一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置製造方法
2023-06-08 13:48:16 2
一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置，所述裝置包括：覆冰模具、測試夾具、升降臺、壓力傳感器、壓頭、電子拉力試驗機；覆冰模具包括：凍冰模具、覆冰試片、凍冰上蓋及緊固裝置；覆冰試片上塗有待測塗層；利用覆冰模具注水覆冰後，移去凍冰上蓋、緊固裝置，將冷凍在一起的覆冰試片及凍冰模具固定於測量夾具上；壓頭安裝於壓力傳感器上；壓力傳感器固定安裝在升降臺上，並連接於電子拉力試驗機，用於生成壓頭按壓凍冰模具時的壓力值對應的壓力信號；升降臺連接電子拉力試驗機，用於帶動壓頭按壓凍冰模具；當凍冰模具發生位移時，電子拉力試驗機所測壓力瞬間變小判停，記錄並顯示所測壓力變化中的最大值。
【專利說明】一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及防覆冰性能的研究，主要提出了一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置。
【背景技術】
[0002]現今，針對材料表面的覆冰粘附強度的測量，國內外學者進行了大量的研究，並設計和研製了多種覆冰粘附強度測量裝置，加拿大farzaneh等利用高速旋轉方式將粘附於鋁片上的覆冰甩掉，利用傳感器記錄覆冰脫落時鋁片的旋轉速度，計算該旋轉速度下覆冰塊體所受的離心力，並以該離心力大小來表徵鋁片表面的覆冰粘附強度；但是這種方法測
量誤差較大。
[0003]圖6為現有技術中一種提拉凍冰模具測試覆冰情況的裝置示意圖。凍冰模具93為金屬盒，在待測鋁試樣92表面形成一定形狀的覆冰.試驗固定卡具91卡主待測鋁式樣92，通過滑輪94及砝碼95測量拉力，測試中提拉凍冰模具93的施力裝置由不同質量的祛碼95組成。這種方法測量的是覆冰粘合的能力，在測試時對環境要求高，有可能因主觀因素產生的誤差，且測量精度不高。
實用新型內容
[0004]針對現有覆冰情況測試的不足，本實用新型提出了一種覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置，通過覆冰模具實現模擬實際覆冰情況，準確測量待測塗層的覆冰附著力，以此來比較不同待測塗層之間的防覆冰性能。
[0005]為達到上述目的，本實用新型提出了一種覆冰模具，包括:凍冰模具、覆冰試片、凍冰上蓋及緊固裝置；其中，所述覆冰試片上塗有待測塗層；當覆冰時，所述凍冰模具放置在所述覆冰試片上的待測塗層上，所述凍冰上蓋蓋在所述凍冰模具上方；所述緊固裝置用於上下夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片，使所述凍冰模具在所述凍冰上蓋與覆冰試片之間，與所述凍冰上蓋與覆冰試片緊密貼合；所述凍冰上蓋設置有注水孔，用於往所述凍冰模具內注水覆冰。
[0006]為達到上述目的，本實用新型還提出了一種利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，所述裝置包括:覆冰模具、測試夾具、升降臺、壓力傳感器、壓頭、電子拉力試驗機；其中，所述覆冰模具包括:凍冰模具、覆冰試片、凍冰上蓋及緊固裝置；其中，所述覆冰試片上塗有待測塗層；當覆冰時，所述凍冰模具放置在所述覆冰試片上的待測塗層上，所述凍冰上蓋蓋在所述凍冰模具上方；所述緊固裝置用於上下夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片，使所述凍冰模具在所述凍冰上蓋與覆冰試片之間，與所述凍冰上蓋與覆冰試片緊密貼合；所述凍冰上蓋設置有注水孔，用於往所述凍冰模具內注水覆冰；利用所述覆冰模具注水覆冰後，移去所述凍冰上蓋、緊固裝置，將冷凍在一起的所述覆冰試片及凍冰模具固定於所述測量夾具上；所述壓頭安裝於所述壓力傳感器上，用於按壓所述凍冰模具；所述壓力傳感器固定安裝在所述升降臺上，並連接於所述電子拉力試驗機，用於生成所述壓頭按壓凍冰模具時的壓力值對應的壓力信號，發送所述壓力信號至所述電子拉力試驗機；所述升降臺連接電子拉力試驗機，用於帶動所述壓頭按壓所述凍冰模具；所述電子拉力試驗機，用於控制所述升降臺，並接收壓力信號，當所述凍冰模具發生位移時，所述電子拉力試驗機所測壓力瞬間變小判停，記錄並顯示所測壓力變化中的最大值。
