Устройство для определения газопроницаемости материалов

П 9) ПП СЭСЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ,РЕСПУВЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ КАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР Ю 169846, кл.01 М 15/08, 1964,2. Авторское свидетельство СССР 9 628431, кл. а 01 Б 15/08, 1978.3. Качмар В.Ф. Влияние механической нагрузки на водопроницаемость некоторых металлов при повышенных температурах. Канд,дисс. 1976, с. 43, рис, 2 и 5 (прототип).В(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЭОПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ, соДеРжащее герметичнуюкамеру, в которойвыполнены отверстия для ввода и вывода газа, снабженную крышкой и штоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем создания сложной деформации образца, в полости камеры коаксиально штоку установлен сильфон, одним концом соединенный с крышкой камеры, а другим, глухим концом, жестко связан со штоком, причем шток выполнен в виде стакана, дно которого соединено с образцом, а верхняя внутренняя часть снабжена двумя профилированными вставками, нижние винтовые поверхности которых через подшипники, пальцы и тягу связаны сФ сильфоном.Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения газопроницаемости твердыхматериалов и может быть использованопри исследовании процессов диффузии. газов в твердых телах. 5Известно устройство для исследования диффузии газа в твердых телах,включающее герметичный корпус, вкотором размещена газовая камера,сообщенная с источником газа высоко" 10го.давления, полый образец, установленный в газовой камере, при этомполостЬ образца сообщена с системойизмерения давления газа 1Недостатки устройства заключаются 15в том, что количество продиффундирующего через стенку образца газазависит не только от величины напряжения в материале стенки образца, нои от величины давления в газовой полости, что не позволяет получитькорректной зависимости величины продиффундирующего через стенку образцагаза от величины напряжений.Известно устройство для определения гаэопроницаемости полимеров,находящихся в состоянии всесторонне-го сжатия, содержащее корпус с полбстью, сообщающейся с системой подачи среды и системой измерения 2.К недостаткам указанного устройства относится отсутствие воэможности создания в образце касательныхдеформирующих напряжений. Кроме того, применение устройства затруднено при исследовании твердых пористых материалов.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для исследования процес-.сов диффузии газов в твердых телах, 40содержащее герметичную камеру, вкоторой выполнены отверстия дляввода и вывода газа, снабженнуюкрышкой и штоком.шток жестко связан с исследуемым 45образцом для создания деформирующейнагрузки, Нагрузка передается наобразец по вертикальной оси штока,С помощью штока на образец передается одноосное растяжение, При этомс помощью специальной системы измеря ется количество газа, продифундиро-,вавшего через стенки полого деформированного образца, Напряжение,возникающеев стенке образца в результате воздействия давления газа, 55существенно ниже по сравнению с напряжениями, вызванными механическойдеформацией образца, Таким образом,с помощью известного устройства возможно определять газопроницаемостьматериалов в условиях одноосногонапряженного состояния Я .1Однако в настоящее время для решения ряда технических задач требуетсязнание характеристик газопроницае мости материалов в условиях сложногонапряженыого состояния. Укаэанноеизвестное устройство не дает воэможности решить поставленную задачу,так как материал образца испытываеттолько одноосное растяжение.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей известного устройства путем создания в ма.териале образца сложного напряженного состояния.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения гаэопроницаемости материалов,содержащем герметичную камеру вкоторой выполнены .отверстия для ввода и вывода газа, снабженную крышкойи штоком, в,полости камеры коаксиально штоку установлен сильфон,одним концом соединенный с крышкойкамеры, а другим, глухим концом,жестко связан со штоком, причем штоквыполнен в виде стакана, дно которогосоединено с образцом, а верхняя внут-ренняя часть снабжена двумя профилированными вставками, нижние винтовые поверхности которых через подшипники, пальцы и тягу связаны ссильфоном. Направляющие поверхностикрышки камеры и штока выполнены ввиде плоскостей, установленных сзазором друг относительно друга.