嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀的製作方法
2023-04-28 09:20:11
嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，包括螺栓、夾持機構、密封蓋、墊圈、玻璃棒、上端蓋、玻璃管和下端蓋；上端蓋為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管固定連接在上端蓋的通孔中，下端蓋為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管固定在下端蓋的孔中，玻璃管內有玻璃棒，玻璃棒與玻璃管之間通過墊圈配合連接，墊圈與玻璃管的內壁摩擦連接，玻璃棒與墊圈固定連接，玻璃管的上端設置有密封蓋，密封蓋與玻璃管固定連接，玻璃棒穿過密封蓋；上端蓋上密封蓋的一側設置螺栓，夾持機構固連在螺栓上，夾持機構上固定有測距裝置；本實用新型對待測試樣的幾何尺寸限制少，能測定較為柔軟的材料，且能夠加載複雜溫度環境。
【專利說明】嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於材料熱力學性質測量【技術領域】，特別是一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀。
【背景技術】
[0002]材料的線熱膨脹係數是其重要熱力學性質。目前有許多測定材料熱膨脹係數的方法，如示差法(石英膨脹法)、雙線法、光幹涉法、重量溫度計法等。其中，示差法使用得最為廣泛。基於示差法的線膨脹測量儀，無論是臥式還是立式，大多適用於測量金屬、無機非金屬等材料，且對待測試樣的尺寸有嚴格要求(如直徑6mm，長度50±2mm)。對於一些較為柔軟的材料，諸如HTPB推進劑，則不適合。一方面該材料線熱膨脹係數較小，對系統精度要求很高；另一方面，它們的剛度與自重之比較小，不但很難製作為標準試樣，而且在不合理的放置時試樣會發生一定程度撓曲，進而影響實驗結果準確性。
[0003]此外，已有的儀器都自帶一加熱設備，如專利201010237782中的嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀則配有一個含溫度傳感器的加熱爐。但是受其條件限制，無法應用複雜的溫度條件，例如讓試樣長時間的維持低溫(高溫)，然後急劇改變到另一極端溫度後再測定其熱膨脹係數。而在許多研究領域內，材料在這種極端溫度及其變化過程後的熱力學性質又急需了解。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在於提供一種對待測試樣的幾何尺寸限制少，能夠測定較為柔軟的材料，且能夠加載複雜溫度環境的嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀。
[0005]實現本實用新型目的的技術解決方案為:
[0006]一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，包括螺栓、夾持機構、密封蓋、墊圈、玻璃棒、上端蓋、玻璃管和下端蓋；上端蓋為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管固定連接在上端蓋的通孔中，下端蓋為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管固定在下端蓋的孔中，玻璃管內有玻璃棒，玻璃棒與玻璃管之間通過墊圈配合連接，墊圈與玻璃管的內壁摩擦連接，玻璃棒與墊圈固定連接，玻璃管的上端設置有密封蓋，密封蓋與玻璃管固定連接，玻璃棒穿過密封蓋；上端蓋上密封蓋的一側設置螺栓，夾持機構固連在螺栓上，夾持機構上固定有測距裝置。
[0007]本實用新型與現有技術相比，其顯著優點:
[0008](I)本實用新型對待測試樣的幾何尺寸限制很少，可將柔軟材料製作為短粗型試樣，進而可以準確得測量它們的線熱膨脹係數。
[0009](2)本實用新型通過與材料試驗機的保溫箱配合，可以加載複雜的溫度條件。
[0010](3)本實用新型結構簡易，易於拆卸、運輸和安裝。
