一种交变温差的水浴试验装置的制作方法

本发明涉及一种交变温差的水浴试验装置，属于腐蚀与防护、材料耐久性的测试研究领域。

背景技术：

材料腐蚀不仅造成巨额的经济损失，如果防护不当还会形成安全隐患，影响结构的正常运行。处于像沿海等温差较大地区的构件因遭受干湿交替、昼夜温差大、阳光照射等多种苛刻环境因素耦合作用而腐蚀最为强烈，因此掌握温度变化对材料的腐蚀性的影响对温差较大地区防腐蚀设计具有重要科学意义。目前研究温度变化对腐蚀性影响的实验以现场实验或室内人工操作为主，然而现场实验受地理位置、现场条件等因素限制，且数据采集困难，不利于掌握各种因素对材料腐蚀特征的影响规律，而室内人工操作无法解决实验周期长和操作频繁的问题，不利于长期的观察实验。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够实现现实环境中温差较大地区温度变化的模拟、可自动实现温度差和温度幅值的交变的水浴试验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种交变温差的水浴试验装置，包括总控制系统，所述总控制系统位于圆环形试验底座结构的中心，所述试验底座结构上设置有水浴加热装置，所述水浴加热装置内设置有用于温度控制的温度探测及控制元件，若干个所述水浴加热装置沿着所述总控制系统为中心呈周圈分布，所述总控制系统上设置有转动装置，所述转动装置带动构件夹持装置的一端沿着所述总控制系统为圆心转动，所述构件夹持装置的另一端连有带动试样上下运动的电动推杆，所述总控制系统与所述转动装置和电动推杆相连。

所述总控制系统外侧圆环区域为溶液存储箱，所述溶液存储箱的外侧设置有所述试验底座结构，所述水浴加热装置与所述溶液存储箱之间设有自动感应阀门装置，所述水浴加热装置内设置有第一液位传感器，所述第一液位传感器与控制器相连，所述控制器与所述自动感应阀门装置相连。

包括制液设备，所述制液设备通过过滤导管与溶液临时存储箱连通，水泵通过溶液输送导管将所述溶液临时存储箱中溶液输送到所述溶液存储箱中。

所述制液设备下方与所述过滤导管连接处设置有感应阀门，所述溶液临时存储箱内设置有第二液位传感器，所述第二液位传感器与所述控制器相连，所述控制器与所述感应阀门相连。

所述溶液存储箱内设置有第三液位传感器，所述第三液位传感器与所述控制器相连，所述控制器与所述水泵相连。

所述试验底座结构的内径为30～40cm，外径为50～60cm。

所述总控制系统为圆柱形，所述总控制系统的半径为10～20cm，所述夹持装置的水平长度为30～40cm。

所述溶液存储箱的内径为10～20cm，外径为30～40cm，所述溶液存储箱的深度与所述水浴加热装置加热区域保持一致。

本发明的有益效果：

1、实现了现实环境中温差较大地区温度变化的模拟。本发明可通过总控制系统控制构件夹持装置转动以及电动推杆的伸缩，使试样在不同温度的溶液中循环，模拟试样经历交变温差下材料劣化失效研究；

2、可实现原材料的持续补充：本发明可通过制液设备进行溶液的制作，通过控制器协调各部件之间的工作，实现智能供液；

3、水浴加热装置与溶液存储箱之间设有自动感应阀门装置，能够及时自动补给水浴加热装置中蒸发损耗的溶液，保证实验的正常进行。

4、控制简单方便。通过控制程序实现各系统的调控，实验在准备好溶液后只需在控制系统界面设定循环步骤和时间，其操作简单。控制系统实时显示循环时间和重要节点，方便查看设备运行情况。

5、自动化操作，不需要长期人工操作。准备好溶液，设定好循环程序后，装置可自动循环，不需要额外操作，有利于长期性的循环实验。

附图说明

图1为本发明一种交变温差的水浴试验装置的总体结构示意图；

图2为本发明中循环装置的结构示意图；

图3为本发明中制液装置的结构示意图。

图中附图标记如下：1-总控制系统，2-构件夹持装置，3-自动感应阀门装置，4-水浴加热装置，5-温度探测及控制元件，6-试验底座结构，7-溶液存储箱，8-电动推杆，9-溶液输送导管，10-溶液临时存储箱，11-过滤导管，12-制液设备，13-水泵，14-感应阀门，15-控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种交变温差的水浴试验装置，实验箱体结构采用由不锈钢板和保温层制备的复合板材加工，通过保温层减少实验过程中的热量损失，降低能耗。实验箱体结构固定在带滑动装置(四轮滑动)的角钢支架上，方便实验装置的搬运。包括总控制系统1，总控制系统1顶部为控制区，在此设定循环程序。总控制系统1位于圆环形试验底座结构6的中心，试验底座结构6上设置有水浴加热装置4，水浴加热装置4通过水浴加热的方式对溶液进行加热，使其受热均匀且安全稳定。水浴加热装置4通过试验底座结构6上部向下凹陷形成。试验底座结构6的内径为30～40cm，外径为50～60cm，水浴加热装置4的半径为9cm。水浴加热装置4外侧顶端设置有温度探测及控制元件5，温度探测及控制元件5与水浴加热装置4中的加热装置相连，用于水浴加热装置4温度的监测和控制。温度探测及控制元件5使各个水浴加热装置4内的溶液可以维持在不同的温度，从而模拟试样所处环境中温度的变化。

