CN117943140B - 材料挥发特性试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料，具体涉及一种材料挥发特性试验装置。试验装置包括试验腔室、用于对试验腔室内的试样进行加热的加热件、热量存放腔和热循环机构。热量存放腔与试验腔室互不连通。在试验结束后，热循环机构使试验腔室内的高温气体进入热量存放腔内存放，以使试验腔室快速降温；在下次试验开始前，高温气体会通过热循环机构回到试验腔室内，以利用其的热量对试验腔室内的试样进行加热。本申请的实施例提供的试验装置通过热循环机构将高温气体从试验腔室送至热量存放腔，并能够通过热循环机构将高温气体从热量存放腔送回试验腔室，能够减少试样加热和冷却的时间，同时，还能够减少能量消耗。

Description

材料挥发特性试验装置

技术领域

本申请的实施例涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料，具体涉及一种材料挥发特性试验装置。

背景技术

这里的陈述仅仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

有些材料需要在高温真空的条件下长期服役，因此需要提供材料挥发特性试验装置以验证材料在特定服役条件下的挥发特性。

为模拟高温真空的试验条件，材料挥发特性试验装置通常包括试验腔室和用于对试验腔室内的试样进行加热的加热件。在试验完成之后，需要将加热后的试样取出。

在试验完成后，材料挥发特性试验装置的试验腔室仍然处于高温状态，需要等到试验腔室完成冷却后，才能将试验腔室打开取出试样。由于试验腔室内的温度很高，且试验腔室通常具有保温层，使得试验腔室需要花费较长时间才能冷却下来。

发明内容

在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请的实施例提供一种材料挥发特性试验装置，该试验装置包括试验腔室、用于对试验腔室内的试样进行加热的加热件、热量存放腔和热循环机构。其中，热量存放腔与试验腔室互不连通；热循环机构用于在试验结束后使试验腔室内的高温气体进入热量存放腔内进行存放，以使试验腔室快速降温；以及在下一次试验开始前使存放在热量存放腔内的高温气体进入试验腔室内，以利用高温气体的热量对试验腔室内的试样进行加热。

本申请的实施例提供的试验装置通过设置热量存放腔和热循环机构，在试验结束后能够利用热循环机构将高温气体从试验腔室送至热量存放腔存放，能够使试验腔室内的温度快速下降，从而能够减少试样冷却的时间；通过热循环机构在下一次试验开始前将高温气体从热量存放腔送回试验腔室，能够利用高温气体的热量对试样进行加热，既能够减少试样加热的时间，又能够减少能量消耗。

附图说明

通过下文中参照附图对本申请的实施例所作的描述，本申请的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本申请有全面的理解。

图1是本申请的实施例的试验装置的剖面示意图。

图2是图1所示的试验装置的局部放大图。

图3是本申请的实施例的试验装置的侧视示意图。

附图标记说明：

100、试验装置；10、外壳体；101、端板；102、筒体；103、开口；104、盖体；11、试验腔室；111、试样支撑件；12、第一壳体；13、第二壳体；

20、加热件；

30、热量存放腔；

40、热循环机构；41、连接管路；411、第一管路；412、第二管路；4121、阀门；413、第三管路；4131、阀门；42、抽气件；421、进气口；422、出气口；43、排气管；431、排气阀门；

50、冷却腔；

60、冷却管路；61、螺旋管路；62、连接管；621、阀门；

70、冷却剂供应件；71、储液箱；711、冷却剂储存腔；72、驱动件；73、冷却剂循环管路；74、散热件；

80、保温层；90、电离规。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本申请内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本申请关系不大的其他细节。

如前所述，由于试验腔室内的温度很高，且试验腔室通常具有保温层，使得试验腔室需要花费较长时间才能冷却下来。此外，在试验开始前对试样进行加热时，还需要花费较长时间对试验腔室进行加热，使得每次试验花费的总时间较长。

