本实用新型专利技术提出一种超低温液氮浸泡试验装置，包括试验箱、液氮槽、试验台架、液氮流通管系、调温机构和控制系统，液氮槽和试验台架均设于箱体内部，液氮流通管系包括相连通的进液总管和回收支管，进液总管分别与液氮槽及液氮罐相连通，调温机构包括温度计和汽化组件，温度计设于箱体上部，与控制系统相连，汽化组件包括汽化器、汽化进口管和汽化出口管，汽化进口管两端分别与汽化器的进口及液氮罐相连通，汽化出口管两端分别与气化器的出口及试验箱相连通，控制系统为PLC工控柜，控制液氮进出试验箱、调节试验箱内温度，本实用新型专利技术可以为特殊大型构建进行性能试验，也可为特殊新材料进行超低温性能测试，了解材料在制造完成后的超低温综合性能。超低温综合性能。超低温综合性能。
【技术实现步骤摘要】
超低温液氮浸泡试验装置
[0001]本技术属于超低温材料及其部件在超低温环境试验和航天航空交叉使用的
，特别涉及一种超低温液氮浸泡试验装置。
技术介绍
[0002]航天飞行器在太空飞行存在阳面和阴面的温差环境，而这种温差不断变换着位置，使航天器承受温差应力的影响。要试验这种交变应力环境对航天器的耐受程度，需要对其进行超低温环境和常温环境的交变试验，以了解不同材料和不同结构在热循环交变应力状态下的可靠性。要完成这些试验，需要进行液氮浸泡试验。航天航空产品的应用环境为极端恶劣的太空和外太空，对材料和焊接的要求非常高。各种新材料被不断应用于航天航空器及其部件，在低于
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150℃的超低温热循环试验中的需求越来越多，这种试验基本上都是用液氮浸泡模拟工件在超低温与常温交替的交变应力状态。若不考虑液氮试验箱箱体在试验过程中热胀冷缩的结构变化，则箱体在交变应力作用下焊缝容易撕裂而导致超低温液氮泄漏的安全事故。
技术实现思路
[0003]本技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种超低温液氮浸泡试验装置。
[0004]本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，包括试验箱、液氮槽、试验台架、液氮流通管系、调温机构和控制系统，所述试验箱包括箱体和箱盖，所述液氮槽和试验台架均设于所述箱体内部，所述液氮流通管系包括进液总管和回收支管，所述进液总管两端分别与所述液氮槽及液氮罐相连通，所述回收支管与进液总管相连通，所述调温机构包括温度计和汽化组件，所述温度计设于箱体上部，与所述控制系统相连，所述汽化组件包括汽化器、汽化进口管和汽化出口管，所述汽化进口管两端分别与所述汽化器的进口及进液总管相连通，所述汽化出口管两端分别与气化器的出口及试验箱相连通，所述控制系统为PLC工控柜，控制液氮进入或排出试验箱，及调节试验箱内的温度。
[0005]按上述方案，所述试验箱包括内外套设的试验内壳和保温外壳，所述保温外壳包括内外套设的保温内壳体和保温外壳体，形成保温空腔，所述保温空腔内填充保温棉，所述试验内壳与保温内壳体之间设有真空腔，所述真空腔与设于保温外壳上的真空管贯通相连，真空管的管口设有真空管帽，真空腔的真空度≥0.005pa。
[0006]按上述方案，所述进液总管、回收支管和汽化进口管上分别设有液氮输入泵、液氮回收泵和汽化输送泵，均与所述PLC工控柜相连。
[0007]按上述方案，所述试验箱内设有液位计，与所述PLC工控柜相连。
[0008]按上述方案，所述液氮槽与所述试验箱的底板之间铺设聚四氟乙烯垫板。
[0009]按上述方案，所述箱盖上设有排气管，所述排气管管口设有排气管帽。
[0010]按上述方案，所述保温内壳体和试验内壳之间设有支撑筋条。
[0011]按上述方案，所述液氮槽的体积为所述试验内壳容积的30％～60％。
[0012]按上述方案，所述试验台架由支腿和平台组成，所述平台高于所述液氮槽顶部，所述支腿位于液氮槽与试验箱内壁之间的空隙中。
[0013]本技术的有益效果是：提供一种超低温液氮浸泡试验装置，用单独的液氮槽充装液氮，并通过汽化器使部分液氮汽化来逐步降低试验箱内部的温度，使温度下降到
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100℃的低温后，再将液氮全部缓慢充装到试验箱的内部，让液氮溢出件号17的液氮槽，并浸没试验工件，试验时的升温和降温要求都通过PLC工控柜预设指令，所有泵阀的流量都他通过伺服电机接受PLC的指令进行自动控制，以满足技术规定的要求，该试验装置可大可小，可以为特殊大型构建进行性能试验，也可为特殊新材料进行超低温性能测试，如材料焊接后进行超低温浸泡试验，然后解剖进行微观查看是否存在微裂纹，并测试其焊缝和热影响区的常温冲击值和超低温冲击值，以了解材料在制造完成后的超低温综合性能。