若干个水浴加热装置4沿着总控制系统1为中心呈周圈分布，总控制系统1上设置有转动装置，转动装置带动构件夹持装置2的一端沿着总控制系统1为圆心转动，构件夹持装置2的另一端连有带动试样上下运动的电动推杆8，电动推杆8垂直设置。总控制系统1为圆柱形，总控制系统1的半径为10～20cm，夹持装置2的水平长度为30～40cm。夹持装置2长度和电动推杆8的伸缩长度可根据试样大小选用不同的长度。

本发明中总控制系统1与转动装置和电动推杆8相连，总控制系统1设置试样循环步骤、循环时间，通过总控制系统1控制构件夹持装置2转动以及电动推杆8的伸缩，使试样在不同温度的溶液中循环，模拟试样经历交变温差下材料劣化失效研究。

为了能够给水浴加热装置4持续提供溶液，避免加热过程中溶液蒸发损耗，我们在总控制系统1外侧圆环区域设置为溶液存储箱7，溶液存储箱7的内径为10～20cm，外径为30～40cm，溶液存储箱7的深度与水浴加热装置4加热区域保持一致。溶液存储箱7的外侧设置有试验底座结构6，水浴加热装置4与溶液存储箱7之间设有自动感应阀门装置3，水浴加热装置4内设置有第一液位传感器，第一液位传感器与控制器15相连，控制器15可编程控制器，控制器15与自动感应阀门装置3相连。第一液位传感器用于检测水浴加热装置4内的液面高度，自动感应阀门装置3正常处于打开状态下，当水浴加热装置4中水位超过第一水位传感器时，第一水位传感器发送信号给控制器15，控制器15则发送指令给自动感应阀门装置3，自动感应阀门装置3处于关闭状态，系统停止供水。

如图1和图3所示，本发明还包括制液系统，制液系统包括制液设备12，制液设备12通过过滤导管11与溶液临时存储箱10连通，过滤导管11内设过滤网，向下倾斜设置，较低一侧与溶液临时存储箱10直接相连。制液设备12底部根据需要可完全打开，水泵13通过溶液输送导管9将溶液临时存储箱10中溶液输送到溶液存储箱7中。所述制液设备12下方与过滤导管11连接处设置有感应阀门14，溶液临时存储箱10内设置有第二液位传感器，第二液位传感器与控制器15相连，控制器15与感应阀门14相连。当溶液临时存储箱10内液面超过第二液位传感器时，控制器15关闭感应阀门14，制液设备12停止向溶液临时存储箱10内供液；当溶液临时存储箱10内液面低于第二液位传感器时，控制器15打开感应阀门14，制液设备12向溶液临时存储箱10内供液。溶液存储箱7内设置有第三液位传感器，第三液位传感器与控制器15相连，控制器15与水泵13相连。当溶液存储箱7的液面低于第三液位传感器时，控制器15打开水泵13，溶液临时存储箱10向溶液存储箱7供液；当溶液存储箱7的液面高于第三液位传感器时，控制器15关闭水泵13，溶液临时存储箱10停止向溶液存储箱7供液。

本发明一种交变温差的水浴试验装置的工作过程是：将试验所需溶液按照比例在制液设备12内混合均匀，静置一段时间后打开感应阀门14，液体经过过滤导管11内过滤网的过滤进入溶液临时存储箱10，当其中的液体超过第二水位传感器时，第二水位传感器发送信号给控制器15，控制器15则发送指令给感应阀门14，阀门关闭；

利用水泵13将溶液临时存储箱10内的溶液抽进溶液输送导管9并流入溶液存储箱7，当箱内溶液超过第三水位传感器时，第三水位传感器发送信号给控制器15，控制器15则发送指令给水泵13，停止泵水；

在溶液存储箱内注入足量的溶液，并进入所需要的水浴加热装置通过温度探测及控制元件5分别设定好各个水浴加热装置4的温度，等温度稳定后，在总控制系统1设定好循环的步骤和时间周期，用构件夹持装置2的末端垂直运动的电动推杆8固定住试样，然后总控制系统1启动，水平的夹持装置2转动，电动推杆8推出使试样浸入第一个温度的溶液，浸泡时间达到指定的周期后，电动推杆8收缩，水平的夹持装置2转动，到达第二个温度的溶液上方，电动推杆8推出使试样浸入，以此类推，按设定好的温度交变顺序进行试样转换，全部完成后转回第一个温度的溶液，循环往复。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。