專利名稱：用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓頭，特別是涉及一種混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)中用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭。
背景技術(shù)：
為了超低溫混凝土等材料試驗(yàn)具有均勻的超低溫溫度環(huán)境，試驗(yàn)爐(或稱試驗(yàn)機(jī))的上下壓頭必須一部分伸入超低溫試驗(yàn)爐中，即壓頭的一部分在爐內(nèi)、剩余的部分在爐外?，F(xiàn)有的混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)中，試驗(yàn)爐的壓頭采用同一類材料制作，其制作材料為普通鋼材，但該類型的壓頭不能適應(yīng)超低溫情況下的各種試驗(yàn)要求。若用現(xiàn)有試驗(yàn)爐的壓頭進(jìn)行超低溫情況下混凝土受力性能試驗(yàn)，主要存在以下缺點(diǎn)(I)常規(guī)試驗(yàn)爐的壓頭均是采用普通鋼材，其導(dǎo)熱系數(shù)很大，不僅低溫?zé)崮芟木?大，而且將使超低溫試驗(yàn)爐的試驗(yàn)工作室溫度分布不均勻，尤其是上下壓頭附近的溫度分布，這將嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)，甚至導(dǎo)致不可靠的試驗(yàn)結(jié)果或結(jié)論。(2)由于常規(guī)試驗(yàn)機(jī)壓頭的導(dǎo)熱系數(shù)很大，低溫?zé)崃客ㄟ^壓頭的傳遞導(dǎo)致超低溫試驗(yàn)爐的爐口溫度遠(yuǎn)低于室內(nèi)環(huán)境溫度，此處將吸收環(huán)境濕氣起霜結(jié)冰，進(jìn)而嚴(yán)重影響試驗(yàn)要求的上下壓頭工作狀態(tài)，使試驗(yàn)摻雜不應(yīng)有的且具有波動和不確定特性的影響因素，影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性、增大試驗(yàn)數(shù)值的離散性。(3)長期反復(fù)試驗(yàn)的超低溫至常溫升降溫變化將使常規(guī)試驗(yàn)機(jī)的壓頭銹蝕，影響其試驗(yàn)工作性能。為了解決壓頭導(dǎo)熱系數(shù)大的問題，有人將壓頭采用外包隔熱材料的方法。但該種方法短時(shí)間內(nèi)對減緩冷源擴(kuò)散效果明顯，但稍長時(shí)間隔熱效果將明顯降低，且這種處理方式使試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性很差。超低溫混凝土低溫脆性破壞特性也將使其進(jìn)一步地惡化，進(jìn)而嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，并增大試驗(yàn)數(shù)值的離散性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種隔熱效果好、成本低、質(zhì)量較輕、操作方便的用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型一種用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，部分置于超低溫試驗(yàn)爐外，其外形為“凸”字形狀，包括不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層，所述置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成。即置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭有兩層結(jié)構(gòu)組成，靠近爐內(nèi)筒的部分由不銹鋼制成，另一層由樹脂玻璃鋼制成；所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭完全由樹脂玻璃鋼制成，樹脂玻璃鋼為一種玻璃纖維與樹脂的復(fù)合材料，如環(huán)氧樹脂玻璃鋼、聚酯樹脂玻璃鋼、酚醛樹脂玻璃鋼等，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、近于絕熱的特點(diǎn)，市場有售，可根據(jù)上下壓頭對其性能要求任選一種。本實(shí)用新型用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，其中不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層之間用樹脂粘結(jié)后再用螺栓連接。