[发明专利]十字梁式高压釜上试验机压力平衡装置

说明书

技术领域

本发明属于核科学技术领域的一种高压釜内进行拉伸、压缩、疲劳材料实验装置，具体地，涉及一种十字梁式高压釜上试验机压力平衡装置。

背景技术

现有技术应用在高压釜内进行拉伸、压缩、疲劳等材料实验时，尤其是在高压釜内高温高压、强腐蚀性等恶劣环境下，在高压釜内无法安装力传感器时，试验机的载荷通过加载杆(由于绝大部分试验机为拉伸试验机，加载杆下称“拉伸杆”)传递到高压釜内部，载荷值从高压釜外部的力传感器测量。这时，力传感器的测量值并非加载到试样上的实际载荷，要想得到实际加载到试样上的载荷，还需要除去高压釜内压作用到拉伸杆上的压力以及拉伸杆密封圈的摩擦阻力。

实际试验中，当高压釜内的压力较高，或者试样的尺寸较小，或者材料的强度较低时，高压釜内压对拉伸杆施加的载荷可超过试样的屈服强度或断裂强度，尚未正式开始试验就可能直接将试样拉废，为了防止试样在高压釜加压过程中尚未开始试验就发生变形或断裂，人们设计了一种三段的中空加载杆，如图1所示。伸入高压釜内部和与加载系统连接的杆外径为D，中间段为D的√2倍，即1.414D。这样，中间段杆的横截面积刚好是伸入高压釜部分拉伸杆横截面积的2倍，两者横截面积之差与伸入高压釜部分拉伸杆横截面积相等。利用两个密封圈和一个压力外壳，在加载杆中间段与连接加载系统拉伸杆部分形成一个压力平衡腔，通过拉伸杆的中心孔将高压釜内压引入该压力腔，就可以在拉伸杆轴肩上形成一个载荷，该载荷与高压釜内压加载到拉伸杆上的力值相等，但方向相反，利用这个反力可自动平衡高压釜内作用在拉伸杆上的载荷。

三段中空杆式拉伸杆设计虽具有结构紧凑的特点，但也存在不少缺陷：这种三段式结构同轴度要求高，对拉伸杆的加工和压力平衡外壳的安装对中要求高；拉伸杆需要在中心钻深孔，当拉伸杆较长，或者直径较小时加工非常困难；更换密封圈更加困难，需要完全拆卸压力平衡装置多个部件；如果拉伸杆发生变形，或者试样 安装时与拉伸杆对中性出现偏差，将导致摩擦阻力急剧变化，严重影响试验结果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的在高压釜内进行拉伸、压缩、疲劳等材料实验时，尤其是在高压釜内高温高压、强腐蚀性等恶劣环境下，高压釜内压对加载杆施加的载荷超过试样的屈服强度或断裂强度，在尚未正式开始试验就可能直接将试样拉废和摩擦阻力大的问题；提供了一种十字梁式高压釜上试验机压力平衡装置，用在带有高压釜的力学实验系统中，可大大简化加载杆的制造工艺和更换密封圈操作，有效降低了摩擦阻力，同时也对试样的对中性、压力平衡配件的安装精度要求大大降低，使得试验和维护过程更加简化，并得到更可靠的压力平衡效果，提高实验精度。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种十字梁式高压釜上试验机压力平衡装置，包括：密封机构、拉伸杆机构、十字梁连接机构、压力平衡机构以及拉伸机连接机构；其中，所述拉伸杆机构的一端与密封机构连接，所述拉伸杆机构的另一端通过十字梁连接机构的一端与压力平衡机构连接，所述拉伸机连接机构安装在十字梁连接机构的另一端上。

优选地，所述十字梁连接机构包括：拉伸机加载框，所述拉伸机加载框的两端部上分别设有用于连接拉伸杆机构和压力平衡机构的连接孔和用于安装拉伸机连接机构的安装孔。

优选地，所述密封机构包括第一密封套；所述拉伸杆机构包括拉伸杆a、拉伸杆密封圈以及压力平衡连接板，所述第一密封套套装于拉伸杆a上，所述压力平衡连接板套装于拉伸杆a上，并与第一密封套固接；所述拉伸杆密封圈设置于拉伸杆a与第一密封套之间；所述拉伸杆a的一端与高压釜的高压釜盖可拆卸连接，所述拉伸杆a的另一端设置于连接孔内。

优选地，所述压力平衡机构设置于拉伸机加载框内，包括压力平衡杆a、压力平衡套筒、压力平衡杆密封圈、压力平衡杆密封圈盖板以及压力平衡套筒支撑板，其中，所述压力平衡杆a的一端设置于连接孔内，并通过连接孔与拉伸杆a的另一端相连接，所述压力平衡杆a的另一端与压力平衡套筒的一端相连接，并通过压力平衡杆密封圈盖板密封固定，所述压力平衡杆a与压力平衡套筒之间设有压力平衡杆密封圈；所述压力平衡套筒内部设有压力平衡腔，所述压力平衡套筒的筒壁上设有与压力平衡腔相连通的引压孔，所述压力平衡套筒支撑板安装于压力平衡套筒的 另一端并固定。

优选地，所述拉伸机连接结构包括拉伸机连接头，所述拉伸机连接头的一端安装在所述安装孔内。