热膨胀系数测定仪器的制作方法

本公开涉及一种热膨胀系数测定仪器，具体地，涉及一种能够使样品支架沿轴向旋转的一种热膨胀系数测定仪器。

背景技术：

热膨胀，即凝聚态物质体积随温度变化而发生变化的现象，是物质的基本热物理性质之一，而生产中通常用热膨胀系数来表征材料尺寸随温度变化程度。热膨胀系数通常分为体膨胀系数和线膨胀系数。由于体膨胀的测量在实践中要比线膨胀困难，所以一般只测量固体材料的线膨胀系数。

热膨胀系数测量是材料研究的重要手段，随着各种高灵敏度位移传感器的问世，测量精度也在不断提高，为各种精细测量提供了方便。膨胀仪按测量原理分为直接法和间接法，前者主要是推杆法，后者主要是光学干涉法和X射线衍射法。

现有热膨胀系数测定仪器通常包括样品支架、加热装置、传感器、显示系统。实验过程中，将实验样品放到样品支架上后，样品支架移动进入到温度为1000℃的高温管式炉，使试验样品处在炉体中央。当实验样块受热开始膨胀后，推动与其接触的石英棒产生位移，石英棒的移动距离传递给位移传感器，再把数据输送到电脑并显示数据。

现有技术中，实验完成之后，需要人工用镊子从支架上取下高温式样，不仅存在烫伤危险，并且操作不便。另外由于在实验开始之前，获取的试验样品的大小尺寸通常并不一致，并且传感器位置固定且无法改变，从而导致实验试验样品与传感器无法有效接触或者接触过紧，使得实验数据存在较大误差。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种热膨胀系数测定仪器，该热膨胀系数测定仪器能够使高温样品不需人员直接接触取下，避免烫伤的危险。

为了实现上述目的，本公开提供一种热膨胀系数测定仪器，包括用于伸入加热装置的样品支架、传感器和与该传感器电连接的显示系统，所述样品支架包括检测杆和承载杆，所述承载杆上形成有用于盛放样品的放置槽，该放置槽向上开口，所述检测杆一端与所述传感器接触，另一端用于与所述样品接触，所述仪器还包括用于安装所述样品支架的支架底座，以及可旋转地设置在所述支架底座中的旋转套筒，所述承载杆与所述旋转套筒固定连接，所述检测杆穿过该支架底座以与所述传感器接触。

可选地，所述热膨胀系数测定仪器还包括旋转手柄，所述旋转手柄通过所述旋转套筒侧壁上的手柄安装位与所述旋转套筒连接，所述支架底座侧壁设有沿周向延伸的槽口，所述旋转手柄可周向滑动地穿过所述槽口以与所述旋转套筒相连。

可选地，所述手柄安装位为螺纹孔，所述旋转手柄与所述手柄安装位通过螺纹连接。

可选地，所述旋转套筒为圆柱体，所述支架底座设有用于可转动地安装所述旋转套筒的通孔，所述通孔靠近所述传感器的端面设有沿径向向内凸出的凸台以用于定位所述旋转套筒，远离所述传感器的端面可拆卸的设置有端盖，该端盖的内径小于所述旋转套筒的外径以用于定位所述旋转套筒。

可选地，所述旋转套筒的两端形成为阶梯结构，以与所述通孔的内壁之间分别设置有第一轴承。

可选地，所述支架底座上设置有第一定位孔，所述旋转套筒上设置有第二定位孔，所述仪器还包括定位销，该定位销与所述第一定位孔螺纹配合以伸入或退出所述第二定位孔。

可选地，所述热膨胀系数测定仪器还包括能够使所述传感器轴向移动以接近或远离所述检测杆端部的进给装置。

可选地，所述进给装置设置在所述旋转套筒靠近所述传感器的端部并且包括进给手柄和进给轴，所述进给手柄可旋转地安装在所述旋转套筒的端部，所述进给轴与所述传感器固定相连并周向锁止且轴向滑动地位于所述旋转套筒内，该进给轴通过外表面的螺纹与所述进给手柄螺纹配合，所述进给轴为空心轴，所述检测杆穿过所述进给轴与所述传感器接触。

可选地，所述进给轴为横截面为优弧弓形的柱体。

可选地，所述热膨胀系数测定仪器还包括设置在所述进给手柄和所述旋转套筒之间的第二轴承。

通过上述技术方案，旋转套筒在支架底座内可根据需要进行轴向旋转，从而能够使样品支架进行翻转以将样品倒出到对应设置的料箱中，如此不仅能够避免人工取下高温样品被烫伤的危险，并且操作过程简单，提高仪器使用效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的样品支架的主视图；

