一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置制造方法及图纸

一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置涉及SHPB实验辅助装置领域，具体涉及一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置。包括上箱体、上盖板、螺旋金属管、下箱体、液氮金属导管、激光温度传感器、热电偶、液氮输送阀门、有机玻璃操控门、有机玻璃窗，上箱体与下箱体紧密贴合，螺旋金属管放置在上箱体内部，下箱体两侧有圆孔且底部有水槽，激光温度传感器与热电偶安置在下箱体侧壁。螺旋金属管浸没在液氮中加快降温速率。激光激光温度传感器与热电偶实时监测，提高实验精度。液氮输送阀门提高低温SHPB冲击实验的安全性。上箱体与下箱体均用隔温材料制作，避免操作人员低温受伤。通过有机玻璃窗和有机玻璃操控门方便观察。

A fast cooling device for low temperature SHPB dynamic impact test

A fast refrigeration device for low temperature SHPB dynamic impact test relates to the field of SHPB auxiliary device, in particular to a fast refrigeration device for low temperature SHPB dynamic impact test. Including upper box, upper cover plate, spiral metal pipe, lower box, liquid nitrogen metal conduit, laser temperature sensor, thermocouple, liquid nitrogen transfer valve, plexiglass control door, plexiglass window, the upper box and the lower box are closely connected, the spiral metal pipe is placed in the upper box, the lower box has round holes on both sides and water at the bottom. The laser temperature sensor and the thermocouple are placed on the side wall of the lower box body. The spiral metal tube is immersed in liquid nitrogen to accelerate the cooling rate. The laser temperature sensor and the thermocouple are monitored in real time to improve the accuracy of the experiment. Liquid nitrogen transfer valve improves the safety of low temperature SHPB impact test. The upper box and the lower box are all made of thermal insulation materials, so as to avoid operators from being injured at low temperature. The door is conveniently controlled through plexiglass windows and plexiglass.

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置
本专利技术涉及SHPB实验辅助装置领域，具体涉及一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置。
技术介绍
