本發(fā)明涉及SHPB實(shí)驗(yàn)輔助裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有霍普金森壓桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)加熱裝置及方法，被認(rèn)為是研究材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的一種有效方法。傳統(tǒng)的SHPB高溫實(shí)驗(yàn)方案大體分為二種類(lèi)型：一種是將試件和部分導(dǎo)波桿放入溫度箱中同時(shí)進(jìn)行加熱，其缺點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝復(fù)雜，技術(shù)要求高，且導(dǎo)波桿加熱后，產(chǎn)生端部溫度效應(yīng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)精度影響大。另一種是先單獨(dú)對(duì)試件加熱，實(shí)驗(yàn)前快速將試件安裝在系統(tǒng)中，由于其操作簡(jiǎn)便，且能保證實(shí)驗(yàn)精度，被廣泛的應(yīng)用在SHPB沖擊實(shí)驗(yàn)中。

目前，SHPB加熱裝置大多采用箱式加熱爐，現(xiàn)有的加熱爐都是采用方形箱式結(jié)構(gòu)，爐膛也是為標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)方體，爐膛內(nèi)熱量無(wú)法形成氣流環(huán)繞加熱試件，對(duì)于爐膛內(nèi)的高溫環(huán)境容易產(chǎn)生溫差點(diǎn)，試件加熱均勻性和熱效率利用方面都有待提高，且加熱爐空間沒(méi)有得到充分的利用。再者，在加熱過(guò)程中，試件的疊加擺放容易讓部分試件出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，且在高溫下試件之間容易發(fā)生粘黏，在分開(kāi)的過(guò)程中對(duì)試件造成破壞，增大了實(shí)驗(yàn)誤差。對(duì)于溫度控制來(lái)說(shuō)，容易出現(xiàn)控制的溫度不精準(zhǔn)。

由于現(xiàn)有的箱式高溫爐無(wú)法處理煙氣，在試件加熱過(guò)程中，所產(chǎn)生的煙氣難以排出，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，難以消散，更有甚者由于有毒有害煙氣的存在，對(duì)人的身體健康和生命構(gòu)成威脅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置。它既能快速均勻地加熱試件，又能充分利用加熱爐空間，且能將加熱過(guò)程中的氣體排出室外。操作方便，工作效率高，便于普及推廣。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置，包括爐體(1)、溫度控制器(2)、爐膛蓋(3)、鉸鏈(4)、爐栓(5)、爐銷(xiāo)(6)、爐膛(7)、隔板(8)、試件(9)、電熱轉(zhuǎn)換裝置(10)、溫度傳感器(11)、鼓風(fēng)口(12)、電源插頭(13)、保溫層(14)、發(fā)熱層(15)、煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、孔洞(19)、凹槽(20)，所述爐體(1)和爐膛蓋(3)通過(guò)鉸鏈(4)相連，所述爐體(1)還與爐膛蓋(3)通過(guò)爐栓(5)和爐銷(xiāo)(6)相連，所述爐體(1)包含保溫層(14)、發(fā)熱層(15)、爐膛(7)與煙氣室(16)，所述爐膛(7)上安插若干塊隔板(8)，所述隔板(8)上鏤空有若干孔洞(19)，所述隔板(8)上放置若干試件(9)，所述爐膛(7)和煙氣室(16)通過(guò)煙氣入口(17)相連，所述煙氣室(16)通過(guò)鼓風(fēng)口(12)和煙氣出口(18)與外界相連，所述爐體(1)通過(guò)電熱轉(zhuǎn)換裝置(10)和溫度傳感器(11)與溫度控制器(2)相連，所述溫度控制器(2)與電源插頭(13)相連。

為了提高本發(fā)明的綜合性能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施是：

爐膛(7)的形狀是馬蹄形，其頂面為圓弧拱頂，且爐膛壁上刻有若干個(gè)凹槽(20)，采用碳化硅或高鋁材料燒結(jié)而成。

發(fā)熱層(15)采用高溫電阻絲纏繞而成。

保溫層(14)為輕質(zhì)磚或硅棉氈材料。

隔板(8)采用碳化硅材料，其上孔洞(19)直徑約為10～15mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)本發(fā)明通過(guò)馬蹄形爐膛(7)的設(shè)計(jì)使?fàn)t膛內(nèi)能夠形成高溫循環(huán)氣流，使?fàn)t膛內(nèi)沒(méi)有溫差點(diǎn)，可以精準(zhǔn)控制爐膛內(nèi)的溫度。

(2)本發(fā)明通過(guò)帶孔洞(19)的隔板(8)，不僅使試件(9)均勻受熱，而且隔板(8)將爐膛(7)分為若干層，可以充分利用爐膛(7)內(nèi)的空間。

