Дилатометр вышванюка

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового расширения твердых материалов в диапазоне 4,2...473 К. Цель - повышение производительности и точности измерений. Кварцевый дилатометр содержит криостат, в котором размещена измерительная трубка со сквозными отверстиями, направляющими втулками, столиком и стаканом для установки образца, толкатель, нагреватель образца, датчики измерения его температуры и датчик измерения удлинения. На верхнем торце измерительной трубки установлен дополнительный стакан, в котором на цилиндрической части выполнены сквозные отверстия нижнего уровня размещения датчика измерения удлинения. Направляющие втулки закреплены на измерительной трубке при помощи обечаек в виде конуса со сквозными отверстиями, а измерительная трубка содержит дополнительные сквозные отверстия , которое располагаются ниже уровня крепления к ней обечаек. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s 6 01 N 25/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783889/25 (22) 23.01.90 (46) 23,06.92. Бюл. N. 23 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) В. И. Вышванюк (53) 536.6(088.8) (56) Методы измерения теплового расширения стекол и спаиваемых с ними металлов.

Труды I-ro Всесоюзного симпозиума, Ленинград, 13-16 апреля .1966, — Л.: Наука, 1967, с. 182-183.

Авторское свидетельство СССР

N. 798573, кл. 6 01 N 25/16, 1981. (54) ДИЛАТОМЕТР ВЫШВАНЮКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового расширения твердых материалов в диапазоне 4,2...473 К.

Изобретение относится к области измерения теплофиэических свойств веществ и может быть использовано для исследования теплового расширения твердых материалов в диапазоне 4,2-473 К, Известен. кварцевый дилатометр для исследования теплового расширения твердых тел.

Недостатком этого дилатометра является недостаточная точность измерений из-за неудовлетворительной стабилизации температуры кварцевой конструкции.

Наиболее близк м к предлагаемому является кварцевый дилатометр, в котором нижний торец толкателя выполнен в виде стакана, охватывающего с зазором внутрен„, SU 1742692 А1

Цель — повышение производительности и . точности измерений, Кварцевый. дилатометр содержит криостат, в котором размещена измерительная трубка со сквозными отверстиями, направляющими втулками, столиком и стаканом для установки образца. толкатель, нагреватель образца, датчики измерения его температуры и датчик измерения удлинения. На верхнем торце измерительной трубки установлен дополнительный стакан, в котором на цилиндрической части выполнены сквозные отверстия нижнего уровня размещения датчика измерения удлинения. Направляющие втулки закреплены на измерительной трубке при помощи обечаек в виде конуса со сквозными . отверстиями, а измерительная трубка со- Б держит дополнительные сквозные отверстия, которое располагаются ниже уровня крепления к ней обечаек. 1 ил. ний стакан, дно изготовлено заодно со столиком. Высота каждого из стаканов, охватывающих образец, меньше отверстия, одно из которых ниже, а другое выше уровня низкокипящей жидкости.

Недостаток известного дилатометра состоит в том, что нетермостатируемая часть его кварцевой конструкции и узел крепления и перемещения датчика измерения удлинения образца, .находящиеся выше уровня низкокипящей жидкости, изменяют температуру в процессе измерений и таким образом вносят погрешность в результаты измерений. Кроме того, большая часть времени (примерно один час) в подготовке дилатометра к работе затрачивается на стабилизацию

1742692 температуры этой части конструкции дилатометра после заливки дилатометра низкокипящей жидкостью..

Цель изобретения — повышение производительности и точности измерений.

Введение в конструкцию дилатометра еще одного стакана со сквозными отверстиями и организация вытеснения из этого стакана термостатирующей низкокипящей жидкости ее парами до уровня ниже головки датчика измерения удлинения, а также поддержание жидкости на этом уровне при помощи конусов со сквозными отверстиями и дополнительных сквозных отверстий в измерительной трубке позволяют обеспечить термостатирование всей конструкции дилатометра путем прямого контакта с низкокипящей жидкостью. Организация такого термостатирования позволяет устранить температурный дрейф конструкции, а следовательно, повыситьточность измерений. Кроме того, прямой контакт с низкокипящей жидкостью интенсифицирует теплообмен между жидкостью и конструкцией при ее захолаживании и таким образом сокращает время, затрачиваемое на эахолаживание и выход на рабочий тепловой режим конструкции.

