專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及加載技術(shù)，具體為一種實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置。
背景技術(shù)：
材料在高溫高壓液相環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕是許多領(lǐng)域所面臨的重要問(wèn)題，典型 的如化學(xué)工業(yè)中反應(yīng)容器、核電站中的循環(huán)管路及蒸汽發(fā)生器傳熱管等，經(jīng)常因 材料應(yīng)力腐蝕而導(dǎo)致的安全事故。所以，在實(shí)驗(yàn)室中模擬高溫高壓環(huán)境來(lái)研究材
料應(yīng)力腐蝕問(wèn)題具有重要意義。而要進(jìn)纟TS類研究就必須解決高溫高壓密閉環(huán)境 下對(duì)試樣進(jìn)行力據(jù)的技術(shù)難題。目前國(guó)外有成熟的相關(guān)設(shè)備，但是價(jià)格昂貴，結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，使用維護(hù)都比較麻煩，國(guó)內(nèi)尚沒有成熟的產(chǎn)品。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，該裝置結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，使用維護(hù)都比較方便且能夠較好地滿足實(shí)驗(yàn)精度，解決了高溫高壓密閉環(huán) 境下對(duì)i式樣進(jìn)行加載的技術(shù)難題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
一種實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，該裝置包括軸套、拉伸軸、冷卻套、O 型密封圈I 、固定螺帽、壓緊螺帽，軸套旋緊在高壓釜蓋上，軸套頂部通過(guò)螺紋 安裝壓緊螺帽，拉伸軸通過(guò)壓緊螺帽和軸套的內(nèi)？L伸到高壓釜內(nèi)，拉伸軸與軸套
之間通過(guò)O型密封圈I動(dòng)密封，拉伸軸夕卜側(cè)設(shè)有拉伸軸突臺(tái)，在軸套外側(cè)套裝有
冷卻套，冷卻套的一端壓接在軸套外偵啲軸套突臺(tái)上，冷卻套的另一端通過(guò)固定 螺帽固定。
所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，在軸套外側(cè)需要冷卻的位置開設(shè)兩 個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽內(nèi)各放一 o型密封圈n ，冷卻套與軸套之間通過(guò)密封圈n密封。
所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，在拉伸軸的拉伸軸突臺(tái)上依次放置 套裝于拉伸軸的墊圈、彈簧、墊圈，壓緊螺帽通過(guò)拉伸軸壓緊墊圈及彈簧。所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，在拉伸軸的拉伸軸突臺(tái)上放置擋土央， 壓緊螺帽fflil拉伸軸旋在軸套上，在壓緊螺帽頂部，依次放置套裝于拉伸軸的墊
圈、彈簧、墊圈、加力塊，加力i央通過(guò)拉伸軸壓緊墊圈及彈簧。
所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置的應(yīng)用，步驟如下
(1) 將軸套擰在高壓釜蓋相應(yīng)的螺紋孔上；
(2) 在軸套與冷卻套相配合的凹槽處裝上O型密封圈II，再將冷卻套推入
相應(yīng)的位置，并將固定螺帽在冷卻套上方位置旋入，然后在冷卻套上接上冷卻7K 進(jìn)管和冷卻水出管；
(3) 在拉伸軸的凹槽處套上O型密封圈I ，再將拉伸軸從上至下套入軸套 內(nèi)，在拉伸軸伸出的下端連接裝好拉伸式樣的夾具；
(4) 將壓緊螺帽Sil拉伸軸旋入軸套上方，此時(shí)拉伸裝置安裝完畢。
所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置的應(yīng)用，當(dāng)要使彈簧對(duì)拉伸軸產(chǎn)生壓 縮作用、減小壓力差所產(chǎn)生的力時(shí)，依次在拉伸軸的拉伸軸突臺(tái)上放置墊圈、彈 簧、墊圈，然后將壓緊螺帽通過(guò)拉伸軸壓緊墊圈及彈簧，用加力桿旋轉(zhuǎn)壓緊螺帽 直到達(dá)到所需的載荷。
