專利名稱：可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)彈性性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)壓縮彈簧弾性性能測(cè)試裝置，特別涉及一種測(cè)試壓縮彈簧在溫區(qū)為室溫至-268°C環(huán)境下弾性性能的裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，低溫裝置的應(yīng)用越來(lái)越廣，在這些裝置中所使用的彈簧的弾性系數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定，對(duì)彈簧的設(shè)計(jì)、使用有著重要作用。特別是形狀記憶合金彈簧，它是在不同的溫度條件下工作的，測(cè)試其弾性性能時(shí)需要將測(cè)試環(huán)境控制在使用的低溫環(huán)境下。由于彈簧的尺寸較小，采用ー套低溫制冷系統(tǒng)，提供測(cè)試環(huán)境，并不現(xiàn)實(shí)。另外一方面，彈簧彈性性能測(cè)試時(shí)，必須要測(cè)試彈簧的形變量和彈簧力，無(wú)論是位移傳感器還是カ傳感器都不適宜暴露在低溫環(huán)境中。申請(qǐng)?zhí)枮?00710120292.2的發(fā)明專利，提供了一種采用液氮為エ質(zhì)測(cè)試彈簧低溫弾性性能的裝置，但這ー裝置難以將彈簧穩(wěn)定在某ー測(cè)試溫度。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的技木，即可以在寬低溫范圍(常溫至_268°C或_196°C )連續(xù)調(diào)節(jié)彈簧的溫度，又可以將彈簧維持在寬低溫范圍的某ー個(gè)溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可在一個(gè)很寬的低溫區(qū)(室溫以下，直至-268°C)測(cè)試壓縮彈簧弾性性能的裝置，采用這一裝置即可以在寬低溫范圍(常溫至_268°C或-196°C)連續(xù)調(diào)節(jié)彈簧的溫度，又可以將彈簧維持在寬低溫范圍的某ー個(gè)溫度點(diǎn)，并可以根據(jù)需要控制彈簧的降溫或升溫速率，而且操作簡(jiǎn)單、可靠性高。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:ー種可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)弾性性能的裝置，包括放置被測(cè)彈簧的彈簧腔以及被測(cè)彈簧的彈簧力、形變的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧腔設(shè)置在一個(gè)冷阱內(nèi)，該冷阱從外至內(nèi)依次為絕熱層、低溫腔、彈簧腔，彈簧腔置于低溫腔內(nèi)的上部，并與低溫腔隔離，彈簧腔內(nèi)壁面裝有測(cè)溫?zé)犭娕迹蜏厍辉O(shè)有連通低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)的入口和出口，絕熱層包裹在低溫腔的外部，絕熱層與低溫腔之間設(shè)置有填充空氣或真空的絕熱夾層。上述方案中，所述的低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)包括ー個(gè)液體噴射器和ー個(gè)氣體噴射器，所述低溫腔的入ロ穿過(guò)絕熱層與液體噴射器出ロ連接，低溫腔的出ロ穿過(guò)絕熱層與氣體噴射器吸氣ロ連接；液體噴射器有兩個(gè)輸入ロ，一個(gè)通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制輸入的常溫高壓氣體，另ー個(gè)抽吸液氮或液氦，出口形成設(shè)定溫度的混合氣進(jìn)入低溫腔入口 ；氣體噴射器也有兩個(gè)輸入口，一個(gè)通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制輸入的常溫高壓氣體，另ー個(gè)抽吸從低溫腔出口流出的混合氣體由出ロ排出，保證液體噴射器出ロ的混合低溫氣體能始終在冷阱內(nèi)通暢。所述夾層為單層或多層。