Криостат для испытаний материалов на усталость

ОПИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Соаетскик Социалктичесиик Республик(22) Заявлено 220176 (21) 2317163/23-26 (51)М2 Р 25 П 3/10 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий(72 Авторы изобретения В.К. Самарин и Н.В. Новиков Институт проблем прочности АН Украинской ССР(54) КРИОСТАТ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАЛОСТЬго 25 30 Изобретение относится к криогенной технике, в частности к охлаждающим устройствам, обеспечивающим проведение исследований прочности материалов при низких температурах.Известны криостаты, используемые в машинах для испытаний материалов на прочность при криогенных температурах, выполненные в виде сосудов, снабженных вакуумными и радиационными экранами, образованными одной или несколькиМи оболочками, обеспечивающими теплоиэоляцию рабочей камеры, заполняемой жидким или газообразным хладагентом. Сверху, или свер ху и снизу такой криостат имеет отверстия для ввода в камеру рабочих органов испытательной машины 1 . Известны также криостаты к машинам для испытаний материалов на усталость, в которых силовая часть (возбудитель колебаний образца) и образец помещены внутри криостата и подвешены к крышке на специальном устройстве 2.Недостатком таких криостатов яв.ляется значительный теплоприток в рабочую камеру по массивным деталям подвески нагружающих устройств. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является криостат, состоящий из нескольких разборных секций, образующих рабочую камеру и включающих внешние и внутренние оболочки и размещенные между ними радиационные коаксиальные теплоизоляционные экраны. Крышки криостата и двойные коаксиальные трубы упираются в торцовые поверхности фланцев - дисков, расположенных с обеих сторон труб и стягиваются прЬ- ходящими через фланцы стяжными болтами 3 . Недостатком этого криостата является невысокая жесткость стыковых соединений труб с фланцами, что при усталостных испытаниях может привести к разрушению криостата или к относительному смещению его элементов, так как вибрации находящихся в криостате устройств, связанные с действием циклических знакопеременных нагрузок в системе возбудитель колебаний - образце, совместно с действием статических усилий от веса массивных нагружающих систем, передаются на элементы криостата, вызывая их деформацию.Целью изобретения является повышение жесткости рабочей камеры крис" стата.Поставленная цель достигается тем, что каждая секция снабжена внешним и внутренним фланцами, соединенными герметично с ответными фланцами примыкающей секции, а внутренние фланцы соединены с внешними посредством двух коаксиальных экранов и закрепленной между их торцами трубой, выполненной в виде кольца. Для снижения теплопритока к рабочей камере кольцевые трубы соединены трубопроводом с рабочей камерой и атмосферой.На чертеже изображен предлагаемый криостат, раз рез. 15Криостат состоит из двух секций, каждая из которых имеет внешнюю 1 и внутреннюю 2 оболочки, снабженные соответственно внешним 3 и внутренним.4 фланцами. Связь между фланцами осу ществлена экранами 5 и б, на противоположных от Фланцев торцах которых установлены кольцевые трубы 7. Внутренние полости кольцевых труб соединены с полостью, образованной внутренней оболочкой, трубками 8 и с атмосферой трубками 9. Внешняя 1 и внутрення 2 оболочки имеют отверстия, в которые могут быть установлены стекла 10 для наблюдения за процессом испытаний, или, в случае использования криостата с другими испытатель-. ными машинами, введены рабочие органы испытательной машины. Сборка криостата производится путем попарного соединения внутренних и внешних Фланцев. В качестве примера на чертеже показано соецинение внутренних Фланцев при помощи болтов 11, установка которых осуществляется через отверстия во внешней оболочке., После уста ковки болтов отверстия вакуумплотно: закрываются крышками 12 и закрытую полость вакуумируют, Фланцы соеди" няются герметично, что обеспечивается геометрией стыкующихся поверхнос; тей и установкой уплотнителей. Заливка в рабочую камеру хладагента производится через трубку 13. Для улучшения условий охлаждения кольцевые трубы соединены с дополнительными радиационными экранами 14, Нагружающее устройство 15 устанавливается на внутреннем Фланце криостата.Работа криостата, как устройства для охлаждения и поддержания заданных условий испытаний материалов при55 криогенных температурах, заключается в следующем.После сборки криостата и вакуумирования полостей между оболочками и экранами 5 и б и трубами 7 рабочую 60 камеру заполняют жидким азотом, охлаждая находящиеся в ней устройства до температуры, близкой к температуре кипения азота. Затем откачивают пары азота и заливают в рабочую камеру 65 хладагент, который должен обеспечитьрабочую температуру испытаний, например жидкий гелий. Пары хладагента,образующиеся при охлаждении рабочейкамеры, а также выделяющиеся в процессе испытаний от тепла, возникающего при деформации образца, охлаждают трубу 7 и реакционные экраны 5,б и 14, после чего выводятся иэ криостата через трубки 8.Подвеска рабочей камеры на коаксиальных экранах и кольцевых трубах,образующих вместе с внутренними ивнешними фланцами замкнутую конструкцию, повышает прочность и жесткостькрепления рабочей камеры, обеспечивает его надежную работу в условияхповышенных вибраций, позволяет помещать в криостат массивные детали иузлы испытательной машины, исключаяпри этом деформацию деталей криостата, Кольцевые трубы и соединенные сними и внутренними Фланцами экраны 5и б охлаждаются до температуры, близ -кой к температуре кипения жидкогохладагента, вследствие чего уменьша.ется теплоприток за счет теплопроводности. Равномерное распределение температуры внутри рабочей камеры значительно снижает теплоприток к хладагенту за счет конвективного теплообмена, Предлагаемый криостат можетбыть использован с различными испытательными машинами для испытанийматериалов в широком диапазоне низких температур,При сохранении полезного объемарабочей камеры конструкции криостата позволяет уменьшить его габаритыпо сравнению с габаритными размерамикриостатов, применяемых в настоящеевремя. Секционное исполнение криостата обеспечивает удобство доступа кмеханизмам, помещенным в криостат,позволяет производить разборку криостата в условиях ограниченного пространства в направлении отсоединяемой секции.формула изобретения1. Криостат для испытаний материалов на усталость, состоящий из разборных секций, образующих рабочую кааеру и включающих внешние и внутренние оболочки и размещенные между ними охлаждаемые коаксиальные радиационные экраны с закрепленными на них трубами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения жесткости рабочей камеры, каждая секция снабжена внешними и внутренними фланцами, соединенными герметично с фланцами примыкающей секции, а внутренние фланцы соединены с внешними посредством двух экранов и закрепленной между их торцами трубой, выполненной в виде кольца,741022 2. Криостат по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения теплопритока к рабочей камере, кольцевые трубы соединены с рабочей камерой и атмосферой.Источники информации, принйтые г- канне при экспертизе Составитель К. ЧириковРедактор Н. Потапова Техред Н.Бабурка Коррек п За 4/3 з венного кетений и5, Раушск Филиал ППП .Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна Ти ЦНИИПИ по д 113035, Маж 575 Государс лам изоб сква, Ж, 1. Авторское свидетельствб 9 274442, кл. 0 01 И 3/18, 1969, 2, Авторское свидетельствоР 237435, 6 01 И 3/38, 1966. 3. Патент Англии Р 1365368,кл, Г 4 Н, 1974 (прототип) . Подписноемитета СССРкрытийнаб., д, 4/5