本實(shí)用新型用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，其中優(yōu)選所述樹脂玻璃鋼為環(huán)氧樹脂玻璃鋼、聚酯樹脂玻璃鋼或酚醛樹脂玻璃鋼。進(jìn)ー步地，按照在超低溫試驗(yàn)爐的安裝位置分為上壓頭和下壓頭，本實(shí)用新型的用于超低溫試驗(yàn)爐的上壓頭頂端設(shè)有把手，方便試驗(yàn)人員在試驗(yàn)開始前放入和結(jié)束后取出。上述用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭的應(yīng)用，將其用于混凝土超低溫受 カ性能試驗(yàn)，進(jìn)一歩地在混凝土超低溫受カ性能試驗(yàn)中用于安裝在超低溫試驗(yàn)爐的頂端和底端。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)采用多材料組合形成受カ性能試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)壓頭，可充分發(fā)揮所用材料各自的優(yōu)點(diǎn)，通過其優(yōu)點(diǎn)組合進(jìn)而滿足超低溫試驗(yàn)的各種要求。組合材料(高強(qiáng)不銹鋼和樹脂玻璃鋼)均為常規(guī)材料，易于獲取、且價(jià)格不高。若用単一材料，不僅其性能不能很好地滿足超低溫試驗(yàn)的要求，而且其造價(jià)極其昂貴，不適應(yīng)于混凝土類這種非精密且具有一定離散性材料的試驗(yàn)。(2)樹脂玻璃鋼的剛度和硬度相對鋼材較差，不宣與剛度和硬度都較高的試件直接接觸。本壓頭直接與試驗(yàn)試件接觸部分采用的是高強(qiáng)不銹鋼材料，可增強(qiáng)試件受壓接觸面的剛度和硬度，適用于高強(qiáng)度和高硬度試件對其的作用，能對試件施加均勻分布的作用力，提高上下壓頭的反復(fù)使用次數(shù)和減少各次使用可能帶來的試驗(yàn)差異，確保試驗(yàn)結(jié)果的可重現(xiàn)性。(3)壓頭的直接與試件接觸部分采用不銹鋼材料，不僅便于設(shè)置試驗(yàn)要求的各種裝置(如試驗(yàn)安全保護(hù)桿、變形量測裝置和試件自動定位裝置等)，而且能與壓頭的樹脂玻璃鋼部分可靠地連接成一整體。(4)壓頭的直接與試件接觸部分采用不銹鋼材料，不僅可克服普通鋼材的銹蝕問題，而且其導(dǎo)熱系數(shù)相對普通鋼材要低(不銹鋼常溫附近的導(dǎo)熱系數(shù)約為17W/m.K，而普通鋼材約為50W/m. K)，且隨溫度降低，其導(dǎo)熱系數(shù)將顯著地降低，如_190°C時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)不到8W/m. K，這不僅滿足強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕和便于連接等要求，還在一定程度上降低了爐腔的熱量擴(kuò)散。(5)樹脂玻璃鋼導(dǎo)熱系數(shù)很低，常溫下約為O. 4ff/m. K，井隨溫度降低，其導(dǎo)熱系數(shù)還將降低，如_190°C時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)僅有O. 02ff/m. K，基本接近絕熱材料。壓頭的非直接與試件接觸部分采用樹脂玻璃鋼能很好地起到阻斷低溫?zé)崃康臄U(kuò)散。實(shí)踐表明，數(shù)小時(shí)的低溫作用，超低溫爐外壓頭表面及附近的溫度未發(fā)生變化，基本同環(huán)境溫度。而樹脂玻璃鋼具有較高的受壓強(qiáng)度，完全滿足混凝土類材料受カ性能試驗(yàn)較大的荷載作用要求。(6)樹脂玻璃鋼的質(zhì)量密度不到鋼材的1/4，而它的體積占壓頭的絕大部分。采取這種多材料組合形成的壓頭重量很輕，便于試驗(yàn)人員進(jìn)行各種試驗(yàn)安裝。(7)由于試驗(yàn)人員接觸壓頭為其樹脂玻璃鋼部分，而其低溫絕熱性能，確保了試驗(yàn)人員避免遭受可能的超低溫灼傷事件發(fā)生。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭作進(jìn)ー步說明。