SHPB动态实验被广泛的应用于材料的性能研究，不过大部分都是停留在常温下的材料实验，但是低温工况同样存在，快速营造稳定的低温环境进行实验尤为重要。目前的制冷装置制冷效率不高，速度慢，难以达到较低的温度水平。在现有技术中，申请号为CN201320361378.5的中国技术专利“用于SHPB试验的低温保温装置”中提供的装置依靠冷却液围绕SHPB杆进行降温和保温，降温效率不高，冷却速度缓慢，难以达到较低的温度水平。申请号为CN201610162176.6的中国专利技术专利“一种制冷设备的制冷控制方法、控制装置及制冷设备”中提供了一种制冷控制方法，控制方法较为复杂，未明确提出装置的构造，并不适用于SHPB实验条件。申请号为CN201610509345.9的中国专利技术专利“插槽式降温结构”中所提供的装置是针对人体头部进行降温的，难以满足SHPB对较低温度的要求，降温结构不能和SHPB实验设备进行匹配。申请号为CN02110664.9的中国专利技术专利“深度制冷方法及其装置”中提供的装置是采用精蒸馏方法，利用较为复杂的循环系统实现环境降低温度的效果，但装置结构复杂、体积庞大，难以与SHPB实验设备进行匹配。申请号为CN201610372903.1的中国专利技术专利“制冷设备的化霜控制方法、装置及制冷设备”中提供了一种复杂的霜化控制方法，控制方法较为复杂，未明确提出装置的构造，并不能进行较宽温度范围的制冷，并不满足SHPB实验的条件与设备。综上所述，现有技术中存在制冷装置无法同时解决适用于SHPB实验条件且制冷效率高，速度快，制冷温度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能快速制冷，又能精准地实时监控实验试件与环境温度，提高实验精度，操作简单，可与SHPB实验系统相配套，制冷效果好，制冷效率高，结构简单的SHPB动态冲击实验快速均匀制冷的装置。一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置，包括上箱体1、上盖板2、螺旋金属管3、下箱体4、液氮金属导管5、激光温度传感器6、热电偶7液氮输送阀门8、有机玻璃操控门9、有机玻璃窗10。所述上盖板2位于上箱体1之上，中间镶嵌有机玻璃窗10；所述上箱体1与下箱体4紧密贴合，并密封连接，上箱体1与下箱体4均用隔温材料制作；所述螺旋金属管3放置在上箱体1内部，上箱体1包含三处导管孔，螺旋金属管3进气端由侧壁上的孔连接至外部氮气罐，螺旋金属管3出气端由上箱体1底部导管孔连接至下箱体4；上箱体1底部另一处导管孔连接液氮金属导管5，液氮金属导管5另一端连接至下箱体4，并正对下箱体4内部水槽，液氮金属导管5上安装有液氮输送阀门8。所述下箱体4两侧有圆孔；激光温度传感器6与热电偶7安置在下箱体4同一侧壁，三个激光温度传感器6位置正对待测试试件以及试件两侧入射杆与透射杆杆端，热电偶7测头置于下箱体4内部；有机玻璃操控门9通过滑轨镶嵌在下箱体4侧面。通过上盖板2上镶嵌的有机玻璃窗10可观察上箱体1中液氮消耗情况，保证液氮浸没螺旋金属管3，根据情况随时添加液氮；通过激光温度传感器6与热电偶7实时监测试件、入射杆与透射杆杆端以及下箱体4内气体温度；通过有机玻璃操控门9可观察下箱体4水槽中液氮的消耗情况，根据情况操控液氮输送阀门8调整；有机玻璃操控门9可以打开，用于手动安装试件或调整试件位置。本专利技术的有益效果在于：螺旋金属管3浸没在液氮中，氮气经过螺旋金属管3后迅速降温，通入到下箱体4中的低温氮气不但能降低下箱体4内温度，还能加速水槽中液氮的挥发，进一步加快降温速率。激光激光温度传感器6与热电偶7实时监测试件、入射杆与透射杆杆端以及下箱体4内气体温度，提高实验精度。设有专门的液氮输送阀门8来操控液氮注入的开启和闭合，避免操作人员无意间接触到液氮，提高低温SHPB冲击实验的安全性。上箱体1与下箱体4均用隔温材料制作，避免操作人员接触到温度过低的金属部件受伤。通过有机玻璃窗10和有机玻璃操控门9可分别观察上箱体1与下箱体4内部情况以及液氮使用情况，以便随时对实验装置进行调整。透过机玻璃操控门9可对试件进行拍摄，方便实验影视资料的收集。附图说明图1是低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置示意图。图2是低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置后视图。图3是低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置主视图。图4是低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置俯视图。图5是装置内部结构右视图图。图6A是上箱体1的结构俯视图，图6B是上箱体1的结构示意图。图7是上盖板2和有机玻璃窗10的结构示意图。图8是螺旋金属管3的结构示意图。图9是激光温度传感器6的结构示意图。图10是有机玻璃操控门9的结构示意图。