本發(fā)明涉及一種用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，屬于巖體的力學性能實驗技術領域。

背景技術：

霍普金森桿實驗常應用于不同溫度下材料的動態(tài)力學性質(zhì)研究。現(xiàn)有鉆井技術，鉆頭快速旋轉(zhuǎn)與巖體產(chǎn)生摩擦，導致巖體受熱處于一種高溫環(huán)境下。同時鉆頭噴射鉆井液，用于冷卻潤滑鉆頭，噴射的鉆井液會對高溫巖體產(chǎn)生快速冷卻的作用，同時影響巖體的力學性能。

目前應用加熱裝置對試件進行加熱的實驗方案較多。發(fā)明專利名稱“用于霍普金森壓桿實驗的加熱裝置”(專利號：cn102288497a)，將試件置于可移動的管式加熱爐中加熱；發(fā)明專利名稱“用于高溫霍普金森壓桿實驗的快速加熱裝置”(專利號：cn103024955a)，利用高頻感應加熱器加熱金屬試件，同時利用溫控器實現(xiàn)自動斷溫，實現(xiàn)停止加熱和沖擊實驗的連續(xù)進行。但是，這些裝置功能單一，僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)試件的高溫加熱，只能對高溫下巖體的力學性能進行定性研究。如果需要研究加熱后快速冷卻的試件性能，則需要打開加熱爐，取出試件置于冷水中。高溫巖體遇冷水可能產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。整個過程不僅費時費力，且具有一定的危險性，同時試件轉(zhuǎn)移、爆裂的過程也會造成試件的損耗、增加人為誤差等，導致試件不完整，進而影響實驗結果的精確度。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，它既能夠?qū)崿F(xiàn)高溫試件的迅速冷卻，又能保證試件加熱、冷卻、沖擊在同一位置進行，不會因為人為轉(zhuǎn)移試件造成試件損耗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫鏈條式裝置，該裝置包括在已有的用于霍普金森實驗的加熱裝置內(nèi)設置可開合的對稱空心隔水罩?？招母羲职ɡ椈?、鏈條、輸水管、淋浴噴頭，空心隔水罩安放在支座平臺上，支座平臺包括進水管、出水管、集水箱和墊片。

加熱爐爐膛底部設置有支座平臺，支座平臺兩側打孔并焊接兩根進水管，進水管延伸至加熱爐爐膛外。支座平臺上設置由透水孔。支座平臺中心底部挖空作為集水池，集水池底焊接一根出水管。進水管及出水管上均設置有止水閥門。支座平臺中部放置墊片，試件放置在墊片上。兩瓣空心隔水罩對稱分布在支座平臺兩側。支座平臺兩側設置兩根鉸鏈，支座平臺上焊接兩根拉力彈簧固定塊，支座平臺與兩瓣能旋轉(zhuǎn)的空心隔水罩通過拉力彈簧和鉸鏈相連接?？招母羲謨?nèi)部焊接有輸水管，輸水管與進水管通過折疊管相連，輸水管道頂部設置有淋浴式噴頭?？招母羲滞獠客ㄟ^圓形鎖扣與可拉動的鏈條連接，鏈條通過加熱爐爐膛上的圓孔延伸至加熱爐外。

為了提高本發(fā)明的綜合性能，提高其使用效率，實現(xiàn)性能優(yōu)化，進一步措施有：

支座平臺上的墊片頂部為弧形，便于穩(wěn)定放置試件，避免因水流的噴灑產(chǎn)生力的作用而發(fā)生位置移動。

墊片周圍設有透水孔的平臺具有內(nèi)凹坡度，使得冷卻后的水流快速收集到集水池中。

進水管道頂部設淋浴式噴頭。噴頭直徑與試件高度一致。采用淋浴式噴頭，使得水流均勻灑下，增大試件的冷卻面積，水流能夠得到充分利用。

鏈條中部及自由端都設有圓孔。加熱爐爐膛外壁上設有懸鉤。隔水空心罩閉合狀態(tài)下，鏈條自由端的圓孔可懸掛于加熱爐爐膛外壁的懸鉤上。此時鏈條與隔水罩外殼間不受力。

