具有稳定加热系统的接触热阻测试设备的制造方法_2

文档序号:9863478阅读:来源:国知局
,防止了试样加热器202中的加热丝202a氧化,在每次更换试样时也无需对加 热系统2进行重新的拆装,从而保障了加热系统2的稳定性;保溫性可W防止试样加热器202 产生的热量的散失,保证了加热效率和热流的稳定性;隔热性可W防止炉台201外部溫度过 高,从而保障了试样加热器202和热传导装置203的安全性。且由于高侣砖表面粗糖、易磨 损,莫来石砖表面光滑、耐磨,因此炉台201结构既满足了加热系统2的隔热、保溫要求,又保 证了炉台201能够承受高应力,有效避免炉台201侧面与顶面在试验操作过程中的磨损。上 述试样加热器202用来使炉腔内部成高溫环境,为试样加热器202内部的热传导装置203加 热。如图3所示,试样加热器202为圆筒形,竖直设置,顶面与底面分别与炉台201的顶板与底 部台座上表面接触。试样加热器202中的加热丝202a与试样加热器202外壁上设计的螺旋形 凹槽配合安装,如图4所示,在试样加热器202外壁上呈螺旋形缠绕。加热丝202a与外部的可 控娃调压器和安全开关相连,可控娃调压器用来调节加热丝202a两端的电压,进而控制加 热丝202a的热功率,从而实现对试验所需溫度和热量的调节。安全开关用来在接触热阻测 试设备发生意外出现短路或漏电时自动关闭,保证了接触热阻测试设备和操作人员的安 全。
[0045] 热传导装置203为实屯、柱体,用于将热量传递至试样7。热传导装置203采用导热性 良好的石墨材料,同轴设置于试样加热器202内腔中,顶面和底面分别与炉台201的顶板和 底部台座上表面接触。由此,试样加热器202产生的热量通过热传导装置203将W-维的形 式传递给炉台201顶面安装的试样热端,从而实现为试样7的热端提供稳定的一维热源。上 述试样7与炉台201顶面间的设置方式为:
[0046] 在炉台201顶面上固定安装试样底座。试样底座上中屯、部位设有凹槽,凹槽直径略 大于试样7直径,使试样7的热端至于凹槽内,由此保证了试样7稳定性,W及试样7的热端与 热传导装置203间的对中性,提高了加热效率,使试样7的热端具有稳定的一维热源
[0047] 本发明中试样加热器202采用陶瓷筒,由于陶瓷桶有可能带电,因此陶瓷筒采用无 底面结构,使得热传导装置203底面直接与炉台201中间底座上表面中部直接承力部位20化 接触,而与陶瓷筒不接触,防止热传导装置203带电而影响安全。同时,本发明中还在试样加 热器202外壁上安装加热丝202a的螺旋形凹槽内均匀开有与试样加热器202内腔相通的通 孔,通孔用来向加热器202内腔传输加热丝202a产生的热量,从而保证加热丝202a产生的热 量能W最大效率传递给热传导装置203,提高加热系统2的加热效率。
[0048] 所述冷却系统3用来为试样7的冷端进行冷却。如图4所示,冷却系统3采用具有中 屯、通孔301的环形冷水箱,中屯、通孔301设计有内螺纹,同时在力传导杆106外壁上设计有外 螺纹,进而将冷水箱螺纹套接在力传导杆106上,使冷水箱位于试样7的冷端,且通过冷水箱 与力传导杆106间的螺纹配合,使冷水箱在力传导杆106上的上下位置可调,进而改变对试 样7冷端的冷却效果。冷却水箱将低溫传递给力传导杆106,通过力传导杆106的溫度降低, 来实现试样7冷端的降溫。冷水箱内部设置有螺旋形环绕冷水箱中屯、通孔301的冷却通道 302,冷却通道302内设置有边缘处相对位置开口的隔板303,通过隔板303将冷却通道分割 为上、中、下Ξ层,用W保证循环冷却水从底部流向顶部,防止滞留。冷水箱底部侧壁设计有 冷水入口管304,顶部侧壁设计有冷水出口管305,入口管304与出口管305通过冷却通道302 连通。由此,冷却水从冷水入口管304进入冷却通道302,由下向上逆流经过冷却通道302,从 冷水出口管305流出。该种冷却方式增加了冷却水与力传导杆106的接触面积,最大限度的 提高了冷却效率。保证试样7的冷端溫度。
[0049] 接触热阻测试所采用的方法包括单热流计法和双热流计法,单热流计法中试样7 包括两个测试试样与一个热流计试样;双热流计法中试样7包括两个测试试样与两个热流 计试样。两种方法中,测试试样与热流计试样的形状尺寸相同,由上下同轴设置,且端面贴 合;且热流计试样的测量与测试试样材料不同,选用相关参数已知的材料。单热流计法中, 由上至下依次为测试试样-测试试样-热流计试样;双热流计法中,由上至下依次为热流计 试样-测试试样-测试试样-热流计试样。通过加载-承载系统对试样加载应力,实现各个试 样间的相对固定。上述单热流计法和双热流计法中,两个测试试样接触界面的热阻即为需 测试的接触热阻。本发明中为了减少测试过程中相邻试样的接触界面氧化,在相邻试样的 接触界面处均匀涂覆高溫胶W隔绝氧气。
