快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及材料力學(xué)性能測試設(shè)備，旨在提供一種快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置。該裝置包括呈倒置桶狀的環(huán)境箱體，只在底部設(shè)開口端；與該開口端相對地設(shè)有環(huán)境箱密封座；環(huán)境箱密封座的中心處設(shè)置貫穿的通孔，加載桿通過通孔伸入至環(huán)境箱體內(nèi)部；環(huán)境箱體的開口端和環(huán)境箱密封座的外緣均具有水平向外延伸的等距間隔布置的嚙合齒；該裝置還包括一個環(huán)狀的齒嚙式卡箍，其內(nèi)側(cè)設(shè)有等距間隔布置的嚙合齒，且與環(huán)境箱體開口端和環(huán)境箱密封座的外緣的嚙合齒相互配合，實現(xiàn)嚙合卡接。本實用新型通過在環(huán)境箱體設(shè)置控溫夾套，控制環(huán)境箱內(nèi)高壓氣體的溫度，使能夠測試溫度對材料抗氫脆性能的影響；采用齒嚙式卡箍快開結(jié)構(gòu)，裝拆快速方便。
【專利說明】快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于材料力學(xué)性能測試設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及一種快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]高壓儲氫設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、壓縮能耗低、充放速度快，是目前占絕對主導(dǎo)地位的氫能儲存方式。然而，在高壓氫氣環(huán)境下長期工作，材料的耐久性會因氫脆而下降，可能導(dǎo)致高壓氫系統(tǒng)零部件突然失效，甚至引發(fā)爆炸事故。且隨著儲氫壓力的升高，這一問題更加突出。為確保高壓氫系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定、可靠地運行，必須對材料在氫氣環(huán)境下的使用耐久性進行測試和評估。此外，高壓儲氫容器在工作過程中其溫度并非始終保持在常溫，因此高壓氫氣環(huán)境耐久性測試裝置須具備不同溫度下的試驗功能，方可真實獲得溫度對材料氫脆敏感性的影響。
[0003]目前，高壓氫氣環(huán)境下材料力學(xué)性能測試設(shè)備常采用在現(xiàn)有試驗機主機上對接高壓氫環(huán)境箱的方式，該類設(shè)備大部分僅能進行常溫高壓氫氣環(huán)境下的力學(xué)性能測試。然而，對于高壓氫環(huán)境箱需要解決以下兩個問題:
[0004](I)隨著測試壓力的增高，試驗設(shè)備逐漸變得龐大，采用傳統(tǒng)的螺栓法蘭結(jié)構(gòu)裝拆耗時耗力，增加試驗人員的操作難度，降低試驗效率；
[0005](2)由于材料應(yīng)用的氫環(huán)境溫度范圍不斷拓寬，迫切需要研宄溫度對于材料氫脆的影響規(guī)律，因此，對試驗機高壓氫環(huán)境箱內(nèi)的氣體溫度進行控制是亟待解決的問題。
[0006]目前，針對問題(1)，雖然已經(jīng)有文獻采用快開結(jié)構(gòu)降低操作難度，如ZL2011102592522測試高壓氫氣環(huán)境下材料耐久性的試驗機采用了插銷式快開結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)快速裝拆。但已有文獻采用的快開結(jié)構(gòu)對加工精度要求高，加工較困難，而環(huán)境箱內(nèi)高壓會引起插銷變形，進而不利于裝拆，且插銷本身削弱了箱體筒節(jié)的強度，特別是為抵抗插銷變形采用較粗直徑插銷時會更加嚴重。針對問題(2)，尚無相關(guān)文獻提出解決方案。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置。
[0008]為解決技術(shù)問題，本實用新型的解決方案是:
[0009]提供一種快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置，包括環(huán)境箱體，環(huán)境箱體呈倒置的桶狀，只在底部設(shè)開口端；與該開口端相對地設(shè)有環(huán)境箱密封座；環(huán)境箱密封座的中心處設(shè)置貫穿的通孔，加載桿通過通孔伸入至環(huán)境箱體內(nèi)部；環(huán)境箱體的開口端和環(huán)境箱密封座的外緣均具有水平向外延伸的等距間隔布置的嚙合齒；該裝置還包括一個環(huán)狀的齒嚙式卡箍，其內(nèi)側(cè)設(shè)有等距間隔布置的嚙合齒，且與前述環(huán)境箱體開口端和環(huán)境箱密封座的外緣的嚙合齒相互配合，實現(xiàn)嚙合卡接。
[0010]本實用新型中，所述環(huán)境箱密封座的底部設(shè)有環(huán)形的環(huán)境箱支座，通過螺釘實現(xiàn)固定連接。
