Кварцевый дилатометр

Союз Сфветския Социалистических Республик(22) Заявлено 20. 04. 79 (2) 2757456/18-25 с присоединением заявки Нов(23) Приорнтат -Государстввнямй вопятот СССР яе дмви взобретоввЯ я втквмтюЯ(088.8) Дата опубликования описания 2 601,81(54) КВАРЦЕВЫЙ ДИЛАТОМЕТР 1Изобретение относится к измерениям теплофизических свойств .веществ и может быть использовано для исследования теплового расширения твердых материалов в диапазоне теМператур " 4,2-473 КИзвестны кварцевые дилатометрыдля исследования теплового расширения твердых тел 11 1.Основным недостатком этих дилатометров является недостаточная точность измерений при температуре ниже 70 К из-за неудовлетворительной стабилизации температуры кварцевой конструкции.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является кварцевый дилатометр, который позволяет проводить измерения в диапазоне температур 4,2-300 фК, Дилатометр состоит ф иэ криостата, в который залит жидкий гелий для термостатирования трубки со столиком и толкателя и охлаждения образца, нагревателя для поддержания заданной температуры образца и датчиков измерения его температуры и удлинения. Части дилатометра контактирующие с образцом (конец толкателя и столика), заключены в медный экран, соединенный жгутом иэ тонкой медной проволоки с медным цилиндром, кото рый во время опыта имеет 4,2 фК, что позволяет уменьшить нагрев толкателя и столика от образца и нагревателя, и таким образом повысить точность измерений 2).Недостатком конструкции является то, что в процессе нагрева испытуемого образца в дилатометре возникает перепад температур между блоком и медным экраном, а также между медным экраном и термостатируемой кварцевой конструкцией, следовательно изменяется температура кварцевой конструкции. Это приводит к понижению точности йэмерений и ограничивает верхний температурный предел измерения 00 К, так как с повышением температуры измерения температурный перепад резко увеличивается, следовательно, резко понижается точность измерения дилатометра.Кроме того, использование дилатометра при температурах выше 300 К для исследования веществ,вццеляющих в процессе нагрева летучие соединения, которые частично осаждаются в зазоре между толкателем и направляющей трубкой из-за чего в процессе измерений происходит временное или30 35 полное заклинивание толкателя, т.е. снижается надежность измерений.Цель изобретения, - повышение точности и надежности измерений.Эта цель достигается тем, что дополнительно введен стакан, дно которого закреплено на столике, нижний ,торец толкателя выполнен также в ви-. де стакана, охватывающего дополни- тельный стакан без контакта с ним, дно которого изготовлено заодно со столиком, при этом высота каждого иэ стаканов, охватывающих образец, меньше длины образца, а в измерительной трубке выполнены окна, одно из которых установлено ниже, а другое - выше уровня низкокипящей жид- костиВ дилатометре в процессе измерений все полости и зазоры, находящиеся ниже уровня ниэкокипящей жидкости, кроме полости, в которой находится образец с нагревателем, заполнены низкокипящей жидкостью, и . таким образом конструкция полностью термостатируется путем прямого контакта с низкокипящей жидкостью, что позволяет резко уменьшить температурный дрейф кварцевой конструкции, а следовательно повысить точность и расширить температурный диапазон измерений. При этом летучие соединения, например вода, Фенол и другие, выделяющиеся при нагреве образца, осаждаются на поверхностях стаканов, поэтому они не могут приводить к заклиниванию толкателя в процессе измерения, а как следствие этого повышается надежность измерений на дилатометре.На чертеже изображен дилатометр, общий вид,в разрезе.Дилатометр имеет криостат, состоящий из двух сосудов Дьюара 1 и 2. В криостате размещена кварцевая конструкция, которая содержит измерительную трубку 3, столик 4 со стаканом 5, толкатель б со стаканом 7, при этом стакан 7 с зазором одет на стакан 5, а в измерительной трубке для заполнения ее внутренних полостей низкокипящей жидкостью (за исключением полости, в которой находится образец 8 с нагревателем 9) выполнены отверстия, одно 10 ниже, а другое 11 выше уровня жидкости. Радиальная фиксация толкателя обеспЕчивается направляющей трубкой 12. Удлинение образца при его нагреве измеряется датчиком 13, а температура термопарой 14.Полностью смонтированный дилатометр заправляется низкокипящими жидкостями. Сосуд Дьюара 1 жидким . азотом, сосуд Дьюара 2 жидким гелием. С помощью нагревателя устанавливается требуемая температура образца, а затем измеряется его удлинение, При заливке жидкого гелия, он попадает в полость, где находится образец с нагревателем, однако при включении наГревателя гелий быстро испаряется, и в полости образуется избыточное давление, которое исключает в процессе проведения измерений проникновение в нее жидкого гелия. Все же остальные части кварцевой конструкции, а самое главное толкатель и измерительная трубка со столиком, изменение температуры которых в течение эксперимента снижает точность измерений, термостатируются путем прямого контакта жидкого гелия с их поверхностями.Устройство повышает точность и надежность измерений кварцевых дилато" метров, сохраняя при этом их преимущества попросту конструкции, надежность в эксплуатации, низкую стоимость и другие,. Формула изобретения Кварцевый дилатометр, состоящий из криостата с низкокипящей жидкостью, термостатируемых измерительной трубки со столиком и толкателя, нагревате- ля для подцержания заданной температуры образца и датчиков измерения его температуры и удлинения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений дополнительно введен стакан, дно которого закреплено на столике,а нижний . торец толкателя выполнентакже в виде стакана, охватывающегодополнительный стакан без контактас ним, дно которого изготовленозаодно со столиком, при этом высотакаждого из стаканов, охватывающихобразец, меньше длины образца, а визмерительной трубке выполнены окна,одно из которых установлено ниже, адругое - выше уровня низкокипящейжидкости. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Новикова С.И. Тепловое расширейие твердых тел. М., "Наука", 1974с. 58-60.2,Труды 1-ого Всесоюзного симпозиума, Л-16 апреля 1966 г:,0012/52 Тираж 91 НИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва Жаэ 1 8 Подписное В го комитета СССР й и открытий Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП"Патенуф г.ужгород.ул.Проектная.4