针对上述问题，本申请的实施例提供一种材料挥发特性试验装置，如图1所示，其示出本申请的实施例的试验装置的剖面示意图，该试验装置100可以包括试验腔室11、用于对试验腔室11内的试样（图中未示出）进行加热的加热件20、热量存放腔30和热循环机构40。其中，热量存放腔30与试验腔室11互不连通；热循环机构40用于在试验结束后使试验腔室11内的高温气体进入热量存放腔30内进行存放，以使试验腔室11快速降温；以及在下一次试验开始前使存放在热量存放腔30内的高温气体进入试验腔室11内，以利用高温气体的热量对试验腔室11内的试样进行加热。

本申请的实施例提供的试验装置100通过设置热量存放腔30和热循环机构40，在试验结束后能够通过热循环机构40将高温气体从试验腔室11送至热量存放腔30存放，从而使试验腔室11温度下降，从而能够减少试样冷却的时间，提高试样冷却的效率；试验装置100还能够在下一次试验开始前通过热循环机构40将高温气体从热量存放腔30送回试验腔室11，从而利用高温气体的热量对试样进行加热，以减少试样加热的时间，减少能量消耗。

在一些实施例中，试验装置100可以包括试样支撑件111，试样支撑件111设置于试验腔室11内，用于放置试样。试样支撑件111可以用耐高温的材料制成，以承受试验腔室11内的高温环境。在一些实施例中，用于制造试样支撑件111的耐高温材料可以为钼金属材料。

在一些实施例中，加热件20可以包括多个条形电加件，这些条形加热件沿试验腔室11的轴向间隔布置。加热件20可以用耐高温的材料制成，以承受试验腔室11内的高温环境。在一些实施例中，用于制造加热件20的耐高温材料可以为钼金属材料。钼金属材料不仅可以耐高温，还具有电阻均匀、发热稳定以及使用寿命长等优点。

参见图1，在一些实施例中，热循环机构40可以包括连接管路41和抽气件42。其中，连接管路41可以用于受控地连通热量存放腔30和试验腔室11；抽气件42可以设置于连接管路41，用于将试验腔室11内的高温气体抽进热量存放腔30内；或将热量存放腔30内的高温气体抽进试验腔室11内。其中，抽气件42可以为真空泵。

本申请的实施例的试验装置100可以用于进行材料挥发性能试验，该试验需要在高温真空环境下进行。可以利用抽气件42对热量存放腔30和/或试验腔室11进行抽真空。

参见图1和图2，在一些实施例中，连接管路41可以包括两个第一管路411、两个第二管路412和两个第三管路413。其中，抽气件42可以设置于两个第一管路411之间。每个第二管路412的一端可以分别通过阀门4121与一个第一管路411连接，每个第二管路412的另一端可以与试验腔室11连通；每个第三管路413的一端可以分别通过阀门4131与第一管路411连接，每个第三管路413的另一端可以与热量存放腔30连通。

在一些实施例中，抽气件42可以设置有进气口421和出气口422，气体可以从进气口421进入抽气件42，从出气口422流出抽气件42。两个第一管路411可以分别与抽气件42的进气口421和出气口422连通。通过这样设置，能够利用抽气件42实现将试验腔室11内的气体送入热量存放腔30，或者将热量存放腔30内的气体送入试验腔室11。

在一些实施例中，可以用三通管代替与进气口421或出气口422连通的第二管路412以及第三管路413，即可以用一个三通管代替与进气口421连通的第二管路412和第三管路413，也可以用一个三通管代替与出气口422连通的第二管路412和第三管路413。

参见图1和图2，在一些实施例中，热循环机构40还可以包括排气管43，排气管43可以受控地将外部环境与连接管路41连通，以将抽气件42抽取的气体排出至外部环境。

在一些实施例中，排气管43的一端可以与第一管路411连通，排气管43的另一端可以与外部环境连通；在排气管43上还可以设置有排气阀门431，用以实现受控地将排气管43导通。

排气管43可以在抽气件42的出气口422的一侧与第一管路411连接，从而能够利用抽气件42对试验腔室11或热量存放腔30抽真空。

在一些实施例中，试验装置100可以包括外壳体10，试验腔室11和热量存放腔30形成在外壳体10内。

在一些实施例中，试验装置100还可以包括：设置于外壳体10内的第一壳体12和第二壳体13，第一壳体12设置于第二壳体13的径向内侧，第一壳体12设置成形成试验腔室11，第一壳体12与第二壳体13之间设置成形成热量存放腔30。

