Установка для дилатометрических испытаний разлагающихся материалов

(5)5 С 01 И 25/16 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт проблем прочности АН УССР (72) Б,В,Марасин, Н.Р.Музыка и В.В.Рубан (53) 536.6 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч. 1015281, кл, 6 01 й 3/60, 1983.Лукина Э.Ю, и др, Методы дилатометрического исследования углеродных материалов при температурах от -196 до 3000 С. Конструкционные материалы на основе углерода, сб. В 11, ММашиностроение, 1976, с. 166 - 175.(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РАЗЛАГАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к эксперименИзобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения коэффициентов линейного термического расширения (КЛТР) разлагающихся материалов.Цель изобретения - повышение экономичности и достоверности испытаний,Выполнение устройства для подачи инертного газа в печь в виде полых цилиндрических вставок, размещенных внутри нагревателя у его торцов. позволяет предварительно нагреть инертный газ до температуры образца, а расположение выходных отверстий вставоК таким образом. что их оси пересекаются в точке на оси нагревателя, позволяет организовать эффективное удаление продуктов разложения из исследуемого материала,тальной теплофизике и может быть использовано для определения коэффициента линейного термического расширения разлагающихся материалов, Цель изобретения - повышение экономичности и достоверности испытаний. Установка содержит высокотемпературную печь с нагревателем, внутри которого размещен исследуемый образец, микроскоп для измерения перемещения образца, пирометр и устройство для подачи инертного газа в полость нагревателя, которое выполнено в виде полых цилиндрических вставок, установленных внутри нагревателя у его торцов, Оси выходных отверстий устройств для подачи инертного газа пересекаются в точке на оси нагревателя вне зоны размещения исследуемого образца,Зил,Благодаря предлагаемому направлению сквозных выходных отверстий (их оси пересекаются на оси нагревателя перед зоной испытаний) удается получить наибольший унос продуктов деструкции с поверхности образца, пересечение (смешение) потоков, которое приводит к выравниванию температуры потоков газов, а следовательно. и выравниванию температуры образца, Кроме того. осуществлениее продувки . внутренней полости нагревателя с двух сторон препятствует движению продуктов деструкции в направлении осевых иллюминаторов. что исключает их запыление в процессе наблюдения за образцом.На фиг.1 схематически показана предлагаемая установка; на фиг.2 - выходнаявтулка устройства подачи инертного газа:на фиг.З - то же, вид спереди,Установка (фиг,1) содеркит высокотемпературную печь 1 с цилиндрическим горизонтально расположенным графитовымнагревателем 2, соединенным с источником3 питания гибкими токоподводами 4 и 5,закрепленными клемовыми зажимами 6 и 7на держателях 8 и 9 нагревателя 2. Внутренняя полость нагревателя 2 предназначенадля размещения в ней образца 10. Установка снабжена средством подачи инертногогаза, включающим баллон с инертным газом(аргоном), редуктор давления газа (не показан) и трубопроводы 11 и 12 для подсоединения к печи 1.Во внутренней полости нагревателя 2 уего торцов размещены устройства 13, 14подачи инертного газа, выполненные в видеполых цилиндрических вставок 15, внутрикоторых последовательно размещены входная втулка 16, кольца 17 и выходная втулка18. Кольца 17 образуют ряд камер 19 подогрева инертного газа, соеди нен н ых междусобой сквозными отверстиями.Направляющие отверстия колец 17 ориентированы в направлении стенки нагревателя 2 (по направлению движения потокаинертного газа), а угол а наклона их осей коси нагревателя 2 составляет 35. Каждая выходная втулка 16 подсоединена к соответствующему трубопроводу 11 или 12подачи газа, Выходная втулка 18 снабженавыходными отверстиями 20 (фиг,2 и 3), ориентированными так, чтобы газ поступал вовнутреннюю полость нагревателя 2 в зонуиспытаний. Отверстие 21 в выходной втулке18 служит для крепления последнего навставке 15. Оси выходных отверстий 20 пересекаются в одной очке, располокеннойна оси нагревателя 2 перед зоной испытаний между оптическими осями попарно расположенных иллюминаторов 22 и 23 исоответствующими выходными втулками18. Угол а (фиг,2) наклона осей выходныхотверстий 21 к оси нагревателя 2 равен 30и выбран экспериментально с учетом размеров конструкции нагревателя 2 и типоразмера образца 10, Давление