一种覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置，覆冰模具包括：冻模上盖，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔、上盖扩孔、卡台；冻模底座，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔、底座扩孔、O型孔、底座支撑台；铝棒一端设置有铝棒突出部，匹配插设于下沉盲孔，铝棒匹配穿过冻模上盖的中心定位孔，在其的表面涂有防覆冰涂层；冻模底座的底座扩孔内径、冻模上盖的上盖扩孔内径、冻冰外筒的通孔内径都大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；每一冻冰外筒的通孔内径对应涂有防覆冰涂层后的铝棒直径，使得每一冻冰外筒的通孔与对应的涂有防覆冰涂层后的铝棒之间的覆冰厚度相同；O型圈，匹配嵌入O型孔内。
【专利说明】一种覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及防覆冰性能的研究，主要提出了一种覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置。
【背景技术】
[0002]现今，针对材料表面的覆冰粘附强度的测量，国内外学者进行了大量的研究，并设计和研制了多种覆冰粘附强度测量装置，加拿大farzaneh等利用高速旋转方式将粘附于铝片上的覆冰甩掉，利用传感器记录覆冰脱落时铝片的旋转速度，计算该旋转速度下覆冰块体所受的离心力，并以该离心力大小来表征铝片表面的覆冰粘附强度；但是这种方法测
量误差较大。
[0003]图6为现有技术中一种提拉冰冻模具测试覆冰情况的装置示意图。冻冰模具83为金属盒，在待测铝试样82表面形成一定形状的覆冰.试验固定卡具81卡主待测铝式样82，通过滑轮84及砝码85测量拉力，测试中提拉冻冰模具83的施力装置由不同质量的祛码85组成。这种方法测量的是覆冰粘合的能力，在测试时对环境要求高，有可能因主观因素产生的误差，且测量精度不高。
实用新型内容
[0004]针对现有覆冰情况测试的不足，本实用新型提出了一种覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置，通过覆冰模具实现模拟覆冰情况，利用电子拉力试验机测量冰与涂层之间附着力的大小来实现覆冰性能的测试。
[0005]为达到上述目的，本实用新型提出了一种覆冰模具，所述覆冰模具包括:冻模上盖、冻模底座、铝棒、多个冻冰外筒、O型圈；其中，所述冻模上盖，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔、上盖扩孔、卡台；所述中心定位孔、所述上盖扩孔、所述卡台的内径依次增大；所述冻模底座，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔、底座扩孔、O型孔、底座支撑台；所述下沉盲孔、所述底座扩孔、所述O型孔、所述底座支撑台的内径依次增大；所述铝棒，一端设置有铝棒突出部，所述铝棒突出部匹配插设于所述下沉盲孔，所述铝棒匹配穿过所述冻模上盖的中心定位孔，在所述铝棒的表面涂有防覆冰涂层；所述冻模底座的底座扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；所述冻模上盖的上盖扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；所述冻冰外筒，匹配插设于所述底座支撑台与所述卡台之间；所述冻冰外筒的通孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；其中，多种所述防覆冰涂层涂在所述铝棒的表面后，具有多个涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；每一所述冻冰外筒的通孔内径对应一涂有防覆冰涂层后的铝棒直径，使得每一所述冻冰外筒的通孔与对应的涂有防覆冰涂层后的铝棒之间的覆冰厚度相同；所述O型圈，匹配嵌入所述O型孔内，密封固定所述铝棒。