参见图1和图3，外壳体10的轴向两端分别形成与试验腔室11连通的开口103，以用于取放试样，外壳体10还包括两个用于打开或封闭开口103的盖体104。容易理解，这样设置后，当打开盖体104时，热量存放腔30仍处于密封状态。

在一些实施例中，外壳体10包括筒体102和设置在筒体两端的端板101，端板101上形成开口103，并设置有盖体104。

参见图1，在一些实施例中，试验装置100还可以包括冷却腔50，冷却腔50中容纳有冷却剂，用于降低外壳体10的温度。

参见图1，在一些实施例中，试验装置100还可以包括冷却剂供应件70，冷却剂供应件70可以用于向冷却腔50中提供冷却剂。

在一些实施例中，冷却剂供应件70可以包括储液箱71和驱动件72。其中，储液箱71内形成冷却剂储存腔711，用于提供冷却剂；驱动件72可以用于驱动冷却剂在冷却剂储存腔711和冷却腔50中循环流动。其中，驱动件72可以为由电机和叶轮组成的搅流器。

在一些实施例中，冷却剂供应件70还可以包括冷却剂循环管路73，冷却剂循环管路73可以为两个，冷却剂可以通过两个冷却剂循环管路73实现在冷却剂储存腔711和冷却腔50中循环流动。在一些实施例中，驱动件72可以连接在其中一个冷却剂循环管路73上。

在一些实施例中，储液箱71可以设置于外壳体10的下方。在一些实施例中，冷却剂供应件70还可以包括多个散热件74，散热件74可以设置在储液箱71的侧壁，以便于对储液箱71进行降温。在一些实施例中，散热件74可以为散热翅片。

在一些实施例中，试验装置100还可以包括设置于冷却腔50内的冷却管路60。其中，冷却管路60可以与试验腔室11受控地连通，以使外部空气能够经由冷却管路60进入试验腔室11内对试验腔室11进行冷却。

在一些实施例中，冷却腔50可以为形成在试验腔室11的径向外侧的环形腔，冷却管路60可以在环形腔内螺旋延伸。

在一些实施例中，冷却腔50形成在筒体102和第二壳体13的周壁之间。

在一些实施例中，试验腔室11为轴线沿水平方向延伸的圆筒形腔室；热量存放腔30为设置在试验腔室11的径向外侧的环形腔室。冷却腔50为形成在热量存放腔30的径向外侧的环形腔50。试验腔室11内的部分高温气体能够进入冷却管路60，以对冷却腔50进行加热，提高冷却腔50的温度，避免热量存放腔30内存放的高温气体的温度快速下降。

热量存放腔30与试验腔室11的轴线重合。

在一些实施例中，冷却管路60可以包括螺旋管路61和连接管62。其中，螺旋管路61可以在冷却腔50内螺旋延伸，螺旋管路61的一端可以贯穿冷却腔50并延伸至外壳体10外部；螺旋管路61的另一端可以与连接管62连接，连接管62的另一端可以与第一管路411连接，连接管62上可以设置有阀门621。具体地，为了能够利用抽气件42将高温气体从试验腔室11中抽至螺旋管路61，连接管62可以与抽气件42的出气口422侧的第一管路411连接。

参见图1，在一些实施例中，试验装置100还可以包括保温层80，保温层80可以设置于试验腔室11的周壁（即第一壳体12），用于对试验腔室11进行保温。在一些实施例中，保温层80可以设置在试验腔室11周壁内侧，也可以设置在试验腔室11的周壁外侧。

在一些实施例中，加热件20设置于试验腔室11内。在一些实施例中，加热件20可以设置于保温层80内侧。在一些实施例中，热量存放腔30可以设置于试验腔室11的径向外侧。

