Камера для термомеханических испытаний
Владельцы патента RU 2778050:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к оборудованию для механических испытании при повышенных температурах. Камера содержит прямоугольный корпус, теплоизоляцию, расположенные на боковых стенках внутри корпуса нагревательные элементы, соединенные с внешним источником питания. Корпус выполнен в виде металлического каркаса со стенками в форме рам. Боковые торцевые стенки корпуса образованы несколькими слоями теплоизоляционного материала, закрепленного на каркасе, дно камеры выполнено открытым. В теплоизоляционный материал противоположных боковых стенок сверху воткнуты скобы из жаростойкой проволоки, обладающей жаропрочными свойствами, на которых размещено несколько слоев теплоизоляционного материала, образующих крышку камеры. На противоположных боковых стенках внутри камеры при помощи крепежных элементов, расположенных вдоль горизонтальной линии, скрепляющих слои теплоизоляционного материала, закреплены цилиндрические опоры, выполненные из огнеупорного материала и снабженные углублениями для зигзагообразных нагревательных элементов, выполненных из проволоки из того же материала, что и скобы, при этом верхняя часть каждого витка нагревательных элементов расположена в углублении соответствующей опоры. Выводы нагревательных элементов расположены с противоположных торцов камеры и снабжены теплоотводамп. Технический результат - возможность применения камеры в составе различных типов вибростендов при проведении длительных комплексных термомеханических, газодинамических испытаний образцов различных габаритов при температурах 1350°С. 4 ил.
Изобретение относится к испытательному оборудованию, а конкретнее к оборудованию для механических испытаний при повышенных температурах.
Известна «Установка для термомеханических испытаний» (патент RU №2570103. МПК G01N 3/18(2006.01), опубл. 10.12.2015). содержащая силовую раму, тепловую камеру, в виде металлического прямоугольного корпуса с нагревателем и крышкой, приспособление для установки в камере объекта испытаний (ОИ), механизм растягивающего нагружения, протоки охлаждения, регистрирующую аппаратур), связанную с ПЭВМ. Тепловая камера выполнена в виде прямоугольного металлического корпуса с металлическими стенками, содержит теплоизоляцию. Ленточные нагревательные элементы расположены внутри корпуса и соединены с внешним источником питания. Данная камера выбрана в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются: большая масса корпуса камеры с металлическими стенками и крышкой, ленточные нагревательные элементы выходят из строя после двух-трех нагревов при температуре выше 900°С, изготовление камеры сложно, длительно и дорого.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении применения камеры в составе различных типов вибростендов, обеспечение температуры испытаний 1350°С в течение длительного времени мри проведении длительных комплексных термомеханических. газодинамических испытаний образцов различных габаритов.
Технический результат, который достигается при использовании заявляемого изобретения заключается в уменьшении массы камеры, увеличении полезной нагрузки па вибростенд, обеспечении быстрого изготовления камер различных геометрических размеров в зависимости от габаритов объекта испытаний, быстрый и удобный монтаж, относительная дешевизна.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в камере для термомеханических испытаний, содержащей прямоугольный корпус, теплоизоляцию, расположенные на боковых стенках внутри корпуса нагревательные элементы, соединенные с внешним источником питания, в отличие от прототипа, корпус выполнен в виде металлического каркаса, со стенками в форме рам, дно камеры выполнено открытым, боковые, торцевые стенки корпуса образованы несколькими слоями теплоизоляционного материала, закрепленного на каркасе, в теплоизоляционный материал противоположных боковых стенок сверху воткнуты скобы из жаростойкой проволоки, обладающей жаропрочными свойствами, на которых размещено несколько слоев теплоизоляционного материала, образующих крышку камеры. на противоположных боковых стенках внутри камеры, вдоль горизонтальной линии закреплены при помощи крепежных элементов, скрепляющих слои теплоизоляционного материала цилиндрические опоры, выполненные из огнеупорного материала и снабженные углублениями для зигзагообразных нагревательных элементов, выполненных из проволоки, из того же материала, что и скобы, при этом, верхняя часть каждого витка нагревательных элементов расположена в углублении соответствующей опоры, выводы нагревательных элементов расположены с противоположных торцов камеры и снабжены теплоотводами.
Выполнение корпуса камеры в виде металлического каркаса, со стенками в форме рам, боковых, торцевых стенок и верха корпуса из нескольких слоев теплоизоляционного материала и открытое дно уменьшает массу камеры, позволяет увеличить полезную нагрузку на вибростенд, устанавливать камеру на различные типы вибростендов и выводить из камеры трубопроводы, термопары, нагревательные элементы. Применение проволочных зигзагообразных нагревательных элементов из жаростойкого жаропрочного материала, расположение верхней части каждого витка нагревательных элементов в углублении соответствующей цилиндрической опоры из огнеупорного материала позволяет размещать нагревательные элементы на боковых стенках камеры, обеспечивать нагрев и поддержание температуры 1350°С в течение длительного времени и при этом сохранять форму нагревательных элементов. Применение скоб из жаростойкой проволоки, обладающей жаропрочными свойствами, позволяет удерживать верхние слои теплоизоляционного материала от провисания и падения во внутреннюю полость камеры в процессе комплексных (температурных и механических) испытаний. Расположение выводов нагревательных элементов с противоположных торцов камеры и снабжение их теплоотводами уменьшает провисание выводов под весом подводящих силовых кабелей.