[0006]为达到上述目的，本实用新型还提出了一种利用覆冰模具进行覆冰性能的测量装置，所述测量装置包括:覆冰模具、测量夹具、电子拉力试验机；其中，所述覆冰模具包括:冻模上盖、冻模底座、铝棒、多个冻冰外筒、O型圈；其中，所述冻模上盖，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔、上盖扩孔、卡台；所述中心定位孔、所述上盖扩孔、所述卡台的内径依次增大；所述冻模底座，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔、底座扩孔、O型孔、底座支撑台；所述下沉盲孔、所述底座扩孔、所述O型孔、所述底座支撑台的内径依次增大；所述铝棒，一端设置有铝棒突出部，所述铝棒突出部匹配插设于所述下沉盲孔，所述铝棒匹配穿过所述冻模上盖的中心定位孔，在所述铝棒的表面涂有防覆冰涂层；所述冻模底座的底座扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；所述冻模上盖的上盖扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；所述冻冰外筒，匹配插设于所述底座支撑台与所述卡台之间；所述冻冰外筒的通孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；其中，多种所述防覆冰涂层涂在铝棒表面后，具有多个涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；每一所述冻冰外筒的通孔内径对应一涂有防覆冰涂层后的铝棒直径，使得每一所述冻冰外筒的通孔与对应的涂有防覆冰涂层后的铝棒之间的覆冰厚度相同；所述O型圈，匹配嵌入所述O型孔内，密封固定所述铝棒；在注水覆冰后，移去所述冻模上盖、冻模底座、O型圈，将冷冻在一起的所述冻冰外筒及铝棒固定于所述测量夹具中，利用所述电子拉力试验机按压所述铝棒，当冰层碎裂或冰层同铝棒发生位移时，所述电子拉力试验机所测压力瞬间变小判停，记录并显示所测压力变化中的最大值。
[0007]进一步的，所述测量夹具由上至下依次设置有夹具支撑台、漏孔；所述冻冰外筒匹配插设于所述夹具支撑台，所述漏孔的内径小于所述夹具支撑台的内径，所述漏孔的内径大于或等于所述冻冰外筒的通孔内径。
[0008]进一步的，所述冻模上盖还设置有大通孔，与所述中心定位孔同轴心且位于中心定位孔上方，所述大通孔的内径大于所述中心定位孔的内径。
[0009]进一步的，所述冻模上盖、冻模底座、为304拉丝不锈钢制成，所述冻冰外筒、铝棒为招合金制成。
[0010]利用本实用新型的覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置，保证了每种待测涂料在覆冰试样表面形成的冰层厚度相同，涂料表面覆冰性能的测量结果具有可比性，为防覆冰涂料表面覆冰性能提供了有效的测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0012]图1A为本实用新型实施例的冻模上盖结构示意图。
[0013]图1B为本实用新型实施例的冻冰外筒结构示意图。
[0014]图1C为本实用新型实施例的冻模底座结构示意图。
[0015]图1D为本实用新型实施例的铝棒结构示意图。
[0016]图2为本实用新型实施例利用覆冰模具覆冰时的结构示意图。
[0017]图3A为本实用新型实施例的测量夹具结构示意图。
[0018]图3B为本实用新型实施例的测量夹具外部示意图。
[0019]图4为本实用新型实施例冷冻在一起的冷冻外筒及铝棒结构示意图。
[0020]图5为本实用新型实施例的覆冰能力测量时的结构示意图。[0021]图6为现有技术中一种提拉冰冻模具测试覆冰情况的装置示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。