在一些实施例中，保温层80可以由耐高温材料制成，以承受试验腔室11内的高温环境，用于制造保温层80的耐高温材料可以为钼金属材料。

在一些实施例中，第一管路411可以贯穿热量存放腔30和冷却腔50，并可以延伸至外壳体10外部；抽气件42在外壳体10的外部与第一管路411连接。

在一些实施例中，第二管路412可以贯穿保温层80与试验腔室11连通。在一些实施例中，第三管路413可以位于热量存放腔30内。

在一些实施例中，试验装置100还可以包括电离规90，电离规90可以贯穿冷却腔50进入热量存放腔30，用于对热量存放腔30的真空度进行检测。

下面结合图1至图3，详细说明利用本申请的实施例的试验装置100开展材料挥发性能试验的过程。

首次试验时，在进行试验之前，可以先向试验腔室11中放入试样，之后对热量存放腔30和试验腔室11抽至真空，例如可以打开排气阀门431和位于抽气件42进气口侧的阀门4131、4121，启动抽气件42对热量存放腔30和试验腔室11进行抽真空。

当试验腔室11中的真空度达到预设真空度后，关闭排气阀门431、与位于抽气件42的进气口421侧的阀门4131、4121、以及抽气件42，打开加热件20对试验腔室11进行加热，开展材料挥发性能试验。

当试验完成后，先关闭加热件20，接着通过热循环机构40将试验腔室11内的高温气体送至热量存放腔30存放，这个过程可以包括以下内容：打开位于抽气件42进气口421侧的阀门4121以及位于抽气件42出气口422侧的阀门4131，启动抽气件42，此时试验腔室11内的高温气体沿着管路流入热量存放腔30。

当热量存放腔30达到饱和状态（例如真空度为1.0*10^-6pa）时，关闭位于抽气件42进气口421侧的阀门4121以及位于抽气件42出气口422侧的阀门4131以及抽气件42，高温气体完成从试验腔室11到热量存放腔30的流动过程。

之后可以利用抽气件42将试验腔室11中剩余的高温气体抽至螺旋管路61。打开位于抽气件42进气口421侧的阀门4121以及阀门621，启动抽气件42，此时试验腔室11内的高温气体沿着管路流入螺旋管路61。之后，关闭位于抽气件42进气口421侧的阀门4121以及阀门621，关闭抽气件42。容易理解，试验腔室11内的大部分高温气体被送入到热量存放腔30内进行储存，试验腔室11内的一部分高温气体流入螺旋管路61对冷却腔50进行加热，提高冷却腔50的温度。由于冷却腔50位于热量存放腔30的外侧，提高冷却腔50的温度，有利于避免热量存放腔30内的温度快速降低，从而对热量存放腔30起到保温效果。

之后，当冷却腔50的温度提升之后，由于此时试验腔室11处于负压状态，可以将外部环境的气体送至试验腔室11内，以对试验腔室11进行快速降温。外部环境的气体进入试验腔室11的过程如下：打开位于抽气件42的进气口421侧的阀门4121以及连接管62上的阀门621，由于试验腔室11内部为负压状态，外部环境的气体在气压作用下依次进入螺旋管路61、连接管62、位于抽气件42的进气口421侧的第一管路411以及位于抽气件42的进气口421侧的第二管路412，流至试验腔室11。当高温气体被送至热量存放腔30后，试验腔室11的温度降低；在外部环境的气体进入试验腔室11的过程中，气体在螺旋管路61内被冷却，之后再进入试验腔室11内，有利于使试验腔室11内的温度快速降低，等待少量时间后，外部气体不再进入试验腔室11内，试验腔室11内的气压与外部环境的气压相同。此时，将盖体104打开，将试样支撑件111上的试样从开口103处取出。

在下一次试验开始后，先将试样放置在试验腔室11内。接着，将盖体104关闭，将试验腔室11抽至预设的真空度。之后，将存放在热量存放腔30内的高温气体送回试验腔室11，具体操作可以包括以下内容：关闭位于抽气件42的进气口421侧的阀门4121、排气管43上的排气阀门431以及抽气件42，打开位于抽气件42的进气口421侧的阀门4131以及位于抽气件42的出气口422侧的阀门4121，启动抽气件42使热量存放腔30内的高温气体流经位于抽气件42的进气口421侧的第三管路413、第一管路411、位于抽气件42的出气口422侧的第一管路411、第二管路412，进入试验腔室11。