图11是下箱体4的结构示意图。附图中标记说明如下：1、上箱体，2、上盖板，3、螺旋金属管，4、下箱体，5、液氮金属导管，6、激光温度传感器，7、热电偶，8、液氮输送阀门，9、有机玻璃操控门，10、有机玻璃窗，11、液氮输送阀门安装位置，12、激光温度传感器安装位置，13、热电偶安装位置，14、有机玻璃操控门安装位置，15、水槽，16、SHPB杆，17、出气孔，18、激光温度传感器示数。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。参见附图1、2、3，一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置，包括上箱体1、上盖板2、螺旋金属管3、下箱体4、液氮金属导管5、激光温度传感器6、热电偶7、液氮输送阀门8、有机玻璃操控门9、有机玻璃窗10等部件。本专利技术装置在不工作时，上盖板2关闭，液氮输送阀门8、激光温度传感器6与热电偶7、有机玻璃操控门9均处于关闭状态，下箱体4中水槽内没有液氮。使用时，将制冷装置对应安装在SHPB入射杆与透射杆连接处，螺旋金属管3进气端连接氮气罐，提前将试件安装好。先打开激光温度传感器6与热电偶7以便监控温度。打开上盖板2，注入液氮并使液氮浸没螺旋金属管3，关闭上盖板减少上箱体1中液氮的挥发。打开液氮输送阀门8向下箱体4中的水槽内注入液氮，透过有机玻璃操控门9观察水槽内部以免液氮漫出水槽，注入适量液氮后关闭液氮输送阀门8。打开氮气控制阀门向下箱体4中通入氮气，由于氮气经过上箱体1内部浸没在液氮中的螺旋金属管3后迅速变为低温状态，使下箱体4内部空气温度降低。同时氮气的通入使下箱体4内气体循环加快，更为猛烈的促使水槽中液氮快速挥发，让温度迅速降低。通过激光温度传感器6和热电偶7实时监测下箱体4内部空气、试件以及入射杆和透射杆杆端温度，根据情况通过氮气罐的阀门调节氮气输送速度。待下箱体4内各部分温度达到实验要求时进行试验。实验现象通过有机玻璃操控门9进行观察和采集。若试验材料需要在特定低温下保存，则需要先将下箱体4内部各部分温度降低至所需求温度，然后通过有机玻璃操控门9安装试件。使用结束后，打开上盖板2余有机玻璃操控门9，待内部剩余液氮挥发干净后整理装置，调整各部分至初始状态。一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置属于SHPB实验辅助领域的专利技术装置，该装置旨在通过低温氮气加速低温箱内部液氮挥发，快速降低试件与试件两侧杆端及空间内气体温度，营造可控的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置，包括上箱体(1)、上盖板(2)、螺旋金属管(3)、下箱体(4)、液氮金属导管(5)、激光温度传感器(6)、热电偶(7)、液氮输送阀门(8)、有机玻璃操控门(9)、有机玻璃窗(10)，其特征在于：所述上箱体(1)与下箱体(4)紧密贴合，所述上盖板(2)中间镶嵌有机玻璃窗(10)，所述螺旋金属管(3)放置在上箱体(1)内部，所述下箱体(4)两侧有圆孔且底部有水槽，所述有机玻璃操控门(9)位于下箱体(4)一侧，所述激光温度传感器(6)与热电偶(7)安置在下箱体(4)侧壁。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置，包括上箱体(1)、上盖板(2)、螺旋金属管(3)、下箱体(4)、液氮金属导管(5)、激光温度传感器(6)、热电偶(7)、液氮输送阀门(8)、有机玻璃操控门(9)、有机玻璃窗(10)，其特征在于：所述上箱体(1)与下箱体(4)紧密贴合，所述上盖板(2)中间镶嵌有机玻璃窗(10)，所述螺旋金属管(3)放置在上箱体(1)内部，所述下箱体(4)两侧有圆孔且底部有水槽，所述有机玻璃操控门(9)位于下箱体(4)一侧，所述激光温度传感器(6)与热电偶(7)安置在下箱体(4)侧壁。2.根据权利要求1所述的一种用于低温SHPB动态冲击实验的快速制冷装置，其特征在于：所述上箱体(1)包含三处导管孔，螺旋金属管(3)进气端由上箱体(1)侧壁上的孔连接至外部氮气罐，螺旋金属管(3)出气端由上箱体(1)底部导管孔连接至下箱体(4)，所述上箱体(1)底部另一处导管孔连接液氮金属导管(5)，液氮金属导管(5)另一端连接至下箱体(4)，并正对下箱体(4)内部水槽。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唱忠良，张冰，邹广平，焦凯，李瑶琳，刘海龙，那欣宇，刘松，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23