(3)本發(fā)明通過(guò)帶凹槽(20)的爐膛(7)，使隔板(8)與爐膛(7)有效的銜接，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要快速的進(jìn)行拆卸與安裝。

(4)本發(fā)明通過(guò)煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、鼓風(fēng)口(12)的設(shè)計(jì)，使?fàn)t膛內(nèi)的煙氣能夠及時(shí)排出室外，避免在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。

(5)本發(fā)明通過(guò)將煙氣出口(18)設(shè)置在煙氣室(16)的頂部，鼓風(fēng)口(12)設(shè)置在煙氣室(16)的后側(cè)壁，有利于氣體的流出。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置的正視圖；

圖3是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置的后視圖；

圖4是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置的剖面圖；

圖5是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置隔板(8)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置的實(shí)驗(yàn)原理圖；

示意圖中標(biāo)號(hào)：1、爐體；2、溫度控制器；3、爐膛蓋；4、鉸鏈；5、爐栓；6、爐銷(xiāo)；7、爐膛；8、隔板；9、試件；10、電熱轉(zhuǎn)換裝置；11、溫度傳感器；12、鼓風(fēng)口；13、電源插頭；14、保溫層；15、發(fā)熱層；16、煙氣室；17、煙氣入口；18、煙氣出口；19、孔洞；20、凹槽。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置，包括爐體(1)、溫度控制器(2)、爐膛蓋(3)、鉸鏈(4)、爐栓(5)、爐銷(xiāo)(6)、爐膛(7)、隔板(8)、試件(9)、電熱轉(zhuǎn)換裝置(10)、溫度傳感器(11)、鼓風(fēng)口(12)、電源插頭(13)、保溫層(14)、發(fā)熱層(15)、煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、孔洞(19)、凹槽(20)，所述爐體(1)和爐膛蓋(3)通過(guò)鉸鏈(4)相連，所述爐體(1)還與爐膛蓋(3)通過(guò)爐栓(5)和爐銷(xiāo)(6)相連，所述爐體(1)包含保溫層(14)、發(fā)熱層(15)、爐膛(7)與煙氣室(16)，所述爐膛(7)上安插若干塊隔板(8)，所述隔板(8)上鏤空有若干孔洞(19)，所述隔板(8)上放置若干試件(9)，所述爐膛(7)和煙氣室(16)通過(guò)煙氣入口(17)相連，所述煙氣室(16)通過(guò)鼓風(fēng)口(12)和煙氣出口(18)與外界相連，所述爐體(1)通過(guò)電熱轉(zhuǎn)換裝置(10)和溫度傳感器(11)與溫度控制器(2)相連，所述溫度控制器(2)與電源插頭(13)相連。

在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)的一種用于SHPB動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)的高溫加熱裝置，使用時(shí)將試件放入隔板(8)上，再一起放在爐膛(7)內(nèi)，并關(guān)閉爐膛蓋(3)。然后接通電源，通過(guò)溫度控制器(2)設(shè)置所需溫度，在加熱過(guò)程中，打開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)，加熱爐內(nèi)的煙氣在煙氣室(16)內(nèi)通過(guò)空氣循環(huán)經(jīng)煙氣出口(18)排出室外。

在本實(shí)施例中通過(guò)馬蹄形爐膛(7)的設(shè)計(jì)使?fàn)t膛內(nèi)能夠形成高溫循環(huán)氣流，使?fàn)t膛內(nèi)沒(méi)有溫差點(diǎn)，可以精確控制爐膛內(nèi)的溫度。

在本實(shí)施例中通過(guò)帶孔洞(19)的隔板(8)，不僅使試件(9)均勻受熱，而且隔板(8)將爐膛(7)分為若干層，可以充分利用爐膛(7)內(nèi)的空間，通過(guò)帶凹槽(20)的爐膛(7)，使隔板(8)與爐膛(7)有效的銜接，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要快速的進(jìn)行拆卸與安裝。

在本實(shí)施例中通過(guò)煙氣室(16)、煙氣入口(17)、煙氣出口(18)、鼓風(fēng)口(12)的設(shè)計(jì)，使?fàn)t膛內(nèi)的煙氣能夠及時(shí)排出室外，避免在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，煙氣出口(18)設(shè)置在煙氣室(16)的頂部，鼓風(fēng)口(12)設(shè)置在煙氣室(16)的后側(cè)壁，有利于氣體的流出。

需要指出的是，以上實(shí)施例只是本發(fā)明一部分，實(shí)例中所使用的數(shù)據(jù)和圖表僅用于說(shuō)明本方法的具體思路。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可輕易想到的變化或同等替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。