[0011]本實用新型中，所述環(huán)境箱密封座的上表面具有凸臺結(jié)構(gòu)，該凸臺結(jié)構(gòu)與環(huán)境箱體開口端的形狀相配合以實現(xiàn)環(huán)境箱體的密封。
[0012]本實用新型中，所述環(huán)境箱體的外部設(shè)置控溫夾套(實現(xiàn)對環(huán)境箱溫度的控制)，通過銷釘實現(xiàn)固定連接；控溫夾套外接熱媒或者冷媒的進出管路，并由控溫夾套密封件實現(xiàn)密封(無需焊接)。
[0013]本實用新型中，所述的嚙合齒均在其齒根處采用U型槽圓角過渡結(jié)構(gòu)(相對于傳統(tǒng)的直接圓角過渡結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)增加了嚙合齒間的有效接觸面積，更有效地改善齒根應(yīng)力分布，提高其疲勞使用壽命)。
[0014]本實用新型中，所述齒嚙式卡箍內(nèi)側(cè)的上緣和下緣均具有水平向內(nèi)延伸的結(jié)構(gòu)，該上緣和下緣的間距與環(huán)境箱體的開口端和環(huán)境箱密封座的外緣的厚度之和相等；該上緣和下緣的結(jié)構(gòu)形式是下述的任意一種:
[0015](I)上緣是等距間隔布置的嚙合齒，下緣是環(huán)形卡口 ；或
[0016](2)下緣是等距間隔布置的嚙合齒，上緣是環(huán)形卡口 ；或
[0017](3)上緣和下緣均為等距間隔布置的嚙合齒，且上緣和下緣的嚙合齒在垂直方向上的位置是一致的。
[0018]本實用新型的有益效果在于:
[0019]本實用新型通過在環(huán)境箱體設(shè)置控溫夾套，控制環(huán)境箱內(nèi)高壓氣體的溫度，使能夠測試溫度對材料抗氫脆性能的影響；采用齒嚙式卡箍快開結(jié)構(gòu)，裝拆快速方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為齒嚙式卡箍俯視示意圖；
[0022]圖3為環(huán)境箱體開口端剖面示意圖；
[0023]圖4為環(huán)境箱密封座剖面示意圖。
[0024]圖中的附圖標(biāo)記為:銷釘1、環(huán)境箱體2、控溫夾套3、控溫夾套密封件4、動密封件5、環(huán)境箱密封座6、齒嚙式卡箍7、環(huán)境箱支座8、加載桿9。

【具體實施方式】
[0025]本實施例中的快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置，包括環(huán)境箱體2。環(huán)境箱體2呈倒置的桶狀，只在底部設(shè)開口端；與該開口端相對地設(shè)有環(huán)境箱密封座6 ;環(huán)境箱密封座6的上表面具有凸臺結(jié)構(gòu)，該凸臺結(jié)構(gòu)與環(huán)境箱體2開口端的形狀相配合以實現(xiàn)環(huán)境箱體2的密封。環(huán)境箱密封座6的底部設(shè)有環(huán)形的環(huán)境箱支座8，通過螺釘實現(xiàn)固定連接。環(huán)境箱密封座6的中心處設(shè)置貫穿的通孔，加載桿9通過通孔伸入至環(huán)境箱體2的內(nèi)部；環(huán)境箱體2的外部設(shè)置控溫夾套3，通過銷釘I實現(xiàn)固定連接；控溫夾套3外接熱媒或者冷媒的進出管路，并由控溫夾套密封件4實現(xiàn)密封。
[0026]環(huán)境箱體2的開口端和環(huán)境箱密封座6的外緣均具有水平向外延伸的等距間隔布置的嚙合齒；該裝置還包括一個環(huán)狀的齒嚙式卡箍7，其內(nèi)側(cè)設(shè)有等距間隔布置的嚙合齒，且與前述環(huán)境箱體2開口端和環(huán)境箱密封座6的外緣的嚙合齒相互配合，實現(xiàn)嚙合卡接。各嚙合齒均在其齒根處采用U型槽圓角過渡結(jié)構(gòu)。
[0027]該裝置的使用方法:
[0028]安裝時:本實施例中的齒嚙式卡箍7內(nèi)側(cè)的上緣和下緣均具有水平向內(nèi)延伸的結(jié)構(gòu)，其中，上緣是等距間隔布置的嚙合齒、下緣是環(huán)形卡口，而間距則與環(huán)境箱體2的開口端和環(huán)境箱密封座6的外緣的厚度之和相等。將齒嚙式卡箍7的環(huán)形卡口一側(cè)在下放置在環(huán)境箱支座8上。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)齒嚙式卡箍7位置，使環(huán)境箱密封座6可通過齒嚙式卡箍7的齒隙放置到環(huán)境箱支座8上，調(diào)整環(huán)境箱密封座6位置后以螺釘將其固定在環(huán)境箱支座8上。安裝環(huán)境箱體2時，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)齒嚙式卡箍7，使環(huán)境箱體2可通過齒嚙式卡箍7的齒隙垂直下降放置到環(huán)境箱密封座6上，并與環(huán)境箱密封座6實現(xiàn)嚙合齒的完全重合。此時，旋轉(zhuǎn)齒嚙式卡箍7使其嚙合齒與環(huán)境箱體2、環(huán)境箱密封座6的嚙合齒相重合，由環(huán)形卡口和嚙合齒共同實現(xiàn)快速緊密接合。
[0029]拆卸時:旋轉(zhuǎn)齒嚙式卡箍7使其嚙合齒與環(huán)境箱體2、環(huán)境箱密封座6的嚙合齒完全錯開，垂直升起環(huán)境箱體2，實現(xiàn)快速拆卸。