[0007]進一步的，所述凍冰模具的形狀包括:圓環、正方形框或長方形框；其中，正方形框凍冰模具是圓環凍冰模具的外切正方形；長方形框凍冰模具的長是所述正方形凍冰模具的長的1.5倍，兩者的寬相等。
[0008]進一步的，所述圓環凍冰模具採用304拉絲不鏽鋼或PVC材料製成；所述正方形框凍冰模具、長方形框凍冰模具採用PVC材料製成；所述正方形框凍冰模具與所述長方形框凍冰模具的厚度相同、高度相同，所述圓環凍冰模具的厚度小於所述正方形框凍冰模具的厚度，所述圓環凍冰模具的高度是所述正方形框凍冰模具的高度的1.5倍。
[0009]進一步的，所述壓頭包括:弧形壓頭、尖狀壓頭；所述弧形壓頭的圓弧與所述圓環凍冰模具匹配，用於在按壓圓環凍冰模具時使用；所述尖狀壓頭用於在按壓所述正方形框凍冰模具及長方形框凍冰模具時使用。
[0010]進一步的，所述凍冰上蓋上粘有泡沫緩衝墊，用於當所述凍冰上蓋和凍冰模具接觸時保持密封。
[0011]進一步的，所述緊固裝置包括緊固片及夾緊螺栓；所述緊固片用於夾住所述凍冰上蓋及覆冰試片，所述夾緊螺栓用於緊固所述緊固片。
[0012]進一步的，所述緊固裝置為一緊固夾，用於夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片。
[0013]通過本實用新型的覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置，使覆冰模擬更接近實際情況，並且通過多種形狀的覆冰模具及壓頭實現多種覆冰情況的附著力測量，為防覆冰塗料表面附著力測量提供了有效的裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0015]圖1為本實用新型一實施例的覆冰模具結構示意圖。
[0016]圖2A至圖2C為本實用新型一實施例的三種凍冰模具放置在覆冰試片上的俯視示意圖。
[0017]圖3為本實用新型一實施例的兩種壓頭的結構示意圖。
[0018]圖4為本實用新型一實施例測量覆冰剪切力時覆冰試片的安裝示意圖。
[0019]圖5為本實用新型一實施例的測量覆冰剪切力的裝置結構示意圖。
[0020]圖6為現有技術中一種提拉凍冰模具測試覆冰情況的裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下配合圖式及本實用新型的較佳實施例，進一步闡述本實用新型為達成預定實用新型目的所採取的技術手段。
[0022]圖1為本實用新型一實施例的覆冰模具結構示意圖。如圖1所示，覆冰模具包括:覆冰試片1、凍冰模具2、凍冰上蓋3及緊固裝置4 ;其中，[0023]覆冰試片I上塗有待測塗層11 ;當覆冰時，凍冰模具2放置在覆冰試片I上的待測塗層11上，凍冰上蓋3蓋在凍冰模具2上方。
[0024]緊固裝置4用於上下夾緊凍冰上蓋3及覆冰試片1，使凍冰模具2在凍冰上蓋3與覆冰試片I之間，與凍冰上蓋3與覆冰試片I緊密貼合。
[0025]凍冰上蓋3設置有注水孔31,用於往凍冰模具2內注水覆冰。
[0026]在本實施例中，注水覆冰時可以利用注射器5，插進注水孔31進行注水。
[0027]在本實施例中，如圖2A至圖2C所示，為了能直接測出塗層表面覆冰後的剪切力，加工製作了三種不同橫截面形狀的凍冰模具。圖2A為圓環覆冰模具21的形狀示意圖，圖2B為正方形框覆冰模具22的形狀示意圖，圖2C為長方形框覆冰模具23的形狀示意圖。