图2是本公开提供的样品支架的俯视图；

图3是本公开优选实施方式提供的支架底座的主视图；

图4是图3中本公开优选实施方式提供的支架底座的A-A方向的剖视图；

图5是本公开优选实施方式提供的旋转套筒的左视图；

图6是图5中本公开优选实施方式提供的旋转套筒的B-B方向的剖视图；

图7是图5中本公开优选实施方式提供的旋转套筒的俯视图；

图8是图5中本公开优选实施方式提供的旋转轴承的右视图。

附图标记说明

201旋转套筒 202支架底座

203样品支架 204进给装置

205第二轴承 206端盖

207第一轴承 208第一定位孔

209旋转手柄 210手柄安装位

211槽口 212第二定位孔

2021通孔 2022凸台

2031检测杆 2032承载杆

2041进给手柄 2042进给轴

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是以相应附图的图面方向为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

本公开提供一种热膨胀系数测定仪器，包括用于伸入加热装置的样品支架203、传感器和与该传感器电连接的显示系统。如图1和图2所示，样品支架203包括检测杆2031和承载杆2032；承载杆2032上形成有用于盛放样品的放置槽，该放置槽向上开口，检测杆2031一端与传感器接触，另一端用于与样品接触。如图3和图4所示，本公开提供的热膨胀系数测定仪器还包括用于安装样品支架203的支架底座202，以及可旋转地设置在支架底座202中的旋转套筒201，承载杆2032与旋转套筒201固定连接，检测杆2031穿过该支架底座202以与传感器接触。

热膨胀系数测定实验开始前，首先将待测试对象切割到合适大小并进行研磨，处理完成后将实验样品放置到承载杆2032上设置的放置槽中，并将样品支架203放置样品的一端伸入加热装置中，该加热装置可以单独设置或是与仪器一体设置；实验开始后，加热装置对样品进行高温加热，从而使样品受热膨胀，推动与该样品接触的检测杆2031产生位移，并通过与该检测杆2031接触设置的传感器接收位移信息，最后通过与该传感器电连接的显示系统进行实验结果的计算与显示；实验完成后，将样品支架203退出加热装置，并通过旋转套筒201的轴向旋转运动将样品支架203进行翻转，从而将高温样品倒出到对应设置的料箱中。通过这种方式不仅能够避免人工取下高温样品被烫伤的危险，并且操作过程简单，提高了该仪器的使用效率。

本公开并不限制旋转套筒201进行轴向旋转的驱动方式，可选地，在本实施方式中，如图3至图8所示，本公开提供的热膨胀系数测定仪器还包括旋转手柄209，该旋转手柄209通过旋转套筒201侧壁上的手柄安装位210与旋转套筒201连接，支架底座202侧壁设有沿周向延伸的槽口211，该旋转手柄209可周向滑动地穿过该槽口211以与所述旋转套筒201相连。在本实施方式中，可选地，手柄安装位210为螺纹孔，旋转手柄209与手柄安装位210通过螺纹连接，以方便在将旋转套筒201置入支架底座202后再将该手柄通过槽口211安装到旋转套筒201上。这样，通过操作旋转手柄209的移动即可以实现位于支架底座202内部的旋转套筒201的旋转操作，具体地通过旋转手柄209在槽口211内的周向移动，使得旋转套筒201完成轴向旋转。这种方式避免了操作人员与旋转套筒201的直接接触，并且旋转手柄209也能够使得操作简便并且省力。

本公开所提供的热膨胀系数测定仪器，可以通过多种方式实现旋转套筒201相对于支架底座202的轴向旋转。可选地，在本实施方式中，如图5至图8所示，旋转套筒201为圆柱体，支架底座202设有用于可转动地安装旋转套筒201的通孔2021，为了使得旋转套筒201稳定地在通孔2021内旋转，该通孔2021靠近传感器的端面设有沿径向向内凸出的凸台2022以用于定位旋转套筒201，远离传感器的端面可拆卸的设置有端盖206，该端盖206的内径小于旋转套筒201的外径以用于定位旋转套筒201。通过将旋转套筒201制作成圆柱体并将其设置在相应的通孔2021中，以实现该旋转套筒201的轴向旋转，而凸台2022和端盖206的设置使得旋转套筒201的轴向移动被锁止，从而只能够在该通孔2021中进行轴向旋转运动。另外由于一侧端盖206可以拆卸，可以实现首先将旋转套筒201置于通孔2021内再安装端盖206的目的，同样在拆卸时也可以实现旋转套筒201的拆卸。另外，可选地，在本实施方式中，旋转套筒201的两端形成为阶梯结构，以与通孔2021的内壁之间分别设置有第一轴承207。该第一轴承207是为了旋转套筒201能够更好地进行轴向转动，减小摩擦阻力，而相应的在旋转套筒201两端形成的阶梯结构为第一轴承207的安装提供了一种优选的实施方式。