Выполнение скоб и нагревательных элементов из жаростойкой проволоки, обладающей жаропрочными свойствами, позволяет быстро изготавливать нагревательные элементы и скобы в сравнительно сжатые сроки.
Выполнение корпуса камеры в виде прямоугольного металлического каркаса со стенками в форме рам, с открытым дном и без металлической крышки позволяет быстро изготавливать камеру различных размеров в зависимости от габаритов объекта испытаний и осуществлять монтаж камеры.
Изобретение поменяется фигурами. На фиг. 1 схематично изображена заявляемая камера для термомеханических испытаний с объектом испытаний, вид сверху, на фиг. 2 приведено фото, на котором показаны боковые стенки камеры, выполненные из нескольких слоев теплоизоляционного материала, на фиг. 3 показана камера, вид сверху, на фиг. 4 схематично изображена опора, на фиг. 5 приведено фото, на котором показан один из торцов камеры.
Камера для термомеханических испытаний содержит прямоугольный корпус, теплоизоляцию, расположенные на боковых стенках внутри камеры нагревательные элементы 5. соединенные с внешним источником питания с помощью токоподводов 14.
Корпус камеры выполнен в виде металлического каркаса 1. со стенками в форме рам, боковые, торцевые стенки 2 корпуса образованы несколькими слоями теплоизоляционного материала 12 (например, из материала «Supersilik»), закрепленного на каркасе 1.
Дно камеры выполнено открытым.
В теплоизоляционный материал 12 противоположных боковых стенок 2 корпуса сверху воткнуты скобы 8 из жаростойкой проволоки (например, из сплава Х23Ю5Т-Н). обладающей жаропрочными свойствами, на которых размещено несколько слоев теплоизоляционного материала 12. образующих крышку камеры.
На. противоположных боковых стенках внутри камеры при помощи крепежных элементов 4 в виде шпилек, расположенных вдоль горизонтальной линии, скрепляющих слои теплоизоляционного материала 12, закреплены цилиндрические опоры 3. выполненные из огнеупорного материала и снабженные углублениями 13 для зигзагообразных нагревательных элементов 5, выполненных из проволоки, из того же материала, что и скобы, при этом, верхняя часть каждого витка нагревательных элементов 5 расположена в углублении 13 соответствующей опоры 4.
Выводы 7 нагревательных элементов расположены с противоположных торцов камеры и снабжены теплоотводами 6.
Заявляемая камера высоких температур для механических испытаний работает следующим образом.
Камеру устанавливают сверху на вибростенд (на фигурах не показан), на котором размешен обьект испытаний 9. Выводы 7 (хвостовики) нагревательных элементов 5 подсоединяют к внешнему источнику питания, с торцов камеры через слои 12 теплоизоляционного материала подводят трубопровод 10 для подачи (сброса) сжатого воздуха во внутреннюю полость объекта испытаний 9 и термопары 11 для контроля температуры. В теплоизоляционный материал боковых стенок 2 сверху втыкают скобы 8. на которых размещают верхние слои 12 теплоизоляционною материала. Включают вибростенд. Температуру 1350°С внутри камеры обеспечивают методом электронагрева и поддерживают в течение необходимого времени при проведении комплексных термомеханических испытании.
Заявляемая камера имеет меньшую массу, позволяет увеличить полезную нагрузку на вибростенд. позволяет быстро изготавливать камеры различных геометрических размеров в зависимости от габаритов объекта испытании, относительно легко устанавливается на вибростенд, дешевле в изготовлении.
Камера для термомеханических испытаний, содержащая прямоугольный корпус, теплоизоляцию, расположенные на боковых стенках внутри корпуса нагревательные элементы, соединенные с внешним источником питания, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде металлического каркаса со стенками в форме рам, боковые торцевые стенки корпуса образованы несколькими слоями теплоизоляционного материала, закрепленного на каркасе, дно камеры выполнено открытым, в теплоизоляционный материал противоположных боковых стенок сверху воткнуты скобы из жаростойкой проволоки, обладающей жаропрочными свойствами, на которых размещено несколько слоев теплоизоляционного материала, образующих крышку камеры, на противоположных боковых стенках внутри камеры при помощи крепежных элементов, расположенных вдоль горизонтальной линии, скрепляющих слои теплоизоляционного материала, закреплены цилиндрические опоры, выполненные из огнеупорного материала и снабженные углублениями для зигзагообразных нагревательных элементов, выполненных из проволоки из того же материала, что и скобы, при этом верхняя часть каждого витка нагревательных элементов расположена в углублении соответствующей опоры, выводы нагревательных элементов расположены с противоположных торцов камеры и снабжены теплоотводами.