在将热量存放腔30内的高温气体送回试验腔室11后，关闭位于抽气件42的进气口421侧的阀门4131以及位于抽气件42的出气口422侧的阀门4121，利用抽气件42对试验腔室11进行抽真空，当真空度达到预设真空度后停止抽真空，对试验腔室11进行加热，开展材料挥发性能试验。其中，在关闭相应的阀门和抽气件42后，可以直接打开加热件20对试验腔室进行加热，也可以先保温一段时间后再打开加热件20进行加热，在实际试验过程中，可以根据当前试验的温度情况选择是否要保温一段时间。试验完成后，可以重复上述的相关操作再次进行重复试验。

本申请的实施例在试验结束后通过热循环机构40抽走试验腔室11内的高温气体，以及利用冷却管路60使外部的气体进入试验腔室11，能够使试验腔室11内部的温度快速降低，从而减少试样冷却的时间，提高冷却效率。本申请的实施例在试验开始前通过热循环机构40将热量存放腔30内的高温气体送回试验腔室11，能够充分利用高温气体中的热量对试样进行加热，既能够减少对试样进行加热的时间，又能够节省电能。

对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种材料挥发特性试验装置，包括：试验腔室和用于对所述试验腔室内的试样进行加热的加热件，其特征在于，所述装置还包括：

热量存放腔，与所述试验腔室互不连通；和

热循环机构，用于在试验结束后使所述试验腔室内的高温气体进入所述热量存放腔内进行存放，以使所述试验腔室快速降温；以及在下一次试验开始前使存放在所述热量存放腔内的高温气体进入所述试验腔室内，以利用所述高温气体的热量对所述试验腔室内的试样进行加热；

所述试验装置包括外壳体，所述试验腔室和所述热量存放腔形成在所述外壳体内，

所述装置还包括：冷却腔和设置于所述冷却腔内的冷却管路，

所述冷却腔中容纳有冷却剂，用于降低所述外壳体的温度；

所述冷却管路与所述试验腔室受控地连通，以使外部空气能够经由所述冷却管路进入所述试验腔室内对所述试验腔室进行冷却；以及使所述试验腔室内的高温气体能够进入所述冷却管路对所述冷却腔进行加热；

所述热量存放腔设置于所述试验腔室的径向外侧；

所述冷却腔为形成在所述热量存放腔的径向外侧的环形腔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热循环机构包括：

连接管路，用于受控地连通所述热量存放腔和所述试验腔室；

抽气件，设置于所述连接管路，用于将所述试验腔室内的高温气体抽进所述热量存放腔内；或将所述热量存放腔内的高温气体抽进所述试验腔室内。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接管路包括：

两个第一管路，所述抽气件设置于所述两个第一管路之间；

两个第二管路，每个所述第二管路的一端分别通过阀门与一个所述第一管路连接，每个所述第二管路的另一端与所述试验腔室连通；

两个第三管路，每个所述第三管路的一端分别通过阀门与所述第一管路连接，每个所述第三管路的另一端与所述热量存放腔连通。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抽气件还对所述热量存放腔和/或所述试验腔室进行抽真空；

所述热循环机构还包括：排气管，受控地将外部环境与所述连接管路连通，以将所述抽气件抽取的气体排出至外部环境。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却管路在所述环形腔内螺旋延伸。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：冷却剂供应件，用于向所述冷却腔中提供冷却剂。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述冷却剂供应件包括：

冷却剂储存腔，用于提供冷却剂；

驱动件，用于驱动冷却剂在所述冷却剂储存腔和所述冷却腔中循环流动。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：保温层，所述保温层设置于所述试验腔室的周壁，用于对所述试验腔室进行保温；

所述加热件设置于所述保温层的内侧。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：设置于所述外壳体内的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体设置于所述第二壳体的径向内侧，所述第一壳体设置成形成所述试验腔室，所述第一壳体与所述第二壳体之间设置成形成所述热量存放腔；

其中所述外壳体的轴向两端分别形成与所述试验腔室连通的开口，以用于取放试样，所述外壳体还包括两个用于打开或封闭所述开口的盖体。