[0050] 上述单热流计法与双热流计法中,各试样的侧壁上沿轴线布置η个测试点,η含3,n 个测试点之间的距离为l/n,l为每个试样的轴向长度;且每个试样上的测试点分别距该试 样上端面与下端面的距离h相等,同时两个距离h之和等于相邻两个测试点的间距,即:2h = l/n。上述每个测试点处开设有热电偶10的探头安装孔,用来安装热电偶10。
[0051] 如图3所示,热电偶10作为溫度传感器,用于测量整体试样7轴向上的溫度分布。热 电偶10采用K型儀络儀娃热电偶,能够测试0~130(TC的溫度范围、每个试样上各测试点的 探头安装孔内均连接一根热电偶10的测量端,热电偶10的尾线与数据采集系统5相连,通过 数据采集系统5采集的溫度数据通过计算机6绘制成溫度变化曲线进行显示和存储,W便于 操作者进行溫度的监测和控制。
[0052] 在测试过程中,试样7会受热膨胀,一些测点的热电偶10可能会松动或脱落。本发 明设计了一种用于固定热电偶10的稳定支架11。稳定支架11位于整体试样的一侧,通过底 座固定在炉台201的顶板上,保证稳定支架自身的稳定性,防止热电偶10的脱落。稳定支架 11的高度与试样7的轴向长度相等,在稳定支架11上对应于试样7上的测量点位置开有通孔 1 la,同时还开有螺丝孔1化,且螺丝孔1化与通孔1 la相通,轴线垂直,如图5所示。由此,将各 个热电偶10的尾线对应端穿过稳定支架11上的通孔11a,并通过螺钉穿过螺丝孔1化梓紧固 定。
[0053] 上述加热系统2与试样7外部罩有隔热保溫层8,隔热保溫层8安装在底板103上,根 据隔热保溫层8所处位置溫度的差异,选用不同隔热性能的材料。在加热系统2外侧溫度较 低(20-50°C)的区域内,则采用耐高溫性能较差但价格低廉的珍珠岩作为隔热保溫层8;在 试样7周围溫度很高(20-1000°C)的区域采用保溫效果好但价格昂贵的耐火陶瓷纤维棉作 为隔热保溫层8, W防止热量的横向散失,使热量沿试样7的轴向上升。本发明中的隔热保溫 层8采用了耐火陶瓷纤维棉,同时结合本发明中炉台201的设计大幅度降低了加热系统2外 侧的溫度,从而避免了单独采用珍珠岩作为隔热保溫层別寸溫度过高造成的珍珠岩的粉末 化,消除了粉尘污染,改善了操作环境,更适于工程测试和实验室研究。
[0054] 在接触热阻测试过程中,即使采用了隔热保溫层8,相邻试样的接触界面位置横向 上的热流损失也不可避免,为了尽量减少横向热流损失,因此本发明还设计了补偿加热装 置9。补偿加热装置包括补偿加热支架901、环形加热器902与补偿加热热电偶903,如图6所 示。其中,补偿加热支架901安装在炉台201的顶板上,为由轴向均布的支柱构成的环形框架 结构,试样7位于固定补偿加热支架901内部。补偿加热支架901采用高侣耐火材料加工而 成,高侣耐火材料的耐高溫性能好,硬度小;且补偿加热支架901整体结构简单,加工便捷, 可W随时更换。环形加热器902固定安装在补偿加热支架901上,环形加热器902采用扁平板 状环形结构,厚度为2mm-5mm,越薄越效果越好。环形加热器902水平设置于试样7中相邻试 样与热流计间的接触界面位置,所在平面与接触界面共面,且轴向上靠近试样,使环形加热 器902的内圈距离试样7轴向侧壁距离为20mm为宜。通过环形加热器902对相邻试样与热流 计间的接触界面位置进行溫度补偿,溫度补偿更具有针对性,且更易于安装和固定,消除了 W往采用的立体环形加热器由厚度(20mm左右)较大,造成在测试试样的非接触面部位与立 体环形加热器之间形成的溫度梯度的影响。上述每个环形加热器902上布置一个补偿加热 热电偶903,补偿加热热电偶903与溫控仪相连,将环形加热器902的溫度反馈给溫度控制系 统4,通过溫度控制系统4设定环形加热器902的溫度与接触界面的理论传导溫度相同实现 接触界面与环形加热器902的横向等溫,使热流在接触界面处的轴向传输最大化,避免横向 热流的损失。由此通过隔热保溫层
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1