专利名称：可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对压缩弹簧弾性性能测试装置，特别涉及一种测试压缩弹簧在温区为室温至-268°C环境下弾性性能的装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，低温装置的应用越来越广，在这些装置中所使用的弹簧的弾性系数的准确測定，对弹簧的设计、使用有着重要作用。特别是形状记忆合金弹簧，它是在不同的温度条件下工作的，测试其弾性性能时需要将测试环境控制在使用的低温环境下。由于弹簧的尺寸较小，采用ー套低温制冷系统，提供测试环境，并不现实。另外一方面，弹簧弹性性能测试时，必须要测试弹簧的形变量和弹簧力，无论是位移传感器还是カ传感器都不适宜暴露在低温环境中。申请号为200710120292.2的发明专利，提供了一种采用液氮为エ质测试弹簧低温弾性性能的装置，但这ー装置难以将弹簧稳定在某ー测试温度。目前国内尚无成熟的技木，即可以在宽低温范围(常温至_268°C或_196°C )连续调节弹簧的温度，又可以将弹簧维持在宽低温范围的某ー个温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在一个很宽的低温区(室温以下，直至-268°C)测试压缩弹簧弾性性能的装置，采用这一装置即可以在宽低温范围(常温至_268°C或-196°C)连续调节弹簧的温度，又可以将弹簧维持在宽低温范围的某ー个温度点，并可以根据需要控制弹簧的降温或升温速率，而且操作简单、可靠性高。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:ー种可测试弹簧在宽低温区弾性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，弹簧腔内壁面装有测温热电偶，低温腔设有连通低温エ质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层。上述方案中，所述的低温エ质配气系统包括ー个液体喷射器和ー个气体喷射器，所述低温腔的入ロ穿过绝热层与液体喷射器出ロ连接，低温腔的出ロ穿过绝热层与气体喷射器吸气ロ连接；液体喷射器有两个输入ロ，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另ー个抽吸液氮或液氦，出口形成设定温度的混合气进入低温腔入口 ；气体喷射器也有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另ー个抽吸从低温腔出口流出的混合气体由出ロ排出，保证液体喷射器出ロ的混合低温气体能始终在冷阱内通畅。所述夹层为单层或多层。所述测试系统包括触杆，触杆的前端垂直对着弹簧腔内的被测弹簧，触杆的后端通过ー个绝热棒连接カ传感器，力传感器与一个拐臂支架的直臂连接，拐臂支架的横臂上设置ー个位移传感器。
本发明的优点是，低温エ质的流动采用喷射器驱动，低温管路部分无无动部件，低温腔的温度连续可调。若采用液氮为低温エ质，则可在常温与_196°C之间连续可调，亦可实现从常温至液氮之间连续、稳定、快速地降温或升温；若采用液氦为エ质，则可实现常温至-268 °C之间的温度控制。本发明可用于测试记忆合金弹簧的温度在常温和低温(_196°C或-268°C)之间连续降低或连续上升过程中的弾性性能，亦可以将弹簧稳定在常温和低温(-196°C或_268°C )之间某个温度下测试其弾性性能，以满足这种弹簧在航空器、航天器或低温设备上的使用环境要求。
图1为本发明实施方式的简图。图2为本发明实施方式冷阱的结构简图。本发明用下述实施方式举例说明，本发明包含但不限于下述具体实施方式
。
