Установка для дилатометрических испытаний материалов

 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике. Установка содержит горизонтальный трубчатый нагреватель, в котором в держателе размещен образец. Держатель имеет подпружиненные стержневые штанги для закрепления на стенках камеры. Установка снабжена устройством для перемещения нагревателя по высоте образца , выполненный в виде подвижной траверсы с приводом, электрически связанным с выходом дифференциального усилителя, на входы которого подают сигналы от первой и второй термопар, закрепленных в верхней и нижней частях образца. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 25/.16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813016/25 (22) 28.02.90 (46) 23.06.92. Бюл. № 23 (71) Институт проблем прочности АН УССР и Институт проблем литья АН УССР (72) Б. В. Марасин, Н. P. Музыка и В. В. Рубан (53) 536,6(088Я) (56) Третьяченко Г. Н, Дилатометр для исследования тепловых деформаций деструктирующих .теплоэащитных материалов.—

Метрология, 1986, № 9, с, 43-46.

Лукина Э. Ю. и др. Методы, дилатометрического исследования углеродных. мате.риалов при температурах от -196 ро

+ЗООО С./ В сб, Конструктивные материалы на основе углерода. ¹ 11; — М „Металлургия, 1976, с. 166-175.

Изобретение относится к области дилатометрических испытаний материалов, осуще. ствляемых B условиях высоких температур и повышенного давления.

Известна установка для дилатометрических испытаний материалов, содержащая нагреватель, внутри. которого расположена опора для крепления образца; систему измерения тепловых деформаций с оптическим блоком и . систему измерения температур образца.

Однако при повышенных давлениях образуется неравномерное по высоте температурное поле нагревателя, а испытуемый образец при нагреве смещается относительно нагревателя и, кроме того, уходит из поля зрения оптического блока из-за неконтролируемого изменения геометрических размеров опоры образца при измерении

„„SU, „1742693 А1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к экспериментальной теплофизике. Установка содержит горизонтальный трубчатый нагреватель, в котором в держателе размещен образец.

Держатель имеет подпружиненные стержневые штанги для закрепления на стенках камеры. Установка снабжена устройством для перемещения нагревателя по высоте образца, выполненный в виде подвижной траaepcb» с приводом, электрически связанным с выходом дифференциального усилителя, на входы которого подают сигналы от первой и второй термопар, закрепленных в верхней и нижней частях образца, 1 ил. температуры в. полости нагревателя. Поэто° вй му указанная установка не обеспечивает. получения достоверных результатов дила- Фь тометрических испытаний в условиях высо- Я ких температур и повышенного давления. 0

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для дилатометрических испытаний материалов, включающая камеру нагрева с горизонтально расположенным в ней трубчатым нагревателем образца, систему нагрева, систему измерения температуры образца и оптическую бесконтактную систему измерения длины образца, Недостатком известной установки является снижение достоверности результатов испытаний в условиях повышенного давления газовой среды (десятки атмосфер) и вы1742693

10 соких температур (до 3000 С), поскольку образец нагревается неравномерно в вертикальном направлении иэ-эа неравномерного прогрева верхней и нижней эон трубчатого нагревателя и действия конвективных потоков газовой среды, Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний путем обеспечения равномерного нагрева образца.

На чертеже показана схематически установка для дилатометрических испытаний материалов.

Установка содержит камеру 1 нагрева с горизонтально расположенным в ней трубчатым нагревателем 2; в котором в держателе 3 на игольчатых опорах 4 размещен испытуемый образец 5 в виде параллелепипеда, Держатель 3 выполнен в виде замкнутого теплопроводного корпуса 6, форма которого подобна образцу 5, с крышкой 7, внутренняя полость которого предназначена для размещения образца 5. Держатель 3 закреплен на торцевых стенках 8 камеры 1 с помощью подпружиненных штанг 9, концы которых размещены во втулке 10 и упираются в пружины 11. Конец втулки 10 с наружной стороны закрыт крышкой 12. Уст ройство для перемещения нагревателя 2 в вертикальной плоскости относительно продольной оси образца представляет собой траверсу 13, соединенную штоками 14 с захватами 15 нагревателя 2 через компенсирующее приспособление 16.