газа вустройствах 13 и 14 подбирали экспериментально, определяя визуально отсутствиепродуктов деструкции на метках (или кромках) 24 и 25 образца 10. Избыточное давление Р при этом составляет 4090 Па,Каждое устройство 13 и 14 размещено вагреватбле 2 с возможностью смещениявдоль нагревателя 2. Кроме того, каждая выходная втулка 18 размещена на вставке 15с возможностью смещения вдоль оси нагре 10 15 20 30 35 40 45 50 вателя 2, Это необходимо для задания требуемого направления газового потока во внутренней полости нагревателя 2 в зависимости от типоразмера испытуемого образца 10. В стенке нагревателя 2 выполнены сквозные отверстия 26 для выхода газа с продуктами деструкции образца 10, а также сквозные отверстия 27 для измерения параметров образца 10 (удлинения-сжатия) в процессе испытаний. Печь 1 снабжена теплозащитными экранами 28 и 29 для защиты корпуса печи 1 и иллюминаторов 22 и 23 от осаждения на них продуктов деструкции.Система измерения параметров испытаний включает в себя оптический пирометр ЗО для измерения температуры образца 10 через осевые иллюминаторы 31, горизонтальный микроскоп 32 и блок 33 подсветки измерительных меток 24 и 25, закрепленных по краям образца 10.Установка работает следующим образом.Во внутренней полости нагревателя 2(фиг.1) размещают образец 10. Путем перемещения устройств 13 и 14 вдоль оси нагревателя 2, а также перемещения выходных втулок 18 по вставке 15 выбирают оптимальный режим обдува образца 10, Затем с помощью источника 3 питания подают напряжение на нагреватель 2 и включают средство подачи газа (аргона) во внутреннюю полость нагревателя 2, Повышая величину проходящего тока через нагреватель 2, увеличивают его температуру до заданной величины, составляющей 27003000 С, В процессе испытаний измеряют температуру образца 10 оптическим пирометром 30 и изменение размеров образца 10 горизонтальным микроскопом 32. Благодаря предварительному нагреву газа в камерах 19 подогрева газа и обдуву образца 10 удается практически полностью удалить продукты деструкции образца из зоны испытаний и снизить градиент температур по всем поверхностям исследуемого образца, а за счет выходных втулок 18 сконцентрировать газовый поток на измерительных метках 24 и 25 образца 10. Это обеспечивает сохранение постоянной контрастности меток 24 и 25 при наблюдении и измерении тепловых деформаций образца 10 горизонтальным микроскопом 32. П р и м е р, Испытанию на предлагаемой установке подвергали образцы 10 с поперечными размерами 10 х 10 мм и длиной 50 и 100 мм, изготовленные из углеметаллопластиков, Скорость нагрева образцов задавали а диапазоне 0,5 - 10 град/с в температурном диапазоне испытаний 20 -3000 С, Измерения температуры поверхностей образца 10 по его длине и периметру производили с помощью термопар (не показаны), закрепленных в характерных точках образца 10, При дилатаметрических испытаниях до температуры 1300 С использовали платино-родий-платиновую термопару типа ПП, а до температуры 3000 С - оптический пирометр типа ЛОП.Использование изобретения позволяет, с одной стороны, повысить экономичность испытаний, т.е, устройства подачи инертного газа служат одновременно и устройством для подогрева инертного газа до температуры испытаний, а с другой стороны, повысить достоверность испытаний за счет эффективного удаления продуктов деструкции иссле дуемых образцов из зоны испытаний, равномерности нагрева и сохранения постоянной контрастности меток, по перемещению которых судят о КЛТР. Формула изобретения Установка для дилатометрических испытаний разлагающихся материалов, содержащая высокотемпературную печь с 5 цилиндрическим графитовым нагревателем, внутренняя полость которого предназначена для размещения исследуемого образца, устройство подачи инертного газа в печь, соединенное со средствами подачи 10 газа и полостью нагревателя, микроскоп ипирометр, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и достоверности испытаний, в ней устройства подачи инертного газа выполнены в виде полых 15 цилиндрических вставок, размещенныхвнутри нагревателя у его торцов. в оси выходных отверстий, соединяющих устройство подачи инертного газа с полостью нагревателя, пересекаются в точке на оси 20 нагревателя вне зоны размещения исследуемого образца.1859812 Составитель В,МарченкРедактор М,Циткина Техред М,Моргентал Палий оррек Заказ 1837, Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113 О 35, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул ина, 1