具体实施例方式參见图1，一种压缩弹簧弹性性能低温测试装置，由冷阱3、低温エ质配气系统和弾性测试系统构成，其中，低温エ质配气系统的作用是向冷阱提供设定温度的低温エ质，配气系统中除了气体调节阀1，无其它动部件。冷阱的作用是提供一个可以放置测试弹簧7的低温环境，冷阱内无动部件。弹性测试系统的作用是测量弹簧的弾性性能，主要包括探测弹簧カ的力传感器10和探测弹簧形变的位移传感器12。低温エ质配气系统包括ー个液体喷射器2和一个气体喷射器4 ;液体喷射器由常温高压(室温、3 12bar)气体A (氮气、氦气或其它干燥气体)驱动，抽吸低温液体エ质(如液氮或液氦)B混合后，形成设定温度的混合气供给冷阱3 ;改变液体喷射器2气体输入管路上调节阀I的开度，可调节输入气体的气量和抽吸的低温エ质的流量，从而控制混合气体的温度。气体喷射器也由常温高压气体A驱动，安装在冷阱出ロ，用于抽吸从冷阱流出的混合气体，保证液体喷射器2出ロ的混合低温气体能顺利进入冷阱3。通过调节气体喷射器气体输入管路上调节阀I的开度，可调节通过冷阱的混合气体流量。參见图2，冷阱从外至内包括外部绝热层13、低温腔14、弹簧腔6，弹簧腔在低温腔的上部，形状如无盖水桶。在弹簧腔内壁面装有测温热电偶15 ;低温腔设有低温气体入口16和出ロ 17，入口通过绝热层与液体喷射器出ロ连接，出ロ通过绝热层与气体喷射器吸气ロ连接。弹簧腔内放置测试弹簧7，弹簧腔与低温腔之间形成密闭空间，弹簧腔与低温腔不连通。低温腔和弹簧腔的腔壁材料可用导热系数高的材料，如铜，绝热层13包裹在低温腔的外部，采用绝热材料，如聚四氟こ烯，以减少冷阱的热损失。绝热层13与低温腔14之间可以设置夹层5，若采用液氮为低温エ质，夹层5中填充空气；若采用液氦为低温エ质，夹层5可采用多层真空结构绝热。结合图1、图2，弹性测试系统包括触杆8，触杆8的前端垂直对着弹簧腔内的测试弹簧，触杆8的后端通过ー个绝热棒9连接カ传感器10，力传感器与拐臂支架11的直臂连接，拐臂支架11的横臂上设置一个位移传感器12。测试时，通过支架11上下移动カ传感器10，使触杆8接触到弹簧7即可实现位移与弾性力的测试。所有传感器均与数据采集系统 相连，可保证传感器一旦接触到弹簧7后记录有效数据。
权利要求
1.ー种可测试弹簧在宽低温区弾性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，弹簧腔内壁面装有测温热电偶，低温腔设有连通低温エ质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层。
2.如权利要求1所述的可测试弹簧在宽低温区弾性性能的装置，其特征在于，所述的低温エ质配气系统包括ー个液体喷射器和ー个气体喷射器，所述低温腔的入ロ穿过绝热层与液体喷射器出ロ连接，低温腔的出口穿过绝热层与气体喷射器吸气ロ连接；液体喷射器有两个输入口，一个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另ー个抽吸液氮或液氦，出口形成设定温度的混合气进入低温腔入ロ ；气体喷射器也有两个输入ロ，ー个通过调节阀来控制输入的常温高压气体，另ー个抽吸从低温腔出口流出的混合气体由出口排出，保证液体喷射器出ロ的混合低温气体能始終在冷阱内通畅。
3.如权利要求1所述的可测试弹簧在宽低温区弾性性能的装置，其特征在于，所述夹层为单层或多层。
4.如权利要求2所述的可测试弹簧在宽低温区弾性性能的装置，其特征在干，所述测试系统包括触杆，触杆的前端垂直对着弹簧腔内的被测弹簧，触杆的后端通过ー个绝热棒连接カ传感器，力传感器与一个拐臂支架的直臂连接，拐臂支架的横臂上设置ー个位移传感器。
全文摘要
本发明公开了一种可测试弹簧在宽低温区弹性性能的装置，包括放置被测弹簧的弹簧腔以及被测弹簧的弹簧力、形变的测试系统，其特征在于，所述弹簧腔设置在一个冷阱内，该冷阱从外至内依次为绝热层、低温腔、弹簧腔，弹簧腔置于低温腔内的上部，并与低温腔隔离，低温腔设有连通低温工质配气系统的入口和出口，绝热层包裹在低温腔的外部，绝热层与低温腔之间设置有填充空气或真空的绝热夹层。
文档编号G01M5/00GK103115743SQ20131004438
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者吴伟烽, 谢佳, 聂娟, 冯全科 申请人:西安交通大学