所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置的應(yīng)用，當(dāng)要使彈簧X寸拉伸軸產(chǎn)生拉 伸作用、增大壓力差所產(chǎn)生的載荷時(shí)，先從拉伸軸的上方套入擋i央，直到與拉伸
軸上的拉伸軸突臺(tái)相接觸，將壓緊螺帽通過(guò)拉伸軸旋在軸套上，在壓緊螺帽上依
次放墊圈、彈簧、墊圈，然后將加力i央旋在拉伸軸上壓緊墊圈及彈簧，再用加力 桿套在加力i央上加力旋轉(zhuǎn)直到達(dá)到所需的載荷。 本實(shí)用新型的有益效果是-
1 、本實(shí)用新型主要依靠高壓釜內(nèi)的液體與外界大氣的壓力差推動(dòng)拉伸軸向 外運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生所需的載荷，當(dāng)高壓釜內(nèi)壓力穩(wěn)定時(shí)，所產(chǎn)生的載荷也相應(yīng)比較穩(wěn) 定，而且載荷數(shù)值比較可觀，當(dāng)高壓釜內(nèi)壓力為10MPa時(shí)，載荷可達(dá)2kN，能 一定程度地滿足實(shí)驗(yàn)的需求；與成熟設(shè)備相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，使用 維護(hù)非常方便，而且能夠提供一個(gè)比較穩(wěn)定的恒載荷，精度可靠。
2、本實(shí)用新型軸套與高壓釜蓋密封連接，高壓釜內(nèi)為高溫高壓(3CXTC、 12 MPa左右)水溶液；拉伸軸通過(guò)軸套伸入到高壓釜內(nèi)拉伸試樣，拉伸軸與軸套之 間通過(guò)O型密封圈實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封；冷卻水流過(guò)與軸套密封配合的冷卻套使軸套內(nèi)的水溶液保持在較低溫度，這樣可以保證O型密封圈長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；拉伸軸作用在 試樣的力主要由高壓釜內(nèi)的高壓產(chǎn)生，如要改變此載荷，可利用螺帽或加力i央在 不同的位置壓縮彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3、 本實(shí)用新型在依靠壓力差所產(chǎn)生的載荷基礎(chǔ)上能夠根據(jù)需要在一定范圍 內(nèi)減小載荷。實(shí)現(xiàn)方式如下在軸套上旋轉(zhuǎn)壓緊螺帽壓縮彈簧，被壓縮的彈簧另 一端作用在拉伸軸突臺(tái)上，這樣就在軸上產(chǎn)生一個(gè)與壓力差方向相反的力，當(dāng)一
個(gè)彈性系數(shù)為400 N/cm的彈簧被壓縮2 cm時(shí)，總的載荷就可減小到1.2 kN， 如要進(jìn)一步減小載荷，可以通過(guò)換用彈性系數(shù)較大的彈簧或增大彈簧壓縮量來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
4、 本實(shí)用新型在依靠壓力差所產(chǎn)生的載荷基礎(chǔ)上能夠根據(jù)需要在一定范圍 內(nèi)增大載荷。實(shí)現(xiàn)方式如下在拉伸軸上旋轉(zhuǎn)加力±央壓縮彈簧，被壓縮的彈簧另 一端作用在壓緊螺帽上，這樣就在軸上產(chǎn)生一個(gè)與壓力差方向相同的九當(dāng)一個(gè) 彈性系數(shù)為400 N/cm的彈簧被壓縮2 cm時(shí)，總的載荷就可增大到2.8 kN，如 要進(jìn)一步增大載荷，可以通過(guò)換用彈性系數(shù)較大的彈簧或增大彈簧壓縮量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5、 本實(shí)用新型適用高溫高壓密閉環(huán)境下加載，溫度范圍為常溫-30(TC，壓 力范圍為常壓-20 MPa，當(dāng)釜內(nèi)壓力為10 MPa時(shí)該裝置通皿當(dāng)壓縮彈簧可使 拉伸軸施加1.2到2.8kN的恒定載荷，是一種在高溫高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠 加載的技術(shù)。


圖1為本實(shí)用新型旨裝置結(jié)構(gòu)圖。 圖2為壓縮彈簧以減小載荷時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。 圖3為壓縮彈簧以增大載荷時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