Приспособление 16 предназначено для компенсации теплового расширения нагревателя 2 в горизонтальном направлении и выполнено в виде кольцевой мембраны 17 и плоской пружины 18. установленных в кольцевых втулках 19 и 20. Нагреватель 2 через захват 15 и втулку 20 соединен с блоком 21 нагрева. Для обеспечения герметичности камеры 1 нагрева между траверсой 13 и продольной стенкой камеры 1 размещены сильфоны 22, через которые концы штоков

14 выходят за пределы нагревательной камеры 1. Перемещение траверсы 13 осуществляется винтом 23, перемещающимся в гайке

24 при включении шагового двигателя 25.

Первая и вторая система измерения температуры образца 5 содержит соответственно датчики (термопары) 26 и 27, соединенные с регистрирующими приборами 28 и 29, а также с входами дифференциального усилителя 30 термоЭДС, выход которого соединен с входом блока 31 управления, выход которого соединен с шаговым двигателем 25, связанным с исполнительным механизмом — винтом 23, предназначенным для перемещения штоков 14 в вертикальном направлении.

Для обеспечения в камере 1 нагрева повышенного давления она снабжена системой подачи сжатого газа, включающей баллон 32 со сжатым газом. манометр 33 и вентили 34 и 35, Для измерения деформаций образца 5 в условиях высокотемпературного нагрева и повышенного давления установка снабжена оптической бесконтактной системой измерения длины образца 5 с оптическим прибором и осветителем (не показаны). Освещают и измеряют образец через иллюминаторы 36 и 37 держателя 3 и иллюминаторы камеры 1 нагрева (не показаны).

Установка работает следующим образом.

В камере 1 при закрытом вентиле 35 и открытом вентиле 34 создают повышенное давление от баллона 32 со сжатым газом.

Величинудавления газа в камере 1 контролируют манометром 33. С помощью блока 21 нагрева повышают температуру образца 5.

Сигналы от закрепленных,к нижней и верхней частям образца 5 термопар 26 и 27 поступают на дифференциальный усилитель 30 и одновременно регистрируются приборами 28 и 29. В случае несовпадения этих сигналов при неравномерности нагрева образца 5 по высоте с выхода дифференциального усилителя 30 подается управляющий сигнал в блок 31 управления шаговым двигателем, с выхода которого управляющие импульсы периодически поступают на шаговый двигатель 25, При этом шаговый двигатель 25 приводит в движение исполнительный механизм (винт 23 — гайка

24), перемещение гайки 24 которого вызывает перемещение траверсы 13, к которой жестко прикреплены штоки 14, соединен- ные с трубчатым нагревателем 2, Трубчатый нагреватель 2 перемещается в вертикальном направлении до тех пор, пока температура в образце 5 по его высоте не выровняется и сигналы термопар 26 и 27 не совпадут. При этом сигнал с выхода дифференциального усилителя 30 равен нулю, что приводит к прекращению подачи управляющих импульсов с выхода блока 31 управления на шаговый двигатель 25, а значит, винт 23 и траверса 13 со штоками 14 неподвижны. Перемещение трубчатого нагревателя 2 прекращается. Держатель 3 располагается в плоскости нагревателя 2 со смещением относительно его продольной оси (несимметрично). При таком положении верхняя часть держателя 2 нагревается в основном за счет конвекции и частично за счет лучистой энергии от верхней части нагревателя 2, а нижняя часть держателя 3— за счет лучистой энергии от нижней части

1742693

Составитель В,Рубан

Техред М.Моргентал

Редактор И, Шулла

Корректор 3.Салко

Заказ 2280 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина,- 101 нагревателя 2 и частично за счет конвекции газовой среды.

Использование изобретения позволяет обеспечить равномерный нагрев исследуемого образца по его объему и тем самым повысить достоверность результатов испытания, Формула изобретения

Установка для дилатометрических испытаний материалов, включающая камеру, горизонтально расположенный в ней трубчатый нагреватель, держатель образца, датчик измерения его температуры и оптическую систему измерения длины образца, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем обеспечения равномерного нагрева образца, она снабжена устройст5 вом для перемещения нагревателя в вертикальной плоскости с блоком управления и вторым датчиком измерения температуры образца, при этом держатель образца выполнен в виде теплопроводного корпуса, прикреп10 ленного к камере при помощи подпружиненных штанг, а датчики. температуры, расположенные в верхней и нижней частях образца, соединены с блоком управления устройства для перемещения нагревателя.