提供一種用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，它既能夠實現高溫試件的迅速冷卻，又能保證試件加熱、冷卻、沖擊在同一位置進行，不會因為人為轉移試件造成試件損耗。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，該裝置包括在已有的用于霍普金森桿實驗的加熱爐內設置可開合的對稱空心隔水罩；空心隔水罩包括拉力彈簧、鏈條、輸水管、淋浴式噴頭，空心隔水罩安放在支座平臺上，支座平臺包括進水管、出水管、集水池和墊片。

加熱爐爐膛底部設置有支座平臺，支座平臺兩側打孔并焊接兩根進水管，進水管延伸至加熱爐爐膛外。支座平臺上設置由透水孔。支座平臺中心底部挖空作為集水池，集水池底焊接一根出水管。進水管及出水管上均設置有止水閥門。支座平臺中部放置墊片，試件放置在墊片上。兩瓣空心隔水罩對稱分布在支座平臺兩側。支座平臺兩側設置兩根鉸鏈，支座平臺上焊接兩個拉力彈簧固定塊，支座平臺與兩瓣能旋轉的空心隔水罩通過拉力彈簧和鉸鏈相連接。空心隔水罩內部焊接有輸水管，輸水管與進水管通過折疊管相連，輸水管道頂部設置有淋浴式噴頭。空心隔水罩外部通過圓形鎖扣與可拉動的鏈條連接，鏈條通過加熱爐爐膛上的圓孔延伸至加熱爐外。

為了提高本發明的綜合性能，提高其使用效率，實現性能優化，進一步措施有：

支座平臺上的墊片頂部為弧形，便于穩定放置試件，避免因水流的噴灑產生力的作用而發生位置移動。

墊片周圍設有透水孔的支座平臺具有內凹坡度，使得冷卻后的水流快速收集到集水池中。

進水管道頂部設淋浴式噴頭；噴頭直徑與試件高度一致；采用淋浴式噴頭，使得水流均勻灑下，增大試件的冷卻面積，水流能夠得到充分利用。

鏈條中部及自由端都設有圓孔。加熱爐爐膛外壁上設有懸鉤。隔水空心罩閉合狀態下，鏈條自由端的圓孔可懸掛于加熱爐爐膛外壁的懸鉤上。此時鏈條與空心隔水罩外殼間不受力。