所述測(cè)試系統(tǒng)包括觸桿，觸桿的前端垂直對(duì)著彈簧腔內(nèi)的被測(cè)彈簧，觸桿的后端通過(guò)ー個(gè)絕熱棒連接カ傳感器，力傳感器與一個(gè)拐臂支架的直臂連接，拐臂支架的橫臂上設(shè)置ー個(gè)位移傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，低溫エ質(zhì)的流動(dòng)采用噴射器驅(qū)動(dòng)，低溫管路部分無(wú)無(wú)動(dòng)部件，低溫腔的溫度連續(xù)可調(diào)。若采用液氮為低溫エ質(zhì)，則可在常溫與_196°C之間連續(xù)可調(diào)，亦可實(shí)現(xiàn)從常溫至液氮之間連續(xù)、穩(wěn)定、快速地降溫或升溫；若采用液氦為エ質(zhì)，則可實(shí)現(xiàn)常溫至-268 °C之間的溫度控制。本發(fā)明可用于測(cè)試記憶合金彈簧的溫度在常溫和低溫(_196°C或-268°C)之間連續(xù)降低或連續(xù)上升過(guò)程中的弾性性能，亦可以將彈簧穩(wěn)定在常溫和低溫(-196°C或_268°C )之間某個(gè)溫度下測(cè)試其弾性性能，以滿足這種彈簧在航空器、航天器或低溫設(shè)備上的使用環(huán)境要求。


圖1為本發(fā)明實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施方式冷阱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。本發(fā)明用下述實(shí)施方式舉例說(shuō)明，本發(fā)明包含但不限于下述具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，一種壓縮彈簧彈性性能低溫測(cè)試裝置，由冷阱3、低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)和弾性測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成，其中，低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)的作用是向冷阱提供設(shè)定溫度的低溫エ質(zhì)，配氣系統(tǒng)中除了氣體調(diào)節(jié)閥1，無(wú)其它動(dòng)部件。冷阱的作用是提供一個(gè)可以放置測(cè)試彈簧7的低溫環(huán)境，冷阱內(nèi)無(wú)動(dòng)部件。彈性測(cè)試系統(tǒng)的作用是測(cè)量彈簧的弾性性能，主要包括探測(cè)彈簧カ的力傳感器10和探測(cè)彈簧形變的位移傳感器12。低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)包括ー個(gè)液體噴射器2和一個(gè)氣體噴射器4 ;液體噴射器由常溫高壓(室溫、3 12bar)氣體A (氮?dú)?、氦氣或其它干燥氣體)驅(qū)動(dòng)，抽吸低溫液體エ質(zhì)(如液氮或液氦)B混合后，形成設(shè)定溫度的混合氣供給冷阱3 ;改變液體噴射器2氣體輸入管路上調(diào)節(jié)閥I的開(kāi)度，可調(diào)節(jié)輸入氣體的氣量和抽吸的低溫エ質(zhì)的流量，從而控制混合氣體的溫度。氣體噴射器也由常溫高壓氣體A驅(qū)動(dòng)，安裝在冷阱出ロ，用于抽吸從冷阱流出的混合氣體，保證液體噴射器2出ロ的混合低溫氣體能順利進(jìn)入冷阱3。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體噴射器氣體輸入管路上調(diào)節(jié)閥I的開(kāi)度，可調(diào)節(jié)通過(guò)冷阱的混合氣體流量。參見(jiàn)圖2，冷阱從外至內(nèi)包括外部絕熱層13、低溫腔14、彈簧腔6，彈簧腔在低溫腔的上部，形狀如無(wú)蓋水桶。在彈簧腔內(nèi)壁面裝有測(cè)溫?zé)犭娕?5 ;低溫腔設(shè)有低溫氣體入口16和出ロ 17，入口通過(guò)絕熱層與液體噴射器出ロ連接，出ロ通過(guò)絕熱層與氣體噴射器吸氣ロ連接。彈簧腔內(nèi)放置測(cè)試彈簧7，彈簧腔與低溫腔之間形成密閉空間，彈簧腔與低溫腔不連通。低溫腔和彈簧腔的腔壁材料可用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，如銅，絕熱層13包裹在低溫腔的外部，采用絕熱材料，如聚四氟こ烯，以減少冷阱的熱損失。絕熱層13與低溫腔14之間可以設(shè)置夾層5，若采用液氮為低溫エ質(zhì)，夾層5中填充空氣；若采用液氦為低溫エ質(zhì)，夾層5可采用多層真空結(jié)構(gòu)絕熱。