[0028]其中，圓環凍冰模具21採用304拉絲不鏽鋼或PVC材料製成；正方形框凍冰模具
22、長方形框凍冰模具23採用PVC材料製成。
[0029]正方形框凍冰模具22與長方形框凍冰模具23的厚度相同、高度相同，所述圓環凍冰模具的厚度小於所述正方形框凍冰模具的厚度，所述圓環凍冰模具的高度是所述正方形框凍冰模具的高度的1.5倍。
[0030]三者橫截面形狀有以下關係:正方形框凍冰模具22的外正方形是圓環凍冰模具21的外圓的外切正方形；長方形框凍冰模具23的長是正方形凍冰模具22的長的1.5倍，兩者的寬相等。
[0031 ] 在本實施例中，凍冰上蓋3上粘有泡沫緩衝墊(未繪示)，用於當凍冰上蓋3和凍冰模具2接觸時能夠起到很好的緩衝，並保持密封。
[0032]在本實施例中，緊固裝置4包括緊固片41及夾緊螺栓42 ;緊固片41用於夾住凍冰上蓋3及覆冰試片1，夾緊螺栓42用於緊固前述緊固片41 ;緊固片41上設置有對應凍冰上蓋3上注水孔31的一注水孔。
[0033]在另一實施例中，緊固裝置4可為一緊固夾，用於夾緊凍冰上蓋3及覆冰試片I。其中，緊固夾包括:緊固上片、緊固底片及夾緊彈簧；緊固底片水平且連接有手柄，不可移動，緊固底片設有卡槽，同覆冰試片I等寬，可使覆冰試片I保持水平穩定且不容易移動，緊固上片水平且帶手柄，在兩緊固片與手柄連接處通過彈簧將兩緊固片相連。緊固上片同手柄相連並且可翻轉，便於放入覆冰試片1、凍冰模具2和凍冰上蓋3，用於夾住凍冰上蓋3及覆冰試片I。
[0034]在覆冰時，覆冰試驗箱內有風扇，蓋上凍冰上蓋3能夠防止剛形成的冰核不被吹散，能夠均勻結冰。具體操作為:將凍冰模具2放置於覆冰試片I上，蓋上凍冰上蓋3，將凍冰上蓋3和覆冰試片I通過緊固裝置4夾緊後水平的放入試驗箱內，用注射器5量取一定量的過冷水後，通過注水孔31緩慢的將過冷水注入到圓環內，設定實驗需要的凍冰溫度、時間結冰。
[0035]基於前述覆冰模具，本實用新型還利用前述覆冰模具提出了一種測量覆冰剪切力的裝置。圖4為本實用新型一實施例的測量覆冰剪切力的裝置結構示意圖。如圖4所示，該裝置包括:覆冰模具、壓頭6、測試夾具7、壓力傳感器8、升降臺9、電子拉力試驗機10。
[0036]其中，覆冰模具如圖1以及圖2A至圖2C所述，利用覆冰模具注水覆冰後，移去凍冰上蓋3、緊固裝置4，將冷凍在一起的覆冰試片I及凍冰模具2固定於測試夾具7上。
[0037]壓頭6安裝於壓力傳感器8上，用於按壓凍冰模具2 ；[0038]壓力傳感器8固定安裝在升降臺9上，並連接於電子拉力試驗機10，用於生成壓頭6按壓凍冰模具2時的壓力值對應的壓力信號，發送壓力信號至電子拉力試驗機10 ；
[0039]升降臺9連接電子拉力試驗機10，用於帶動壓頭6按壓凍冰模具2 ；
[0040]電子拉力試驗機10，用於控制升降臺9，並接收壓力信號，當凍冰模具2發生位移時，電子拉力試驗機10所測壓力瞬間變小判停，記錄並顯示所測壓力變化中的最大值，該，值即為冰在該測塗層11表面的附著力。
[0041]在本實施例中，測試夾具7可為一與升降臺9配套使用的臺鉗，用於固定覆冰後的覆冰試片I。
[0042]在本實施例中，電子拉力試驗機10可以用現有技術中的電子拉力試驗機，其測量精度可以達到小數點後I位，測力範圍可調；主要通過兩種1-1000N和1-5000N規格壓力傳感器8即可實現調整測力範圍，電子拉力試驗機10可顯示測量位移，壓頭速度可調0.0lmm/min-500mm/min,實驗時設定為10mm/min,測試結果可以列印。
[0043]在本實施例中，如圖3所示，為本實用新型一實施例的兩種壓頭的結構示意圖；壓頭6包括了兩種:弧形壓頭61及尖狀壓頭62。
[0044]弧形壓頭61的圓弧與圓環凍冰模具21匹配(弧形壓頭61的圓弧與圓環凍冰模具21的外圓是同心圓，弧形壓頭的直徑同圓環凍冰模具21的高度一致)，用於在按壓圓環凍冰模具61時使用，保證了在實驗時施加的力在同一軸心方向上。
