包壳材料高温骤冷换热及高温蒸汽氧化实验装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115718060A(43)申请公布日2023.02.28(21)申请号202211454786.5(22)申请日2022.11.21(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人许巍赵宁康刘晓晶何辉熊进标(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201专利代理师王毓理王锡麟(51)Int.Cl.G01N17/00(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称包壳材料高温骤冷换热及高温蒸汽氧化实验装置(57)摘要一种包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，包括：由上而下依次设置的驱动装置、密闭加热炉和骤冷水箱，其中：密闭加热炉和骤冷水箱通过四通阀的第一入口和第一出口相连，四通阀的第二入口接收保护气体，第二出口输出水箱蒸汽，驱动装置的末端设置用于连接试样的试样固定棒并驱动试样依次经过密闭加热炉、四通阀和骤冷水箱，驱动装置、密闭加热炉、四通阀、骤冷水箱底部加热装置、高速摄像机、试样壁面的热电偶和水箱内的热电偶分别与控制系统相连。本发明通过精确控制达到控制高温加热炉的气体环境、实验全过程自动化的效果，增加驱动装置的稳定性并完善了实验装置的适用环境，显著提高实验装置的使用效率、准确性及安全特性。CN115718060ACN115718060A权利要求书1/2页1.一种基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，其特征在于，包括：由上而下依次设置的驱动装置、密闭加热炉和骤冷水箱，其中：密闭加热炉和骤冷水箱通过四通阀的第一入口和第一出口相连，四通阀的第二入口接收保护气体，第二出口输出水箱蒸汽，驱动装置的末端设置用于连接试样的试样固定棒并驱动试样依次经过密闭加热炉、四通阀和骤冷水箱，驱动装置、密闭加热炉、四通阀、骤冷水箱底部加热装置、高速摄像机、试样壁面的热电偶和水箱内的热电偶分别与控制系统相连；所述的控制系统，包括：数据采集单元、电力控制单元、图像处理单元以及可视化操作面板单元，其中：数据采集单元能够根据装设于试样内表面热电偶壁温采集信息、以及驱动装置顶部电机信息，进行模数转换处理，得到数字化壁温信息和数字化驱动装置位置信息；电力控制单元根据可视化操作面板单元在不同过程中给出的电信号，向相应装置发出控制信号，推进实验过程；图像处理单元根据数字化壁温信息，进行曲线拟合处理，获得全实验过程的壁温瞬态相应曲线，并能够存储高速摄像机拍摄的骤冷过程中的试样图像；可视化操作面板单元主要根据实验人员在实验前设定的气体环境、加热温度、保温时长等具体实验参数制定实验流程，并根据数据采集单元的提供的数据反馈进行调控，向电力控制单元发出电信号，并实时显示实验过程中的温度、实验时间、驱动装置的相对位置等实验参数，从而实现人机交互；所述的四通阀，为旋转式四通阀或分列式四通阀，通过旋转阀门蝶板控制四通道的连通情况。2.根据权利要求1所述的基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，其特征是，所述的驱动装置采用电动推杆。3.根据权利要求1所述的基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，其特征是，所述的骤冷水箱的前后两侧均设有液体单向阀，用于向水箱中注入实验所需的液体工质和试验结束后的工质排出。4.根据权利要求1所述的基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，其特征是，所述的水箱底部设有一加热装置，用于控制水箱水样处于实验所需的温度。5.根据权利要求1所述的基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置，其特征是，所述的骤冷水箱上设有观察视窗以及摄像装置，该摄像装置与控制系统相连。6.一种基于权利要求1‑5中任一所述基于控制系统的包壳材料高温骤冷换热实验及高温蒸汽氧化实验装置的实验控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)实验准备阶段将待测试样固定于试样固定棒末端；实验开始前实验人员在可视化操作面板单元选择实验类型为高温骤冷换热实验，设置高温骤冷初始温度为1000℃，气体环境为氩气环境；步骤2)实验开始时，控制系统的数据采集单元获取驱动装置中电机信息，判断驱动装置是否处于基准位置并由可视化操作面板单元内部的处理器向电力控制单元发出信号进行复位，若处于基准位置，则由电力控制单元控制四通阀导通高温加热炉与保护气体入口，打开氩气气瓶，向高温加热炉中通入氩气，电力控制单元控制高温加热炉开始加热并由数据采集单元实时监测试样内壁的热电偶温度，并控制外接进水口由单通阀向骤冷水箱注入2CN115718060A权利要求书2/2页常温水；步骤3)当内壁温度达到1000℃时高温加热炉停止加热并保温，随后电力控制单元旋转四通阀，导通骤冷水箱与高温加热炉，电力控制单元控制驱动装置