[0023]如图1A至图1D所示，为本实用新型实施例的覆冰模具各部分的结构示意图。图2为本实用新型实施例利用覆冰模具覆冰时的结构示意图。
[0024]如图2所示，覆冰模具包括:冻模上盖1、冻模底座2、冻冰外筒3、铝棒4、0型圈5。
[0025]如图1A所示，冻模上盖1，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔11、上盖扩孔12、卡台13 ;中心定位孔11、上盖扩孔12、卡台13的内径依次增大；
[0026]如图1C所示，冻模底座2，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔20、底座扩孔21、O型孔22、底座支撑台23 ;下沉盲孔20、底座扩孔21、O型孔22、底座支撑台23的内径依次增大；
[0027]如图1D及图2所示，铝棒4 一端设置有铝棒突出部41，铝棒突出部41匹配插设于下沉盲孔20，用于固定铝棒4 ;铝棒4的直径能匹配穿过冻模上盖I的中心定位孔11，与铝棒突出部41 一同使铝棒4保持垂直；在铝棒4的表面涂有防覆冰涂层42，如图2所示，涂层的位置主要位于铝棒4穿过冻模上盖1、冻冰外筒3，插设于冻模底座2后，上盖扩孔12、冻冰外筒3的通孔、底座扩孔21所对应的铝棒4位置；其中，
[0028]冻模底座2的底座扩孔21内径大于涂有防覆冰涂层42后的铝棒4直径；防止损坏铝棒4表面的涂层。
[0029]冻模上盖I的上盖扩孔12内径大于涂有防覆冰涂层42后的铝棒4直径；在本实施例中，在覆冰空间7注水覆冰后，冰相较注入水的体积增加10 %，所以上盖扩孔12为此留出了一定空间。
[0030]如图1B及图2所示，冻冰外筒3外径都一致，均可以匹配插设于底座支撑台23与卡台13之间；冻冰外筒3的通孔内径大于涂有防覆冰涂层42后的铝棒4直径；其中，
[0031]冻冰外筒3包括有多个型号，不同型号的通孔内径不同；在多种防覆冰涂层42涂在铝棒4表面后，具有多个涂有防覆冰涂层42后的铝棒4直径；每一种冻冰外筒3的通孔内径对应一涂有防覆冰涂层42后的铝棒4直径，使得每一冻冰外筒3的通孔与对应的涂有防覆冰涂层42后的铝棒4之间的覆冰厚度相同；保证了每种待测涂料在覆冰试样表面形成的冰层厚度相同，使涂料表面覆冰性能的测量结果具有可比性。
[0032]在一具体实施例中，铝棒直径为25.5mm，覆冰厚度的要求为0.5mm ;现有涂层A厚度为0.2mm,涂层B厚度为0.4mm,则涂在铝棒上后，涂有涂层A铝棒的直径为25.7mm,涂有涂层B铝棒的直径为25.9mm。
[0033]则要覆冰厚度为0.5mm的话，对应的有两种冻冰外筒A’及冻冰外筒B’，其中冻冰外筒A’的通孔内径为26.2mm，冻冰外筒B’的通孔内径为26.4mm。这样保证了每种涂层在实验时的覆冰厚度相同。
[0034]O型圈5，材质为橡胶具有弹性，当铝棒4放置在冻模底座2上时，套上O型圈5，其一部分嵌入在O型孔22内，一部分嵌在冻冰外筒3内，之后用冻冰外筒3压紧O型圈5，防止注水泄漏，使覆冰后的冻模底座2容易拿下来，并且进一步校准固定铝棒4。[0035]在本实施例中，如图1A所示，冻模上盖I还设置有大通孔14，与中心定位孔11同轴心且位于中心定位孔11上方，大通孔14的内径大于中心定位孔11的内径，使冰冻之后冻模上盖I容易拿下来，并且减少了与铝棒4之间的摩擦。
[0036]在本实用新型另一实施例中，还提出了一种利用前述覆冰模具进行覆冰性能的测量装置；该测量装置包括:覆冰模具、测量夹具、电子拉力试验机。其中，结合图3A及图5所示，测量夹具6由上至下依次设置有夹具支撑台61、漏孔62、螺栓固定孔63 ;冻冰外筒3匹配插设于夹具支撑台61，漏孔62的内径小于夹具支撑台61的内径，漏孔62的内径大于或等于冻冰外筒3的通孔内径。螺栓固定孔63用于利用一螺栓将测量夹具6固定在一测试平台上。