在本公开所提供的热膨胀系数测定仪器中，可选地，如图4和图6所示，支架底座202上设置有第一定位孔208，旋转套筒201上设置有第二定位孔212，本公开所提供的仪器还包括定位销，该定位销与第一定位孔208螺纹配合以伸入或退出第二定位孔212。这是由于旋转套筒201相对于支架底座202能够进行轴向相对转动，而在实验进行过程中，需要保证旋转套筒201 的工作位置固定，即样品支架203上各个部件和样品的在实验过程中位置固定，因此，设置定位销穿过支架底座202上的第一定位孔208并伸入到旋转套筒201上的第二定位孔212，以使旋转套筒201相对于支架底座202周向锁止，即两者之间不进行周向相对滑动，而螺纹的设置使得定位销与旋转套筒201和支架底座202之间的连接稳固。

在实验结束之后，需要对样品支架203进行翻转时，定位销只需退出旋转套筒201上的第二定位孔212，即可解除对旋转套筒201的周向锁止。需要说明的是，本公开并不限定对旋转套筒201周向锁止的方式，即固定旋转套筒201工作位置的方式，通过其他方式，例如在旋转套筒201和支架底座202上分别设置凸起部和相应的凹槽，同样可以实现本实施方式的功能。

在本公开所提供的热膨胀系数测定仪器中，可选地，如图3和图4所示，该仪器还包括能够使传感器轴向移动以接近或远离检测杆2031端部的进给装置204。热膨胀系数测定实验开始前，首先将待测试对象切割到合适大小并进行研磨，由于该步骤通常通过人工方式进行，处理完成后的样品的大小尺寸都会有细微的偏差，此时通过进给装置204使得传感器能够进行轴向移动，根据样品的尺寸进行微调，使得传感器与检测杆2031能够进行有效接触，从而保证了检测的准确率，提高了仪器的使用效率。

对于本公开所提供的热膨胀系数测定仪器，可以通过多种方式实现进给装置204的功能，即能够使传感器进行轴向位置调节的功能。可选地，在本实施方式中，上述进给装置204设置在旋转套筒201靠近传感器的端部并且包括进给手柄2041和进给轴2042，进给手柄2041可旋转地安装在旋转套筒201的端部，进给轴2042与传感器固定相连并周向锁止且轴向滑动地位于旋转套筒201内，该进给轴2042通过外表面的螺纹与进给手柄2041螺纹配合，其中进给轴2042可以为空心轴，检测杆2031穿过进给轴2042与传感器接触。通过这种方式，进给轴2042通过与进给手柄2041的螺纹连接实现在旋转套筒201内部的轴向滑动，而穿过进给轴2042并与其固定连接的传感器能够跟随其进行轴向移动，并能够调整至与检测杆2031进行有效接触。该进给轴2042被周向锁止的设置保证了在旋转进给手柄2041时，整个进给装置204进行不必要的旋转。

本公开并不限定上述进给轴2042被周向锁止和可以轴向滑动的方式，可选地，在本实施方式中，该进给轴2042为横截面为优弧弓形的柱体。加工时，首先将进给轴2042加工为圆柱体，再对其进行轴向切削，从而形成在柱面外周上的止转平面，即得到横截面为优弧弓形的柱体，相应的，旋转套筒201中与其配合的孔具有相同形状，即二者型面配合。通过这种方式，能够以最简单的手段实现对进给轴2042的周向锁止，从而阻止进给装置204在非工作状态进行轴向旋转，并且在旋转进给手柄2041时进行不必要的旋转，并且通过止转平面也可以实现进给轴2042的滑动。另外，可选地，在本实施方式中，进给手柄2041和旋转套筒201之间设置有第二轴承205，使得进给手柄2041相对于旋转套筒201能够更好地进行轴向转动，减小摩擦阻力。具体地，进给手柄2041安装到旋转套筒201上的部分形成为阶梯结构，从而便于安装第二轴承205。

综上，本公开提供了一种热膨胀系数测定仪器，该仪器通过旋转套筒201相对于支架底座202的轴向旋转运动将样品支架203进行翻转，从而将高温样品倒出到对应设置的料箱中。通过这种方式不仅能够避免人工取下高温样品被烫伤的危险，并且操作过程简单，提高了该仪器的使用效率。另外本公开提供的热膨胀系数测定仪器通过设置进给装置204，还能够实现传感器在轴向进行位置调节以接近或远离检测杆2031端部，从而能够根据样品的尺寸调节位置，以使传感器和检测杆2031进行有效接触，获取更精确的数据。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。