附图说明
[0014]图1为本技术一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0015]为更好地理解本技术，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的描述。
[0016]如图1所示，超低温液氮浸泡试验装置，包括试验箱1、液氮槽2、试验台架3、液氮流通管系、调温机构和控制系统，试验箱包括箱体和箱盖，液氮槽和试验台架均设于箱体内部，液氮流通管系包括进液总管4和回收支管5，进液总管两端分别与液氮槽及液氮罐相连通，回收支管与进液总管相连通，调温机构包括温度计6和汽化组件，温度计设于箱体上部，与控制系统相连，汽化组件包括汽化器7、汽化进口管8和汽化出口管9，汽化进口管两端分别与汽化器的进口及进液总管相连通，汽化出口管两端分别与气化器的出口及试验箱相连通，控制系统为PLC工控柜10，控制液氮进入或排出试验箱，及调节试验箱内的温度。
[0017]试验箱包括内外套设的试验内壳11和保温外壳，保温外壳包括内外套设的保温内壳体12和保温外壳体13，形成保温空腔，保温空腔内填充保温棉14，试验内壳与保温内壳体之间设有真空腔15，真空腔与设于保温外壳上的真空管贯通相连，真空管的管口设有真空管帽，真空腔的真空度≥0.005pa。为确保液氮试验箱的保温效果，采用双层保温方案，内部抽真空保温，外部用保温棉保温。在保温内壳体和试验内壳之间设有支撑筋条点焊支撑，真空腔的外部全部进行密封焊接。
[0018]试验箱的箱盖用奥氏体不锈钢制造，中间充填加厚的保温石棉，以起到保温的作用。箱盖与箱体之间设置卡槽和石棉垫板，在盖上箱盖之后，箱盖与箱体用卡箍或螺栓紧固连接，起到密封作用，防止氮气外逸。箱盖上设有排气管16，排气管管口设有排气管帽17。
[0019]进液总管、回收支管和汽化进口管上分别设有液氮输入泵18、液氮回收泵19和汽化输送泵20，均与PLC工控柜相连。通过PLC工控柜控制上述泵阀的启闭，进而控制液氮的流向。
[0020]试验箱内设有液位计21，与PLC工控柜相连，实时监测试验箱内的温度，并反馈给
PLC工控柜。
[0021]液氮槽与所述试验箱的底板之间铺设聚四氟乙烯垫板22，液氮槽的体积为所述试验内壳容积的30％～60％。液氮直接充装时急冷会造成很大的温差应力，液氮槽与试验箱的底板之间用聚四氟乙烯垫板进行隔离，以保证液氮槽自由收缩和膨胀，防止因温度不平衡导致结构应力失稳出现裂纹。
[0022]试验台架由支腿和平台组成，平台高于液氮槽顶部，支腿位于液氮槽与试验箱内壁之间的空隙中，且应与液氮槽外壁留有20mm以上的尺寸间距，以保证液氮槽充装液氮初始阶段在尺寸缩小变化时，与试验台架的支腿互不干涉。
[0023]试验箱、液氮槽及管系、泵阀等部件均用304、304L或316L奥氏体不锈钢制造，汽化器可以用奥氏体不锈钢也可以用铝合金制造。
[0024]试验时的升温和降温要求都通过PLC工控柜预设指令，所有泵阀的流量通过伺服电机接受PLC工控柜的指令进行自动控制。当升温或降温速度超过技术规定后，通过PLC工控柜感知系统自动调整汽化器流量和液氮输入流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，包括试验箱、液氮槽、试验台架、液氮流通管系、调温机构和控制系统，所述试验箱包括箱体和箱盖，所述液氮槽和试验台架均设于所述箱体内部，所述液氮流通管系包括进液总管和回收支管，所述进液总管两端分别与所述液氮槽及液氮罐相连通，所述回收支管与进液总管相连通，所述调温机构包括温度计和汽化组件，所述温度计设于箱体上部，与所述控制系统相连，所述汽化组件包括汽化器、汽化进口管和汽化出口管，所述汽化进口管两端分别与所述汽化器的进口及进液总管相连通，所述汽化出口管两端分别与气化器的出口及试验箱相连通，所述控制系统为PLC工控柜，控制液氮进入或排出试验箱，及调节试验箱内的温度。2.根据权利要求1所述的超低温液氮浸泡试验装置，其特征在于，所述试验箱包括内外套设的试验内壳和保温外壳，所述保温外壳包括内外套设的保温内壳体和保温外壳体，形成保温空腔，所述保温空腔内填充保温棉，所述试验内壳与保温内壳体之间设有真空腔，所述真空腔与设于保温外壳上的真空管贯通相连，真空管的管口设有真空管帽，真空腔的真...
【专利技术属性】
技术研发人员：束润涛，
申请(专利权)人：武汉市润之达石化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：
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