[0022]圖I為本實(shí)用新型用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型壓頭安裝在超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的使用狀態(tài)圖。附圖標(biāo)記說明2_超低溫試驗(yàn)爐；3_上壓頭；4_下壓頭；5_試驗(yàn)工作室；6_制冷劑密封艙；7_真空層；8_保溫隔熱層；9_不銹鋼層；10_樹脂玻璃鋼層；11_把手；13_試驗(yàn)試件；20_螺栓。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。如圖I和圖2所示，超低溫試驗(yàn)爐2的頂端和底端分別安裝有上壓頭3和下壓頭4，其中壓頭3、4的外形為“凸”字形狀，包括不銹鋼層9和樹脂玻璃鋼層10，部分置于超低 溫試驗(yàn)爐2內(nèi)，部分置于超低溫試驗(yàn)爐2外，所述置于超低溫試驗(yàn)爐2內(nèi)的壓頭部分由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，所述置于超低溫試驗(yàn)爐2外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成，即壓頭
3、4中不銹鋼層9完全置于試驗(yàn)爐2的內(nèi)腔，樹脂玻璃鋼層10 —部分置于試驗(yàn)爐2的內(nèi)腔中，剩下的部分置于試驗(yàn)爐2的外部；上、下壓頭3、4的不銹鋼9和樹脂玻璃鋼10之間用樹脂粘結(jié)后再用螺栓20連接(壓頭工作時(shí)處于受壓狀況，故理論上對不銹鋼部分與樹脂玻璃鋼部分間粘結(jié)強(qiáng)度不要求或要求很低，加螺栓固定的主要目的是確保試件發(fā)生爆裂使積聚的能量釋放時(shí)不會因其發(fā)生相互脫離現(xiàn)象)，本實(shí)施例中所用的樹脂玻璃鋼為環(huán)氧樹脂玻璃鋼，在其他實(shí)施方式中還可以采用聚酯樹脂玻璃鋼或酚醛樹脂玻璃鋼等本領(lǐng)域常用的樹脂玻璃鋼材料。上壓頭3的頂端設(shè)有把手11，方便試驗(yàn)人員在試驗(yàn)開始前放入和結(jié)束后取出。本實(shí)用新型壓頭在混凝土超低溫受カ性能試驗(yàn)中用于安裝在超低溫試驗(yàn)爐2的頂端和底端，如圖2所示，該超低溫試驗(yàn)爐2由內(nèi)向外依次為試驗(yàn)工作室5、制冷劑密閉艙
6、真空層7和保溫隔熱層8，試驗(yàn)工作室5內(nèi)放置試驗(yàn)試件13。經(jīng)過多次試驗(yàn)證明，數(shù)小時(shí)(如6-8小時(shí))的低溫作用，超低溫爐外壓頭表面及附近的溫度未發(fā)生變化。如超低溫爐內(nèi)溫度達(dá)_190°C時(shí)上壓頭頂部表面溫度為23. 2°C，保持爐內(nèi)溫度不變至6小時(shí)后，此處的溫度仍為23. 2°C。以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，部分置于超低溫試驗(yàn)爐夕卜，其特征在于其外形為“凸”字形，包括不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層，所述置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓頭，其特征在于所述不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層之間用樹脂粘結(jié)后再用螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓頭，其特征在于所述樹脂玻璃鋼為環(huán)氧樹脂玻璃鋼、聚酯樹脂玻璃鋼或酚醛樹脂玻璃鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓頭，按照在超低溫試驗(yàn)爐的安裝位置分為上壓頭和下壓頭，其特征在于所述上壓頭的頂端設(shè)有把手。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，部分置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)，部分置于超低溫試驗(yàn)爐外，其外形為“凸”字形，包括不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層，所述置于超低溫試驗(yàn)爐內(nèi)的壓頭由不銹鋼和樹脂玻璃鋼組合制成，所述置于超低溫試驗(yàn)爐外的壓頭由樹脂玻璃鋼制成；進(jìn)一步地，不銹鋼層和樹脂玻璃鋼層之間用樹脂粘結(jié)后再用螺栓連接。本實(shí)用新型在混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)中用于安裝在超低溫試驗(yàn)爐的頂端和底端，具有隔熱效果好、成本低、質(zhì)量較輕、操作方便的特點(diǎn)。
文檔編號G01N3/18GK202433250SQ20112057536
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者富克, 時(shí)旭東, 李艷輝, 李金光, 鄭建華, 黃永剛 申請人:中國寰球工程公司