圖中，1、軸套；2、拉伸軸；3、冷卻套；4、密封圈I; 5、固定螺帽；6、 擋±央；7、壓緊螺帽；8、墊亂9、彈簧；10、加力塊；11、高壓釜蓋；12、 拉伸軸突臺(tái)；13、密封圈II; 14、軸套突臺(tái)；15、冷卻水進(jìn)管；16、冷卻水出
具體實(shí)駄式
如圖1所示，本實(shí)用新型整個(gè)控制系統(tǒng)主要包括軸套1、拉伸軸2、冷卻
套3、 0型密封圈I4、固定螺帽5、擋塊6、壓緊螺帽7、墊圈8、彈簧9、加力
5塊10，各部分之間連接關(guān)系如下軸套1旋緊在高壓釜蓋11上，軸套1頂部通
過(guò)螺紋安裝壓緊螺帽7，拉伸軸2通過(guò)壓緊螺帽7和軸套1內(nèi)？L伸到高壓釜內(nèi)拉 伸試樣，拉伸軸2與軸套1之間通過(guò) 型密封圈14實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封，拉伸軸2外側(cè)
設(shè)有拉伸軸突臺(tái)12;在軸套1夕卜側(cè)需要冷卻的位置開設(shè)兩個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽內(nèi)各
放一 O型密封圈I113，將冷卻套3通過(guò)軸套1推入到與密封圈I113酉己合密封的 位置，冷卻套3的一端壓接在軸套1外側(cè)的軸套突臺(tái)14上，另一端通過(guò)固定螺
帽5固定；彈簧9的裝配有兩種方式
(1) 如圖2所示，在拉伸軸2的拉伸軸突臺(tái)12上依次放置套裝于拉伸軸2 的墊圈8、彈簧9、墊圈8，壓緊螺帽7通過(guò)拉伸軸2壓緊墊圈及彈簧。
(2) 如圖3所示，在拉伸軸2的拉伸軸突臺(tái)12上放置擋塊6，壓緊螺帽7 通過(guò)拉伸軸2旋在軸套1上，在壓緊螺帽7頂部，依次放置錢于拉伸軸2的墊 圈8、彈簧9、墊圈8、加力塊10，加力塊10通過(guò)拉伸軸2壓緊墊圈及彈簧。
本實(shí)用新型拉伸裝置安裝步驟如下-
1 、 將軸套1擰在高壓釜蓋11相應(yīng)的螺紋孔上，所有力矩要適當(dāng)以保證密 封；
2、 在軸套1與冷卻套3相配合的凹槽處裝上0型密封圈I113，再將冷卻 套3推入相應(yīng)的位置，并將固定螺帽5在冷卻套3上方位置旋入，然 后在冷卻套3上接上冷卻7K進(jìn)管15和冷卻水出管16;
3、 在拉伸軸2的凹槽處套上0型密封圈I 4，再將拉伸軸2從上至下緩 慢地套入軸套1內(nèi)，在拉伸軸2伸出的下端連接裝好拉伸式樣的夾具;
4、 將壓緊螺帽7通過(guò)拉伸軸2旋入軸套1上方，此時(shí)拉伸裝置安裝完畢。 當(dāng)要使彈簧9X射立伸軸2產(chǎn)生壓縮作用、減小壓力差所產(chǎn)生的力時(shí)，依次在
拉伸軸2的拉伸軸突臺(tái)12上放置墊圈8、彈簧9、墊圈8，然后將壓緊螺帽7通 過(guò)拉伸軸2壓緊墊圈8及彈簧9，用加力桿旋轉(zhuǎn)壓緊螺帽7直到達(dá)到所需的載荷。 當(dāng)要使彈簧9對(duì)拉伸軸2產(chǎn)生拉伸作用、增大壓力差所產(chǎn)生的載荷時(shí)，先從 拉伸軸2的上方套入擋土央6，直至ij與拉伸軸2上的拉伸軸突臺(tái)12相接觸，將壓 緊螺帽7通過(guò)拉伸軸2旋在軸套1上，在壓緊螺帽7上依次放墊圈8、彈簧9、 墊圈8，然后將加力塊10旋在拉伸軸2上壓緊墊圈8及彈簧9，再用加力桿套在 加力塊10上加力旋轉(zhuǎn)直到達(dá)到所需的載荷。實(shí)施例
在實(shí)施例中，將高壓釜內(nèi)液體保持在11 MPa左右，溫度加熱到27CTC至316 。C之間，所用試樣為片狀拉伸試樣，持續(xù)時(shí)間約為16小時(shí)，齡實(shí)-魁程中設(shè) 備運(yùn)轉(zhuǎn)安全穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)密封泄漏等問(wèn)題。
拉伸軸作用在試樣上的力主要由高壓釜內(nèi)的高壓與外界大氣壓的壓差所產(chǎn) 生，這部分力的大小等于壓差與軸套內(nèi)圓面積的乘積。拉伸軸與軸套之間的動(dòng)態(tài) 密封由O型密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)， 一般的O型密封圈最高使用溫度在20CTC左右，而
高壓釜內(nèi)溫度在30crc左右，所以為保證o型密封圈會(huì)巨夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，在軸套
上裝有一與其緊密配合的冷卻套；冷卻套上各有一進(jìn)出水口，冷卻水流經(jīng)冷卻套
后能有效斷氐軸套內(nèi)的 鵬。
當(dāng)要減小由高壓釜內(nèi)高壓所產(chǎn)生的固定載荷時(shí)，可用旋在軸套上的壓緊螺帽 壓縮彈簧，而彈簧的另一端作用在拉伸軸突臺(tái)上給軸一個(gè)向下的力，彈簧原長(zhǎng)為