[0045]尖狀壓頭62，其直徑與正方形框凍冰模具22及長方形框凍冰模具23 —致，用於在按壓正方形框凍冰模具22及長方形框凍冰模具23時使用，儘可能的使方框受力均勻。
[0046]為了對上述測量覆冰剪切力的裝置進行更為清楚的解釋，下面結合圖5，以一個具體的實施例來進行說明，然而值得注意的是該實施例僅是為了更好地說明本實用新型，並不構成對本實用新型不當的限定。
[0047]在一具體實施例中，利用覆冰模具測量覆冰剪切力的步驟包括:
[0048]1、結合圖1所不，在覆冰試片I上塗覆待測塗層11。
[0049]2、在注水覆冰時，將圓環凍冰模具21放置在覆冰試片I的待測塗層11上，凍冰上蓋3蓋在圓環凍冰模具21上方，利用緊固夾夾緊。
[0050]3、將覆冰模具放入覆冰試驗箱內，用注射器5量取8ml過冷水後，通過注水孔31緩慢將過冷水注入到圓環凍冰模具21內，設定試驗箱溫度為_20°C，結冰24h。
[0051]4、結合圖5所示，在覆冰結束前lOmin，將弧形壓頭61安裝在壓力傳感器8上，打開電子拉力試驗機10電源，設定參數，選取壓頭量程「1000N」，設定試驗形狀為「圓環」，直徑 「37.00mm」,測試速度 「 10mm/min」。
[0052]5、在覆冰結束後，迅速打開緊固夾，移去凍冰上蓋3 ;將覆冰後的覆冰試片I豎直固定在測試夾具7上，並調整升降臺9及弧形壓頭61，使弧形壓頭61與圓環凍冰模具21貼
入
口 ο
[0053]6、升降臺9帶動弧形壓頭61按壓圓環凍冰模具21 ;當圓環凍冰模具21發生位移時，電子拉力試驗機10所測壓力瞬間變小判停，記錄並顯示所測壓力變化中的最大值。
[0054]測試結果如下:
[0055](I)、試片待測塗層表面冰的附著力為:221.68N。
[0056](2)、試片待測塗層表面冰的粘附強度:0.206MPa。[0057](3)、壓剪位移:2.174mm。
[0058]更換其他待測塗層，進行相應的覆冰剪切力測試，可以通過比較測量數據判斷待測塗料的防覆冰性能。在實際應用中，可為風機葉片表面防覆冰塗料覆冰性能的評價及塗料篩選提供了有效的試驗平臺。
[0059]通過本實用新型的覆冰模具及利用其測量覆冰剪切力的裝置，使覆冰模擬更接近實際情況，並且通過多種形狀的覆冰模具及壓頭實現多種覆冰情況的附著力測量，為防覆冰塗料表面附著力測量提供了有效的裝置。
[0060]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種覆冰模具，其特徵在於，包括:凍冰模具、覆冰試片、凍冰上蓋及緊固裝置；其中， 所述覆冰試片上塗有待測塗層； 當覆冰時，所述凍冰模具放置在所述覆冰試片上的待測塗層上，所述凍冰上蓋蓋在所述凍冰模具上方； 所述緊固裝置用於上下夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片，使所述凍冰模具在所述凍冰上蓋與覆冰試片之間，與所述凍冰上蓋與覆冰試片緊密貼合； 所述凍冰上蓋設置有注水孔，用於往所述凍冰模具內注水覆冰。
2.根據權利要求1所述的覆冰模具，其特徵在於，所述凍冰模具的橫截面的形狀包括:圓環、正方形框或長方形框；其中， 正方形框凍冰模具是圓環凍冰模具的外切正方形； 長方形框凍冰模具的長是所述正方形凍冰模具的長的1.5倍，兩者的寬相等。
3.根據權利要求2所述的覆冰模具，其特徵在於，所述圓環凍冰模具採用304拉絲不鏽鋼或PVC材料製成； 所述正方形框凍冰模具、長方形框凍冰模具採用PVC材料製成； 所述正方形框凍冰模具與所述長方形框凍冰模具的厚度相同、高度相同，所述圓環凍冰模具的厚度小於所述正方形框凍冰模具的厚度，所述圓環凍冰模具的高度是所述正方形框凍冰模具的高度的1.5倍。
4.根據權利要求1所述的覆冰模`具，其特徵在於，所述凍冰上蓋上粘有泡沫緩衝墊，用於當所述凍冰上蓋和凍冰模具接觸時保持密封。
5.根據權利要求1所述的覆冰模具，其特徵在於，所述緊固裝置包括緊固片及夾緊螺栓；所述緊固片用於夾住所述凍冰上蓋及覆冰試片，所述夾緊螺栓用於緊固所述緊固片。