[0011]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，包括螺栓1、夾持機構2、密封蓋3、墊圈4、玻璃棒5、上端蓋6、玻璃管7和下端蓋8 ;上端蓋5為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管7固定連接在上端蓋6的通孔中，下端蓋8為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管7固定在下端蓋8的孔中，玻璃管7內有玻璃棒5，玻璃棒5與玻璃管7之間通過墊圈4配合連接，墊圈4與玻璃管7的內壁摩擦連接，玻璃棒5與墊圈4固定連接，玻璃管7的上端設置有密封蓋3，密封蓋3與玻璃管7固定連接，玻璃棒5穿過密封蓋3 ;上端蓋6上密封蓋3的一側設置螺栓I，夾持機構2固連在螺栓I上，夾持機構2上固定有測距裝置。
[0014]所述的上端蓋6上部為環形凸臺結構，環形凸臺結構的下端面的形狀與保溫箱的上端面配合。
[0015]所述的上端蓋6的環形凸臺結構的上端面中心處設置環形凹槽，環形凹槽與上端蓋6的通孔連通，密封蓋3設置在環形凹槽中，且密封蓋的外徑小於環形凹槽的外徑。
[0016]所述的密封蓋3與玻璃管7之間設置密封墊圈。
[0017]所述的下端蓋8採用膠木材質，下端蓋8的孔由外向內直徑逐漸變小。
[0018]所述的上端蓋6為膠木材質，其通孔與玻璃管7是過盈配合且膠粘固化。
[0019]實施例1:
[0020]一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，包括螺栓1、夾持機構2、密封蓋3、墊圈4、玻璃棒5、上端蓋6、玻璃管7和下端蓋8 ;上端蓋5為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管7固定連接在上端蓋6的通孔中，下端蓋8為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管7固定在下端蓋8的孔中，玻璃管7內有玻璃棒5，玻璃棒5與玻璃管7之間通過墊圈4配合連接，墊圈4與玻璃管7的內壁摩擦連接，玻璃棒5與墊圈4固定連接，玻璃管7的上端設置有密封蓋3，密封蓋3與玻璃管7固定連接，玻璃棒5穿過密封蓋3 ;上端蓋6上密封蓋3的一側設置螺栓1，夾持機構2固連在螺栓I上，夾持機構2上固定有測距裝置。
[0021]將嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀上端蓋6置於保溫箱內，試樣長度隨溫度變化而推動玻璃棒上下移動，通過夾持機構2固定的千分尺即可測量玻璃棒移動的位移變化，進而求得材料的線熱膨脹係數。
[0022]實施例2:
[0023]結合圖1:
[0024]一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，包括螺栓1、夾持機構2、密封蓋3、墊圈4、玻璃棒5、上端蓋6、玻璃管7和下端蓋8 ;上端蓋5為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管7固定連接在上端蓋6的通孔中，下端蓋8為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管7固定在下端蓋8的孔中，玻璃管7內有玻璃棒5，玻璃棒5與玻璃管7之間通過墊圈4配合連接，墊圈4與玻璃管7的內壁摩擦連接，玻璃棒5與墊圈4固定連接，玻璃管7的上端設置有密封蓋3，密封蓋3與玻璃管7固定連接，玻璃棒5穿過密封蓋3 ;上端蓋6上密封蓋3的一側設置螺栓1，夾持機構2固連在螺栓I上，夾持機構2上固定有測距裝置。上端蓋6上部為環形凸臺結構，環形凸臺結構的下端面的形狀與保溫箱的上端面配合。上端蓋6的環形凸臺結構的上端面中心處設置環形凹槽，環形凹槽與上端蓋6的通孔連通，密封蓋3設置在環形凹槽中，且密封蓋的外徑小於環形凹槽的外徑。密封蓋3與玻璃管7之間設置密封墊圈。下端蓋8採用膠木材質，下端蓋8的孔由外向內直徑逐漸變小。上端蓋6為膠木材質，其通孔與玻璃管7是過盈配合且膠粘固化。
[0025]將待檢測試樣加工成小於玻璃管內徑的圓柱試樣或長方形試樣，放置在玻璃棒5的下端。整個裝置從上端蓋6的環形凸臺下端面以下都是內置於保溫箱內，而環形凸臺下端面則是接觸保溫箱的外壁，起到支撐和固定整個裝置的作用。試樣長度隨溫度變化而推動玻璃棒上下移動，通過夾持機構2固定的千分尺即可測量玻璃棒移動的位移變化，進而求得材料的線熱膨脹係數。下面分別介紹儀器組裝以及密封潤滑等【具體實施方式】:
[0026]儀器組裝:上端蓋6、下端蓋8的內孔和玻璃管7的外徑設計為過盈配合，對其進行清理，在內孔處塗有膠水。將玻璃管分別旋入二者的孔內，膠水固化後即可形成穩定連接。再將夾持機構2與螺栓I通過螺紋連接，通過螺母確定其位置。隨後將它們與上端蓋通過螺紋連接，螺紋旋入深度可用來調整千分尺的高度。