На чертеже приведена конструктивная схема дилатометра, . Дилатометр имеет криостат, выполненный в виде сосуда Дьюара 1, В криостате размещена кварцевая конструкция, которая содержит измерительную трубку 2, столик 3 со стаканом 4, толкатель 5 со стаканом 6, при этом стакан 6 с зазором одет на стакан

4. На измерительную трубку 2 одет стакан 7 с размещенным в нем датчиком 8 измерения удлинения образца, В цилиндрической части стакана 7 ниже уровня головки датчика выполнены сквозные отверстия 9 для поддержания уровня низкокипящей жидкости ниже головки датчика 8. Радиальная фиксация толкателя обеспечивается направляющими втулками 10, обечайки крепления которых выполнены в виде конусов 11 и снабжены сквозными отверстиями 12.

Конусы служат для улавливания пузырьков газа, образующихся при испарении низкокипящей жидкости теплом, поступающим от нагревателя 13 образца, а сквозные отверстия — для дозированной его подачи в стакан 7. Излишки газа отводятся через сквозные отверстия i4, выполненные в измерительной трубке, Температура образца измеряется при помощи термопары 15.

Полностью смонтированный дилатометр заправляется низкокипящей жидкостью, например жидким азотом, так, что уровень азота выше стакана 7 с датчиком, В течение примерно 5 мин дилатометр и образец принимают температуру жидкого азота и дилатометр готов к работе. С помощью нагревателя последовательно устанавливаются требуемые температуры образца и из5 меряется изменение его длины, В процессе заливки жидкости азот попадает в полости стаканов 4, 6 и 7. При включении нагревателя образца азот в полости стаканов 4 и 6 быстро испаряется, 10 образуя в ней избыточное давление, которое исключает в процессе проведения измерений проникновение в эту полость жидкого азота. Пары азота, образующиеся на поверхностях стаканов 4 и 6 вследствие выделе15 ния нагревателем тепла в виде пузырьков, поднимаются. до конических обечаек, иэ которых через отверстия 12 в виде мелких газовых пузырьков азот поступает в стакан

7 и вытесняет из него жидкий азот до уровня

20 сквозных отверстий 9, через которые удаляется его избыточное количество. Обечайки в виде конуса пропускают часть газообразного азота через отверстие 12 для вытеснения жидкого азота из полости стакана 7, а дру25 гую избыточную его часть отводят через отверстия 14 в измерительной трубке.

При отсутствии конических обечаек со сквозными отверстиями поднимающиеся вверх пузырьки газа увеличиваются в раз30 мерах за счет уменьшения гидростатического давления и схлопываются в стакане 7, вызывая гидроудары, которые увеличивают погрешность измерений. В процессе измерений все элементы конструкции дилато35 метра, температуру которых необходимо поддерживать постоянной, термостатируются путем прямого контакта с жидким азотом.

Таким образом, предлагаемый дилато40 .метр повышает производительность и точность измерений кварцевых дилатометров, сохраняя в то же время их преимущества: простоту конструкции, надежность в эксплуатации, низкую стоимость и др. Кроме

45 того. эффективное термостатирование всех элементов конструкции дилатометра, температуру которых необходимо поддерживать постоянной, позволяет изготавливать конструкцию дилатометра не только из

50 кварца, но и из других материалов, обладающих низким тепловым расширением не во всем рабочем температурном диапазоне, как у плавленного кварца, а только при температурах, близких к температуре кипения

55 термостатирующей жидкости, Формула изобретения

Дилатометр, содержащий криостат, размещенную в нем измерительную трубку со сквозными отверстиями, направляющими втулками, столиком и стаканом, дно ко1742692

Составитель В.Марченко

Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко

Редактор И,Шулла

Заказ 2280 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета bio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 торого выполнено заодно со столиком, толкатель, нижний торец которого выполнен в виде стакана, охватывающего с зазором стакан измерительной трубки, нагреватель образца, а также датчики измерения его 5 температуры и удлинения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и точности измерений, на верхнем торце измерительной трубки установлен дополнительный стакан. на ци- 10 линдрической части которого ниже уровня датчика удлинения выполнены сквозные отверстия, направляющие втулки прикреплены к измерительной трубке при помощи обечаек в виде конуса, имеющего сквозные отверстия, а угол раствора которого направлен в сторону датчика измерения удлинения, при этом измерительная трубка содержит дополнительные сквозные отверстия, расположенные ниже уровня крепления к ней обечаек.