一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统，包括氮气保护系统、低温环境模拟系统和疲劳试验机本体。低温液氮经汽化器、再热器处理后成为高温氮气和低温氮气，一方面，高温氮气充满氮气保护外壳内部的封闭空间，保证试验环境温度始终处于0℃以上，并保持微正压状态，提供安全可靠的试验操作环境，确保试验设备运行的稳定和安全；另一方面，二者混合经恒温恒压氮气缓冲罐调温调压处理后，送入试件恒温控制室，控制低温试验时氮气的温度。相对于传统的常温下疲劳试验机试验，本发明专利技术可以营造低温环境，保护低温环境下试验设备和操作人员的安全，排除低温试验产生的安全隐患。患。患。

【技术实现步骤摘要】
一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统


[0001]本专利技术涉及材料力学领域，具体为一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统。

技术介绍

[0002]随着机械工业的发展，许多产品和零部件的温度、功率、重量等要求越来越高，其性能要求也提到了重要的位置，这就促使许多产品和零部件的力学性能试验得到了很大的发展。例如，通过强度试验、疲劳试验等试验可以测试产品和零部件的力学性能参数（如产品和零部件拉断时所承受的最大载荷、抗拉强度、屈服强度、疲劳强度等），分析材料或者产品失效原因，提出改善产品或材料性能的结论。
[0003]疲劳试验机可以做测定金属、合金材料及其构件力学性能的试验，它的特点是可以实现高负荷、高频率、低消耗，从而缩短试验时间，降低试验费用。由于现有试验条件的限制，疲劳试验机大多测试常温环境下金属、合金材料及其构件的力学性能，较少测量其在低温环境下的力学性能。目前，低温环境下的疲劳试验机试验存在着低温环境营造并精确控制温度和低温导致的安全隐患两大难题。低温环境营造并精确控制温度是指，在低温试验中，疲劳试验机工作区域内的试件需要确保在一个恒定的低温范围内进行试验，需要确保温度的精准度以及试验的可靠性。低温导致的安全隐患是指，在低温环境下的试验，由于低温温度的影响，会对试验设备造成低温损坏以及对操作人员造成很大的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对疲劳试验机试验存在着的低温环境营造并精确控制温度和低温导致的安全隐患两大技术中的问题，提供一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统。该系统主要由氮气保护系统、低温环境模拟系统以及疲劳试验机本体三部分组成，使疲劳试验机既可以完成常温下的金属、合金材料及其构件的性能试验，也能完成低温下的金属、合金材料及其构件的性能试验。该系统能营造疲劳试验机低温环境，并精准地控制疲劳试验机低温试验时试件工作区域内的低温温度，使低温温度保持在试验所需要的恒定低温温度范围内。同时，该系统又能保护疲劳试验机等设备和操作人员的安全问题，解决低温环境试验时产生的安全隐患。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统，包括氮气保护系统、低温环境模拟系统、疲劳试验机本体。
[0006]低温环境模拟系统包括低温液氮罐1、汽化器2、再热器3、试件恒温控制室7、恒温恒压氮气缓冲罐5、恒温恒压控制回路4、电动调节阀12、电动调节阀13、电动调节阀14、温度传感器15、压力传感器16。氮气保护系统包括氮气保护外壳9、内部环境温度控制回路6、高温氮气喷口17、电动调节阀11、温度传感器15、压力传感器16和氮气排放口。疲劳试验机本体包括疲劳试验机8和试验操作平台10。
[0007]低温环境模拟系统中，低温液氮罐1输送的低温液氮经汽化器2、再热器3处理后成
为高温氮气和低温氮气，二者混合经恒温恒压氮气缓冲罐5调温调压处理后，送入试件恒温控制室7。氮气保护系统中，再热器3输送的高温氮气充满氮气保护外壳9内部的封闭空间，氮气通过氮气排放口自然排出。
[0008]具体的，试件恒温控制室7溢出的低温氮气与高温氮气喷口17输送的高温氮气，在氮气保护外壳9内部形成氮气微环境，其温度和压力受内部环境温度控制回路6控制。
[0009]具体的，温度传感器15和压力传感器16向内部环境温度控制回路6传递温度和压力的电流信号，根据负反馈调节，内部环境温度控制回路6调节电动调节阀11输送的高温氮气流量，使氮气微环境内温度始终高于0℃，并处于微正压状态。