[0027]密封潤滑:下端蓋8底面要貫穿一定數量的通孔，確保玻璃管7與保溫箱內空氣連通，進而溫度一致。注意保證下端蓋8具有一定剛度，不致影響實驗準確性。墊圈4與玻璃棒5是過盈配合，而與玻璃管7則是間隙配合，在玻璃棺內壁塗抹潤滑油來消除摩擦對實驗準確性的影響。而密封蓋3的作用很關鍵，採用玻璃材質，與玻璃管7之間可以通過墊圈來加強密封效果。密封蓋3的外徑要小於上端蓋6種凹槽的外徑,且它內孔與玻璃棒5的配合是間隙配合，便於安放試樣。
[0028]為了準確的測量待測試樣的表面溫度，可在試樣或者玻璃管7的內表面處貼附若干熱電偶，接線由下端蓋8的通孔引出，再穿過保溫箱另一加載孔至外部溫度測量設備。
[0029]試樣的安裝:首先利用鑷子等工具取出上端蓋3，再取出玻璃棒5和墊圈4的結合體，將整個測定儀水平放置。然後將試樣水平緩緩推入至玻璃管7的底端，使其與下端蓋接觸後再推入玻璃棒5和墊圈4的結合體，接著豎直放置測定儀。最後調整試樣和玻璃棒5在玻璃管7內的位置，再安裝上端蓋3。
【權利要求】
1.一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:包括螺栓(I)、夾持機構(2)、密封蓋(3)、墊圈(4)、玻璃棒(5)、上端蓋(6)、玻璃管(7)和下端蓋(8);上端蓋(6)為圓柱形，中間有通孔，通孔的直徑與玻璃管的外徑配合，玻璃管(7)固定連接在上端蓋(6)的通孔中，下端蓋(8)為圓柱形蓋狀結構，底面設有毛細通孔，玻璃管(7)固定在下端蓋(8)的孔中，玻璃管(7)內有玻璃棒(5)，玻璃棒(5)與玻璃管(7)之間通過墊圈(4)配合連接，墊圈(4)與玻璃管(7)的內壁摩擦連接，玻璃棒(5)與墊圈(4)固定連接，玻璃管(7)的上端設置有密封蓋(3 )，密封蓋(3 )與玻璃管(7 )固定連接，玻璃棒(5 )穿過密封蓋(3 );上端蓋(6 )上密封蓋(3)的一側設置螺栓(1)，夾持機構(2)固連在螺栓(I)上，夾持機構(2)上固定有測距裝置。
2.根據權利要求1所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6)上部為環形凸臺結構，環形凸臺結構的下端面的形狀與保溫箱的上端面配合。
3.根據權利要求2所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6)的環形凸臺結構的上端面中心處設置環形凹槽，環形凹槽與上端蓋(6)的通孔連通，密封蓋(3)設置在環形凹槽中，且密封蓋的外徑小於環形凹槽的外徑。
4.根據權利要求1?3任意一項所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的密封蓋(3)與玻璃管(7)之間設置密封墊圈。
5.根據權利要求1?3任意一項所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的下端蓋(8)採用膠木材質，下端蓋(8)的孔由外向內直徑逐漸變小。
6.根據權利要求4所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的下端蓋(8)採用膠木材質，下端蓋(8)的孔由外向內直徑逐漸變小。
7.根據權利要求1、2、3、6任意一項所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6)為膠木材質，其通孔與玻璃管(7)是過盈配合且膠粘固化。
8.根據權利要求4所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6 )為膠木材質，其通孔與玻璃管(7 )是過盈配合且膠粘固化。
9.根據權利要求5任意一項所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6)為膠木材質，其通孔與玻璃管(7)是過盈配合且膠粘固化。
10.根據權利要求7所述的一種嵌入式材料線熱膨脹係數測定儀，其特徵在於:所述的上端蓋(6 )為膠木材質，其通孔與玻璃管(7 )是過盈配合且膠粘固化。
【文檔編號】G01N25/16GK203479733SQ201320535126
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】周清春, 陳雄, 鞠玉濤, 鄭健, 周長省, 許進升, 韋震, 汪文強, 胡少青 申請人:南京理工大學