結(jié)合圖1、圖2，彈性測(cè)試系統(tǒng)包括觸桿8，觸桿8的前端垂直對(duì)著彈簧腔內(nèi)的測(cè)試彈簧，觸桿8的后端通過(guò)ー個(gè)絕熱棒9連接カ傳感器10，力傳感器與拐臂支架11的直臂連接，拐臂支架11的橫臂上設(shè)置一個(gè)位移傳感器12。測(cè)試時(shí)，通過(guò)支架11上下移動(dòng)カ傳感器10，使觸桿8接觸到彈簧7即可實(shí)現(xiàn)位移與弾性力的測(cè)試。所有傳感器均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 相連，可保證傳感器一旦接觸到彈簧7后記錄有效數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.ー種可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)弾性性能的裝置，包括放置被測(cè)彈簧的彈簧腔以及被測(cè)彈簧的彈簧力、形變的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧腔設(shè)置在一個(gè)冷阱內(nèi)，該冷阱從外至內(nèi)依次為絕熱層、低溫腔、彈簧腔，彈簧腔置于低溫腔內(nèi)的上部，并與低溫腔隔離，彈簧腔內(nèi)壁面裝有測(cè)溫?zé)犭娕迹蜏厍辉O(shè)有連通低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)的入口和出口，絕熱層包裹在低溫腔的外部，絕熱層與低溫腔之間設(shè)置有填充空氣或真空的絕熱夾層。
2.如權(quán)利要求1所述的可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)弾性性能的裝置，其特征在于，所述的低溫エ質(zhì)配氣系統(tǒng)包括ー個(gè)液體噴射器和ー個(gè)氣體噴射器，所述低溫腔的入ロ穿過(guò)絕熱層與液體噴射器出ロ連接，低溫腔的出口穿過(guò)絕熱層與氣體噴射器吸氣ロ連接；液體噴射器有兩個(gè)輸入口，一個(gè)通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制輸入的常溫高壓氣體，另ー個(gè)抽吸液氮或液氦，出口形成設(shè)定溫度的混合氣進(jìn)入低溫腔入ロ ；氣體噴射器也有兩個(gè)輸入ロ，ー個(gè)通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制輸入的常溫高壓氣體，另ー個(gè)抽吸從低溫腔出口流出的混合氣體由出口排出，保證液體噴射器出ロ的混合低溫氣體能始終在冷阱內(nèi)通暢。
3.如權(quán)利要求1所述的可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)弾性性能的裝置，其特征在于，所述夾層為單層或多層。
4.如權(quán)利要求2所述的可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)弾性性能的裝置，其特征在干，所述測(cè)試系統(tǒng)包括觸桿，觸桿的前端垂直對(duì)著彈簧腔內(nèi)的被測(cè)彈簧，觸桿的后端通過(guò)ー個(gè)絕熱棒連接カ傳感器，力傳感器與一個(gè)拐臂支架的直臂連接，拐臂支架的橫臂上設(shè)置ー個(gè)位移傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可測(cè)試彈簧在寬低溫區(qū)彈性性能的裝置，包括放置被測(cè)彈簧的彈簧腔以及被測(cè)彈簧的彈簧力、形變的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧腔設(shè)置在一個(gè)冷阱內(nèi)，該冷阱從外至內(nèi)依次為絕熱層、低溫腔、彈簧腔，彈簧腔置于低溫腔內(nèi)的上部，并與低溫腔隔離，低溫腔設(shè)有連通低溫工質(zhì)配氣系統(tǒng)的入口和出口，絕熱層包裹在低溫腔的外部，絕熱層與低溫腔之間設(shè)置有填充空氣或真空的絕熱夾層。
文檔編號(hào)G01M5/00GK103115743SQ20131004438
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者吳偉烽, 謝佳, 聶娟, 馮全科 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)