[0030]控溫夾套3通過銷釘I在環(huán)境箱體2上固定，通過控溫夾套密封件4對其進行密封。通入控溫夾套3中的熱媒或者冷媒，通過環(huán)境箱體2的導(dǎo)熱作用實現(xiàn)與環(huán)境箱內(nèi)高壓氣體的熱交換，從而控制環(huán)境箱中高壓氣體的溫度。試驗過程中，加載桿9傳遞試驗機控制的載荷或位移到環(huán)境箱內(nèi)的試樣加載部分進行試驗。試驗機與試樣加載部分結(jié)構(gòu)可參照現(xiàn)有的試驗機和加載結(jié)構(gòu)。
[0031]以上所述，僅是本實用新型的一個實施案例而已，并非對本實用新型做任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施案例揭示如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容做出某些更動或修改而成為等同變化的等效實施案例。
[0032]例如，本實用新型快開結(jié)構(gòu)并不局限于圖示齒嚙式卡箍7的結(jié)構(gòu)，也可采取下述方式:
[0033](I)下緣是等距間隔布置的嚙合齒，上緣是環(huán)形卡口。
[0034]這種情況下，安裝時需先將環(huán)境箱體2、環(huán)境箱密封座6的嚙合齒完全對齊，旋轉(zhuǎn)齒嚙式卡箍7使其下緣的嚙合齒穿過環(huán)境箱體2、環(huán)境箱密封座6的齒隙放置到環(huán)境箱支座8上；然后，再旋轉(zhuǎn)齒嚙式卡箍7使其嚙合齒與環(huán)境箱體2、環(huán)境箱密封座6的嚙合齒相重合，由環(huán)形卡口和嚙合齒共同實現(xiàn)快速緊密接合。
[0035](3)上緣和下緣均為等距間隔布置的嚙合齒，且上緣和下緣的嚙合齒在垂直方向上的位置是一致的。
[0036]這種情況下的安裝就更靈活了，采用前述兩種安裝方式均可。
[0037]又例如，本實用新型并不限定箱體內(nèi)的介質(zhì)為高壓氫氣，同樣適用于硫化氫氣體、二氧化碳氣體、高壓天然氣、高壓氫氣和天然氣混合氣體、高壓氮氣、高壓氦氣、高壓氬氣等環(huán)境下材料的耐久性試驗。
[0038]但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施案例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種快開式可控溫的高壓氫氣環(huán)境的材料試驗裝置，包括環(huán)境箱體；其特征在于，所述環(huán)境箱體呈倒置的桶狀，只在底部設(shè)開口端；與該開口端相對地設(shè)有環(huán)境箱密封座；環(huán)境箱密封座的中心處設(shè)置貫穿的通孔，加載桿通過該通孔伸入至環(huán)境箱體內(nèi)部；環(huán)境箱體的開口端和環(huán)境箱密封座的外緣均具有水平向外延伸的等距間隔布置的嚙合齒；該裝置還包括一個環(huán)狀的齒嚙式卡箍，其內(nèi)側(cè)設(shè)有等距間隔布置的嚙合齒，且與前述的環(huán)境箱體開口端和環(huán)境箱密封座的外緣的嚙合齒相互配合，實現(xiàn)嚙合卡接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)境箱密封座的底部設(shè)有環(huán)形的環(huán)境箱支座，通過螺釘實現(xiàn)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)境箱密封座的上表面具有凸臺結(jié)構(gòu)，該凸臺結(jié)構(gòu)與環(huán)境箱體開口端的形狀相配合以實現(xiàn)環(huán)境箱體的密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)境箱體的外部設(shè)控溫夾套，通過銷釘實現(xiàn)固定連接；控溫夾套外接熱媒或者冷媒的進出管路，并由控溫夾套密封件實現(xiàn)密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項中所述的裝置，其特征在于，所述的嚙合齒均在其齒根處采用U型槽圓角過渡結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項中所述的裝置，其特征在于，所述齒嚙式卡箍內(nèi)側(cè)的上緣和下緣均具有水平向內(nèi)延伸的結(jié)構(gòu)，該上緣和下緣的間距與環(huán)境箱體的開口端和環(huán)境箱密封座的外緣的厚度之和相等；該上緣和下緣的結(jié)構(gòu)形式是下述的任意一種: (1)上緣是等距間隔布置的嚙合齒，下緣是環(huán)形卡口；或 (2)下緣是等距間隔布置的嚙合齒，上緣是環(huán)形卡口；或 (3)上緣和下緣均為等距間隔布置的嚙合齒，且上緣和下緣的嚙合齒在垂直方向上的位置是一致的。
【文檔編號】G01N3/02GK204228529SQ201420753372
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】鄭津洋, 張鑫, 趙永志, 周池樓, 顧超華, 孫國有 申請人:浙江大學(xué)