7cm，彈性系數(shù)為400N/cm，當(dāng)彈簧被壓縮2cm時(shí)，拉伸軸作用在試樣上的力 為1.2 kN。
當(dāng)要增大由高壓釜內(nèi)高壓所產(chǎn)生的固定載荷時(shí)，可用旋在拉伸軸上的加力塊 壓縮彈簧，而彈簧的另一端作用在旋在軸套上的壓緊螺帽上，這時(shí)彈簧通過(guò)作用 加力±央給軸一個(gè)向上的九當(dāng)彈簧被壓縮2cm時(shí)，拉伸軸作用在i辦上的力為 2.8 kN。
當(dāng)彈簧作用在加力塊上以增加載荷時(shí)，為防止試樣被拉斷后拉伸軸被內(nèi)壓推 出密封位置而造成高壓釜內(nèi)溶液外泄，在拉伸軸突臺(tái)與壓緊螺帽之間放置了一定 高度的擋塊；而當(dāng)彈簧作用在拉伸軸突臺(tái)上時(shí)，這種情況則不會(huì)出現(xiàn)。
權(quán)利要求1、一種實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，其特征在于該裝置包括軸套(1)、拉伸軸(2)、冷卻套(3)、O型密封圈I(4)、固定螺帽(5)、壓緊螺帽(7)，軸套(1)旋緊在高壓釜蓋(11)上，軸套(1)頂部通過(guò)螺紋安裝壓緊螺帽(7)，拉伸軸(2)通過(guò)壓緊螺帽(7)和軸套(1)的內(nèi)孔伸到高壓釜內(nèi)，拉伸軸(2)與軸套(1)之間通過(guò)O型密封圈I(4)動(dòng)密封，拉伸軸(2)外側(cè)設(shè)有拉伸軸突臺(tái)(12)，在軸套(1)外側(cè)套裝有冷卻套(3)，冷卻套(3)的一端壓接在軸套(1)外側(cè)的軸套突臺(tái)(14)上，冷卻套(3)的另一端通過(guò)固定螺帽(5)固定。
2、 按照權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，其特征在于在 軸套(1)夕剛需要冷卻的位置開設(shè)兩個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽內(nèi)各放一O型密封圈II(13)，冷卻套(3)與軸套(1)之間通過(guò)密封圈II (13)密封。
3、 按照權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，其特征在于在 拉伸軸(2)的拉伸軸突臺(tái)(12)上依次放置套裝于拉伸軸(2)的墊圈、彈簧、 墊圈，壓緊螺帽(7) M拉伸軸(2)壓緊墊圈及彈簧。
4、 按照權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，其特征在于在 拉伸軸(2)的拉伸軸突臺(tái)(12)上放置擋±央(6)，壓緊螺帽(7)通過(guò)拉伸軸(2) 旋在軸套(1)上，在壓緊螺帽(7)頂部，依次放置套裝于拉伸軸(2)的墊圈、 彈簧、墊圈、加力塊，加力i央通過(guò)拉伸軸(2)壓緊墊圈及彈簧。
專利摘要本實(shí)用新型涉及加載技術(shù)，具體為一種能實(shí)現(xiàn)高溫高壓環(huán)境下加載的裝置，解決高溫高壓條件下對(duì)試樣進(jìn)行加載的技術(shù)難題。該裝置由軸套、拉伸軸、冷卻套、O型密封圈、固定螺帽、壓緊螺帽、彈簧等構(gòu)成。軸套與高壓釜蓋密封連接，高壓釜內(nèi)為高溫高壓(300℃、12MPa左右)水溶液；拉伸軸通過(guò)軸套伸入到高壓釜內(nèi)拉伸試樣，拉伸軸與軸套之間通過(guò)O型密封圈實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封；冷卻水流過(guò)與軸套密封配合的冷卻套使軸套內(nèi)的水溶液保持在較低溫度，這樣可以保證O型密封圈長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；拉伸軸作用在試樣的力主要由高壓釜內(nèi)的高壓產(chǎn)生，如要改變此載荷，利用螺帽或加力塊在不同的位置壓縮彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，該裝置提供了高溫高壓環(huán)境下簡(jiǎn)單可靠的加載方式。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201285358SQ20082021911
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者匡文軍, 吳欣強(qiáng), 韓恩厚 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所