[0037]在本实施例中，如图3B所示，测量夹具6外部开有一观察窗64，在实验时可以用来观察漏孔内情况。
[0038]在本实施例中，结合图4及图5所示，在利用前述覆冰模具注水覆冰后，移去冻模上盖1、冻模底座2、0型圈5，将冷冻在一起的冻冰外筒3及铝棒4固定于测量夹具6中，利用电子拉力试验机(未绘示)测量冰在铝棒4表面的附着力，附着力的测试采用压剪的方式，按压铝棒4，当冰层碎裂或冰层同铝棒4发生位移，所测压力瞬间减小，电子拉力试验机判停，记录并显示所测压力的最大值。该最大值即为覆冰附着力，通过覆冰附着力即可分析覆冰性能。
[0039]在本实施例中，冻冰外筒、铝棒、测量夹具材质是铝合金，冻模上盖和冻模底座的材质为304拉丝不锈钢。304拉丝不锈钢密度为7.85g/cm3,由于O型圈具有压缩率，当O型圈没有收到足够的接触力，会导致密封泄露，所以选择了大密度不锈钢加工覆冰模具可以为O型圈提供足够的接触力，并且不锈钢在零下10-30°C冷收缩率可以忽略不计，使冻模上盖，冻模底座都容易拿下来。在测量时，覆冰的一侧是冻模外筒的内壁，材质是铝合金，冰与铝合金的附着力远大于冰与涂覆过涂料的铝棒之间的附着力。
[0040]在本实施例中，电子拉力试验机可以用现有技术中的电子拉力试验机，其测量精度可以达到小数点后I位，测力范围可调，主要通过两种1-1000N和1-5000N规格压力传感器(压头)即可实现调整测力范围，电子拉力试验机可显示测量位移，压头速度可调
0.01 mm/min-500mm/miη,测试结果可以打印。
[0041]为了对上述覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本实用新型，并不构成对本实用新型不当的限定。
[0042]1、将涂覆了某厂家涂料的铝棒放置在冻模底座上，套上O型圈，使O型圈刚好嵌入O型台内，之后用冻冰外筒压紧O型圈，在冻冰外筒和铝棒中间开始注水，注满水之后迅速盖上冻模上盖，放入覆冰试验箱内开始结冻5h，设定试验箱温度为-20°c。打开拉力机电源开关，在控制箱设定个参数，设定“试验形状”为圆形，“直径” 71.842mm, “测试速度” 50mm/min,结冻5h后，拿出模具，移去冻模上盖，冻模底座，取下O型圈，将冷冻在一起的铝棒和冻冰外筒固定在测量夹具，利用电子拉力试验机进行附着力测量。
[0043]2、同前述步骤，测量一光滑铝棒表面覆冰的附着力。
[0044]测试结果如下:铝棒表面的某防覆冰涂料表面的附着力为:1401.4N。光滑铝棒表面的附着力为:2365.1N。以此可以看出，某防覆冰材料有一定的防覆冰作用。在实际应用中，可以测量多种防覆冰材料的防覆冰性能，进行筛选比较。在具体应用中，可以为风机叶片表面防覆冰涂料覆冰性能的评价及涂料筛选提供了有效的试验平台。
[0045]利用本实用新型的覆冰模具及利用其进行覆冰性能的测量装置，保证了每种待测涂料在覆冰试样表面形成的冰层厚度相同，涂料表面覆冰性能的测量结果具有可比性，为防覆冰涂料表面覆冰性能提供了有效的测试。
[0046]以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种覆冰模具，其特征在于，所述覆冰模具包括:冻模上盖、冻模底座、铝棒、多个冻冰外筒、O型圈；其中， 所述冻模上盖，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔、上盖扩孔、卡台；所述中心定位孔、所述上盖扩孔、所述卡台的内径依次增大； 所述冻模底座，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔、底座扩孔、O型孔、底座支撑台；所述下沉盲孔、所述底座扩孔、所述O型孔、所述底座支撑台的内径依次增大； 所述铝棒，一端设置有铝棒突出部，所述铝棒突出部匹配插设于所述下沉盲孔，所述铝棒匹配穿过所述冻模上盖的中心定位孔，在所述铝棒的表面涂有防覆冰涂层； 所述冻模底座的底座扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径； 