每瓣空心隔水罩與平臺間設有兩個拉力彈簧，兩個拉力彈簧由長方形薄板連接。通過拉力彈簧產(chǎn)生的拉力，空心隔水罩可緊密閉合。

兩瓣隔水罩閉合接觸面上覆蓋一層鋁箔包裹的陶瓷纖維，隔水罩閉合狀態(tài)下可實現(xiàn)隔水性。

通過拉動鏈條，使得鏈條中部的圓孔固定在加熱爐爐膛外壁的懸鉤上，隔水罩被打開。此時即可進行加熱及沖擊實驗。

本發(fā)明中通過調(diào)節(jié)鏈條長短，可控制空心隔水罩的開合狀態(tài)?？招母羲执蜷_狀態(tài)下，不影響試件的加熱及霍普金森桿沖擊實驗；空心隔水罩閉合狀態(tài)下，可進水噴灑試件實現(xiàn)高溫試件的快速冷卻。同時，空心隔水罩也會對加熱爐爐膛起到保護作用，防止高溫巖體遇到冷水破裂產(chǎn)生的碎片破壞爐膛。另外，整個加熱、冷卻、沖擊實驗過程不移動試件，結構簡單、緊湊，操作控制簡便，能夠迅速完成整個實驗過程。隔水罩的設計靈活，在始終打開的狀態(tài)下不影響高溫霍普金森桿實驗的進行，實現(xiàn)一個設計多種用法的功能，經(jīng)濟實惠。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

圖1為本發(fā)明處于加熱或沖擊實驗時空心隔水罩處于打開狀態(tài)下主視圖。

圖2為本發(fā)明處于引入水流降溫試件實驗時空心隔水罩處于閉合狀態(tài)下主視圖。

圖3為頂部噴頭仰視a-a圖。

圖4為支座平臺剖面b-b圖。

圖5為本發(fā)明空心隔水罩剖面圖。

圖6為整套霍普金森桿實驗裝置的主視圖。

圖中：1.加熱爐爐膛，2.支座平臺，3.進水管，4.集水池，5.出水管，6.鉸鏈，7.墊片，8.試件，9.空心隔水罩，10.輸水管，11.淋浴式噴頭，12.隔水層，13.折疊管，14.止水閥門，15.彈簧固定塊，16.隔熱塞，17.霍普金森桿入射桿，18.霍普金森桿透射桿，19.拉力彈簧，20.圓形鎖扣，21.鏈條，22.鏈條圓孔a，23.懸鉤，24.鏈條圓孔b。

具體實施方式

結合附圖，本發(fā)明涉及一種用于霍普金森桿實驗的高溫試件迅速降溫裝置，通過手動調(diào)節(jié)可使主裝置保持打開及閉合兩種狀態(tài)。圖1為空心隔水罩打開狀態(tài)，為了保證主裝置不對試件加熱及沖擊實驗狀態(tài)造成影響，為了不移動試件對加熱狀態(tài)下的試件造成人為損傷，為了實驗裝備同時可進行高溫試件動態(tài)力學性能的測試實現(xiàn)一個設備多個用途的目的，為了實現(xiàn)加熱、水流冷卻、實驗沖擊一體化進行，此狀態(tài)下可進行試件加熱及霍普金森桿沖擊實驗；在加熱爐爐膛1外設懸鉤23，空心隔水罩10外殼與可拉動鏈條21通過圓形鎖扣20連接，可拉動鏈條上設置自由端鏈條圓孔a22和中部鏈條圓孔b24可分別對應設備打開及閉合狀態(tài)，打開狀態(tài)下將鏈條圓孔a22扣于懸鉤23上，抵抗拉力彈簧19產(chǎn)生的拉應力。

空心隔水罩9打開狀態(tài)下，將試件8放置于墊片7上，墊片固定于支座平臺2上，止水閥門14處于閉合狀態(tài)以保溫。

圖2為空心隔水罩閉合狀態(tài)，為了能夠在試件加熱之后迅速降溫，為了保證試件處于初始位置不移動試件造成誤差，為了方便省時、安全高效的完成快速冷卻高溫試件；松開鏈條21上的圓孔a22，拉力彈簧19拉動空心隔水罩9閉合，將鏈條21上的圓孔b24鎖在懸鉤23上方便下一次拉動裝備。兩瓣空心隔水罩受到彈簧拉應力緊緊閉合在一起，閉合面上的隔水層12可以防止水流噴灑過程中滲出裝備。閉合之后，打開止水閥門14，注入水流，水流從進水管3進入輸水管10上流，通過淋浴式噴頭11均勻噴灑到試件上實現(xiàn)快速降溫效果。使用過的廢水沿著試件8下流到支座平臺2上，墊板周圍的支平臺上設孔隙便于收集利用過后的水，經(jīng)過一定的內(nèi)凹坡度從支座平臺的孔隙中流入集水池4中，打開止水閥門可從出水管5流出設備。

待試件降溫完畢，重新拉動鏈條21，打開空心隔水罩9，恢復到圖1狀態(tài)，進行沖擊實驗。

為進一步說明整套實驗裝置配置情況，附圖6整套霍普金森桿實驗裝置說明。加熱狀態(tài)下，打開空心隔水罩9，塞上隔熱塞16，進行試件8加熱；冷卻狀態(tài)下，閉合空心隔水罩9，打開止水閥門14，可進水冷卻試件8；沖擊實驗狀態(tài)下，打開空心隔水罩9，取出隔熱塞16，放置入射桿17，透射桿18，可進行試件8的沖擊實驗。