Кроме того, устройство снабжено нагревателем, позволяющим задаватьнеобходимую температуру образца,На фиг, 1 показано предлагаемоеустройство, общий вид на фиг, 2вид А на фиг. 1 ф на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 1, на фиг, 4 - схемасил, действующих на образец.Устройство содержит жестко укрепленный на основании 1 герметичной камеры образец 2, верхний торец которого жестко соединен с дном стакана 3, верхняя внутренняя часть которого снабжена профилированными вставками 4. Подшипники 5, соединенные через пальцы б с тягой 7, опираются на винтовую поверхность профилированных вставок 4. Тяга 7 является жестким связующим звеном между подшипниками 5 и.днищем 8 сильфона 9, Днище 8 сильфона 9,жестко соединено со стержнем 10, который является продолжением тяги 7 и имеет в верхней своей части направляющие плоскости, Плоскости стержня 10 размещены относительно направляющих. плоскостей крышки 11 герметичной камеры с зазором, в котором размещены тела 12 качения, Вторым своим торцом сильфон жестко соединен с крышкой. 11, которая герметично соединена с корпусом камеры 13Герметичность корпуса обеспечивается прокладками 14, Нагрев образца 2 осуществляется с помощью нагревателя 15. Подача газа под давлением производится через вход1056004 ное отверстие 16 в камере, а измерение количества продиффундирующего через стенки образца газа - через выходное отверстие 17.Устройство работает следующим образом.После подключения нагревателя 15 и достижения необходимой температуры образца 2 в камеру через входное отверстие 16 подается гаэ под давлением в результате действия которого силь фон 9 сжимается, перемещая вверх шток. Диаметр юильфона 9 выбирается таким, чтобы давление газа, обеспечивающее, усилие на образец 2, не вызывало существенных напряжений матери ала образца, возникающих от действия сил давления на стенки образца, Поскольку шток состоит иэ двух частей:, одна из которых оканчивается профиллированными вставками 4, а на другой укреплены подшипники 5, через пальцы 6 и тягу 7 передающие усилие от силь- Фона 9 на вставки 4, то обе части штока тоже перемещаются вверх, При этом образец 2 нагружается нормальным и касательным напряжением, поскольку вторая часть штока, жестко связанная с образцом, переместится по винтовой поверхности, образуемой поверхностью профиллированных вставок 4 (Фиг, 3 и 4). При действии сиры Р, действу ющей в результате сжатия сильфона 9 на поверхность профиллированных вста вок 4 возникает реакция опоры Б, проекции которой на оси х и у равны соответственно: Я= Н в 1 пк и 35 Ну = И аозК, В результате воздейатвия силы Ю в образце обеспечивается ,осевая нагрузка, а действие силы л ,приводит к появлению крутящего момен" та который, в свою очередь, является следствием возникновения в образце касательных напряжений кручения.Исползуемый газ диффундирует через стенки образца 2 и регистрируется ,системой измерения количества газа, герметично связанной с выходом камеры.Для исключения скручивания силь- фона на верхней части стержня 10 выполнены направляющие плоскости, аналогичные направляющим плоскостям верхней крышки 11, а в зазоре междУ направляющими плоскостями крышки 11 и стержня 10 размещены тела качения, При нагружении образцов стержень 10, перемещаясь па направляющим, переда,ет на сильфон только осевую нагрузку. Для того, чтобы провести исследования характеристик гаэопроницаемости материалов образцов на других уровнях напряжений при Фиксированном давлении газа, необходимо заменить одни профиллированные вставки 4 другими, имеющими отличные от первых углы подъема винтовой поверхности.Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными воэможностями по сравне" нию с известным и позволяет получить характеристики гаэопроницаемости материалов при воздействии как осевых так и касательных деформирующих напряжений. ВНИИПИ Заказ 9289/33 ,Тираж 873. Подписное Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4