所述冻模上盖的上盖扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径； 所述冻冰外筒，匹配插设于所述底座支撑台与所述卡台之间；所述冻冰外筒的通孔内径大于涂有防覆冰涂层后的招棒直径；其中， 多种所述防覆冰涂层涂在所述铝棒的表面后，具有多个涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；每一所述冻冰外筒的通孔内径对应一涂有防覆冰涂层后的铝棒直径，使得每一所述冻冰外筒的通孔与对应的涂有防覆冰涂层后的铝棒之间的覆冰厚度相同； 所述O型圈，匹配嵌 入所述O型孔内，密封固定所述铝棒。
2.根据权利要求1所述的覆冰模具，其特征在于，所述冻模上盖还设置有大通孔，与所述中心定位孔同轴心且位于中心定位孔上方，所述大通孔的内径大于所述中心定位孔的内径。
3.根据权利要求1所述的覆冰模具，其特征在于，所述冻模上盖、冻模底座、为304拉丝不锈钢制成，所述冻冰外筒、铝棒为铝合金制成。
4.一种利用覆冰模具进行覆冰性能的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括--覆冰模具、测量夹具、电子拉力试验机；其中， 所述覆冰模具包括:冻模上盖、冻模底座、铝棒、多个冻冰外筒、O型圈；其中， 所述冻模上盖，由上至下依次设置有同轴心的中心定位孔、上盖扩孔、卡台；所述中心定位孔、所述上盖扩孔、所述卡台的内径依次增大； 所述冻模底座，由下至上依次设置有同轴心的下沉盲孔、底座扩孔、O型孔、底座支撑台；所述下沉盲孔、所述底座扩孔、所述O型孔、所述底座支撑台的内径依次增大； 所述铝棒，一端设置有铝棒突出部，所述铝棒突出部匹配插设于所述下沉盲孔，所述铝棒匹配穿过所述冻模上盖的中心定位孔，在所述铝棒的表面涂有防覆冰涂层； 所述冻模底座的底座扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径； 所述冻模上盖的上盖扩孔内径大于涂有防覆冰涂层后的铝棒直径； 所述冻冰外筒，匹配插设于所述底座支撑台与所述卡台之间；所述冻冰外筒的通孔内径大于涂有防覆冰涂层后的招棒直径；其中， 多种所述防覆冰涂层涂在铝棒表面后，具有多个涂有防覆冰涂层后的铝棒直径；每一所述冻冰外筒的通孔内径对应一涂有防覆冰涂层后的铝棒直径，使得每一所述冻冰外筒的通孔与对应的涂有防覆冰涂层后的铝棒之间的覆冰厚度相同； 所述O型圈，匹配嵌入所述O型孔内，密封固定所述铝棒； 在注水覆冰后，移去所述冻模上盖、冻模底座、O型圈，将冷冻在一起的所述冻冰外筒及铝棒固定于所述测量夹具中，利用所述电子拉力试验机按压所述铝棒，当冰层碎裂或冰层同铝棒发生位移时，所述电子拉力试验机所测压力瞬间变小判停，记录并显示所测压力变化中的最大值。
5.根据权利要求4所述的利用覆冰模具进行覆冰性能的测量装置，其特征在于，所述测量夹具由上至下依次设置有夹具支撑台、漏孔； 所述冻冰外筒匹配插设于所述夹具支撑台，所述漏孔的内径小于所述夹具支撑台的内径，所述漏孔的内径大于或等于所述冻冰外筒的通孔内径。
6.根据权利要求4所述的利用覆冰模具进行覆冰性能的测量装置，其特征在于， 所述冻模上盖还设置有大通孔，与所述中心定位孔同轴心且位于中心定位孔上方，所述大通孔的内径大于所述中心定位孔的内径。
7.根据权利要 求4所述的利用覆冰模具进行覆冰性能的测量装置，其特征在于，所述冻模上盖、冻模底座、为304拉丝不锈钢制成，所述冻冰外筒、铝棒为铝合金制成。
【文档编号】G01N1/28GK203719990SQ201420055515
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】张秀丽, 黄治娟, 王应高, 贺惠民, 王娜, 闫保全, 张懿, 李永立, 马茜 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司