[0010]具体的，温度传感器15和压力传感器16向恒温恒压控制回路4传递温度和压力的电流信号，根据负反馈调节，恒温恒压控制回路4调节电动调节阀12和电动调节阀13，控制输送的高温和低温氮气流量，使恒温恒压氮气缓冲罐5内的氮气达到试验所需要的温度并保持相对稳定。
[0011]具体的，低温液氮罐1内的液氮温度保持在
‑
196℃以下，确保低温液氮罐1的保温效果良好，输送液氮时保证足够的压力和流量。
[0012]具体的，通过内部环境温度控制回路6和温度传感器15调节氮气微环境内氮气温度，使氮气排放口排出的氮气温度不高于室外环境温度，提高系统能源利用率，有效节能。
[0013]本专利技术的有益效果是：1）本专利技术提供的一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统包括氮气保护系统、低温环境模拟系统、疲劳试验机本体三部分，可以确保疲劳试验机低温试验保护系统整体运行工况的稳定；2）本专利技术提供的氮气保护系统可以有效地保护试验设备和操作人员的安全，排除低温环境下试验产生的安全隐患；3）本专利技术提供的低温环境模拟系统可以营造疲劳试验机低温环境，并通过控制低温氮气的流量、温度、时间等达到低温试验时所需要的试验要求；4）本专利技术专利的应用会大大促进国家对于金属、合金材料及其构件低温环境下力学性能的相关研究。
附图说明
[0014]图1为本专利技术整体结构连接示意图；图2为本专利技术整体结构连接示意图中疲劳试验机部分的详细示意图。
[0015]图中：1、低温液氮罐2、汽化器3、再热器4、恒温恒压控制回路5、恒温恒压氮气缓冲罐6、内部环境温度控制回路7、试件恒温控制室8、疲劳试验机9、氮气保护外壳10、试验操作平台11、电动调节阀112、电动调节阀213、电动调节阀314、电动调节阀415、温度传感器16、压力传感器17、高温氮气喷口。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0017]如附图1和图2所示，一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统，包括氮气保护系统、低温环境模拟系统、疲劳试验机本体。
[0018]低温环境模拟系统包括低温液氮罐1、汽化器2、再热器3、恒温恒压控制回路4、恒温恒压氮气缓冲罐5、试件恒温控制室7、电动调节阀12、电动调节阀13、电动调节阀14、温度传感器15、压力传感器16。
[0019]氮气保护系统包括内部环境温度控制回路6、氮气保护外壳9、电动调节阀11、温度传感器15、压力传感器16、高温氮气喷口17。
[0020]疲劳试验机本体包括疲劳试验机8、试验操作台10。
[0021]本实例以低温金属疲劳损伤断裂试验为例。
[0022]本实例提供的一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统的工作原理和工作过程如下：为了满足不同试验类型和试验低温温度的需求，低温模拟系统可以营造疲劳试验机低温环境，并具体设置送入试件恒温控制室7内低温氮气的温度和时间。低温液氮罐1输送低温液氮（
‑
196℃）进入汽化器2进行汽化，汽化后的低温氮气一部分进入再热器3加热为高温氮气（温度为45℃），另一部分低温氮气与高温氮气混合后给恒温恒压氮气缓冲罐5供气。恒温恒压氮气缓冲罐5对混合氮气调温调压，温度传感器15和压力传感器16向恒温恒压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统，其特征在于，建立低温环境模拟系统和氮气保护系统，营造低温环境，保护低温环境下试验设备和操作人员的安全；所述一种疲劳试验机低温环境营造及保护系统由氮气保护系统、低温环境模拟系统和疲劳试验机本体三部分组成；所述低温环境模拟系统包括低温液氮罐（1）、汽化器（2）、再热器（3）、试件恒温控制室（7）、恒温恒压氮气缓冲罐（5）、恒温恒压控制回路（4）、电动调节阀（12）、电动调节阀（13）、电动调节阀（14）、温度传感器（15）、压力传感器（16）；低温液氮罐（1）输送的低温液氮经汽化器（2）、再热器（3）处理后成为高温氮气和低温氮气，二者混合经恒温恒压氮气缓冲罐（5）调温调压处理后，送入试件恒温控制室（7）；所述氮气保护系统包括氮气保护外壳（9）、内部环境温度控制回路（6）、高温氮气喷口（17）、温度传感器（15）、压力传感器（16）和氮气排放口；高温氮气喷口（17）输送的高温氮气充满氮气保护外壳（9...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻宏强，王圣寻，谢越，丁瑞祥，王舜泽，李安英，陈海亮，罗新梅，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：