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：
本發(fā)明涉及一種壓頭，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)(1)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木薮?，而且將使超低溫試?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^(guò)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(dòng)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(zhǎng)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(wèn)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(duì)減緩冷源擴(kuò)散效果明顯，但稍長(zhǎng)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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，本發(fā)明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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)脂玻璃鋼制成，樹(shù)脂玻璃鋼為一種玻璃纖維與樹(shù)脂的復(fù)合材料，如環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼、聚酯樹(shù)脂玻璃鋼、酚醛樹(shù)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(chǎng)有售，可根據(jù)上下壓頭對(duì)其性能要求任選一種。本發(fā)明用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，其中不銹鋼層和樹(shù)脂玻璃鋼層之間用樹(shù)脂粘結(jié)后再用螺栓連接。本發(fā)明用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭，其中優(yōu)選所述樹(shù)脂玻璃鋼為環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼、 聚酯樹(shù)脂玻璃鋼或酚醛樹(shù)脂玻璃鋼。進(jìn)一步地，按照在超低溫試驗(yàn)爐的安裝位置分為上壓頭和下壓頭，本發(fā)明的用于超低溫試驗(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(kāi)始前放入和結(jié)束后取出。本發(fā)明用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭的應(yīng)用，將其用于混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)， 進(jìn)一步地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。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)采用多材料組合形成受力性能試驗(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(guò)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(shù)脂玻璃鋼)均為常規(guī)材料，易于獲取、且價(jià)格不高。若用單一材料，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(shù)脂玻璃鋼的剛度和硬度相對(duì)鋼材較差，不宜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(duì)其的作用，能對(duì)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(lái)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(cè)裝置和試件自動(dòng)定位裝置等)，而且能與壓頭的樹(shù)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(wèn)題，而且其導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)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(shù)脂玻璃鋼導(dǎo)熱系數(shù)很低，常溫下約為0. 4ff/m. K，并隨溫度降低，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0. 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(shù)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(shù)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力性能試驗(yàn)較大的荷載作用要求。(6)樹(shù)脂玻璃鋼的質(zhì)量密度不到鋼材的1/4，而它的體積占?jí)侯^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(shù)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。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明用于超低溫試驗(yàn)爐的壓頭的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明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(shuō)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(shù)脂玻璃鋼層；11-把手；13-試驗(yàn)試件；20-螺栓。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)脂玻璃鋼10之間用樹(shù)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(duì)不銹鋼部分與樹(shù)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(huì)因其發(fā)生相互脫離現(xiàn)象)，本實(shí)施例中所用的樹(shù)脂玻璃鋼為環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼，在其他實(shí)施方式中還可以采用聚酯樹(shù)脂玻璃鋼或酚醛樹(shù)脂玻璃鋼等本領(lǐng)域常用的樹(shù)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(kāi)始前放入和結(jié)束后取出ο本發(fā)明壓頭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(guò)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(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(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)爐外，其特征在于其外形為“凸，，字形，包括不銹鋼層和樹(shù)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(shù)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(shù)脂玻璃鋼制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓頭，其特征在于所述不銹鋼層和樹(shù)脂玻璃鋼層之間用樹(shù)脂粘結(jié)后再用螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓頭，其特征在于所述樹(shù)脂玻璃鋼為環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼、聚酯樹(shù)脂玻璃鋼或酚醛樹(shù)脂玻璃鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1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。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的壓頭的應(yīng)用，其特征在于將其用于混凝土超低溫受力性能試驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于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。
全文摘要
本發(fā)明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(shù)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(shù)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(shù)脂玻璃鋼制成；進(jìn)一步地，不銹鋼層和樹(shù)脂玻璃鋼層之間用樹(shù)脂粘結(jié)后再用螺栓連接。本發(fā)明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(hào)G01N3/18GK102539229SQ201110460580
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)寰球工程公司