6.根據權利要求1所述的覆冰模具，其特徵在於，所述緊固裝置為一緊固夾，用於夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片。
7.一種利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述裝置包括:覆冰模具、測試夾具、升降臺、壓力傳感器、壓頭、電子拉力試驗機；其中， 所述覆冰模具包括:凍冰模具、覆冰試片、凍冰上蓋及緊固裝置；其中， 所述覆冰試片上塗有待測塗層； 當覆冰時，所述凍冰模具放置在所述覆冰試片上的待測塗層上，所述凍冰上蓋蓋在所述凍冰模具上方； 所述緊固裝置用於上下夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片，使所述凍冰模具在所述凍冰上蓋與覆冰試片之間，與所述凍冰上蓋與覆冰試片緊密貼合； 所述凍冰上蓋設置有注水孔，用於往所述凍冰模具內注水覆冰； 利用所述覆冰模具注水覆冰後，移去所述凍冰上蓋、緊固裝置，將冷凍在一起的所述覆冰試片及凍冰模具固定於所述測量夾具上； 所述壓頭安裝於所述壓力傳感器上，用於按壓所述凍冰模具； 所述壓力傳感器固定安裝在所述升降臺上，並連接於所述電子拉力試驗機，用於生成所述壓頭按壓凍冰模具時的壓力值對應的壓力信號，發送所述壓力信號至所述電子拉力試驗機；所述升降臺連接電子拉力試驗機，用於帶動所述壓頭按壓所述凍冰模具； 所述電子拉力試驗機，用於控制所述升降臺，並接收壓力信號，當所述凍冰模具發生位移時，所述電子拉力試驗機所測壓力瞬間變小判停，記錄並顯示所測壓力變化中的最大值。
8.根據權利要求7所述的利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述凍冰模具的形狀包括:圓環、正方形框或長方形框；其中， 正方形框凍冰模具是圓環凍冰模具的外切正方形； 長方形框凍冰模具的長是所述正方形凍冰模具的長的1.5倍，兩者的寬相等。
9.根據權利要求8所述的利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述圓環凍冰模具採用304拉絲不鏽鋼或PVC材料製成； 所述正方形框凍冰模具、長方形框凍冰模具採用PVC材料製成； 所述正方形框凍冰模具與所述長方形框凍冰模具的厚度相同、高度相同，所述圓環凍冰模具的厚度小於所述正方形框凍冰模具的厚度，所述圓環凍冰模具的高度是所述正方形框凍冰模具的高度的1.5倍。
10.根據權利要求9所述的利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述壓頭包括:弧形壓頭、尖狀壓頭； 所述弧形壓頭的圓弧與所述圓環凍冰模具匹配，用於在按壓圓環凍冰模具時使用； 所述尖狀壓頭用於在按壓所述正方形框凍冰模具及長方形框凍冰模具時使用。
11.根據權利要求7所述的利用覆冰模具 測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述凍冰上蓋上粘有泡沫緩衝墊，用於當所述凍冰上蓋和凍冰模具接觸時保持密封。
12.根據權利要求7所述的利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述緊固裝置包括緊固片及夾緊螺栓；所述緊固片用於夾住所述凍冰上蓋及覆冰試片，所述夾緊螺栓用於緊固所述緊固片。
13.根據權利要求7所述的利用覆冰模具測量覆冰剪切力的裝置，其特徵在於，所述緊固裝置為一緊固夾，用於夾緊所述凍冰上蓋及覆冰試片。
【文檔編號】G01N3/24GK203672696SQ201420055685
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】張秀麗, 黃治娟, 王應高, 賀惠民, 王娜, 閆保全, 張懿, 李永立, 馬茜 申請人:國家電網公司, 華北電力科學研究院有限責任公司