Рычажный дилатометр

(и) 728(663 ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл. 6 01 й, 25/16 Веударстввннын квинтет СССР но делам нзабрвтеннй н етхрытиа(726 Авторизобретения В. Г. Епифанов Опытное конструкторско-технологическое бюро Института металлофизики АН Украинской ССР(54) РЫЧАЖНЫЙ ДИЛАТОМЕТР 1 вобретение относится к конструкциям устройств для измерения теплов,го расширениятвердых тел,Известны различные дилатометрические устройства, в которых,реализуются абсолютныеи относительные методы измерений,Известны кварцевые дилатометры, у которых измерительная ячейка содержит столикдля установки образца и толкатель, которымизменение размеров образца передается измерительному датчику линейных перемещений 13Такие дилатометры, выпускаемые нашей промышленностью (например, УДВ - 1, ДКС,ДУСВи др,) отличает простота конструк;цни, удобство в обслуживании, достаточнаяточность и надежность результатов измерений.Основным недостатком этих приборов явля.ется относительно ниэкиа температурный пре.дел исследований (1100 - 1400 К), так. какосновные детали измерительной ячейки изготавливают иэ кварца; хорошо поддающегося различным технологическим операциям и обладающего низким и стабильным значением температурного коэффициента линейного расшире 2ния (ТКЛР), величина которого входит в расчетную формулу для определения ТКЛР иссле.чуемого материала.Создание более высокотемпературных дила.тометров подобного типа, работающих до2000 К и вьпы; и особенно освоение их се"1 ийного выпуска метрологически и технологически еще достаточно не обеспечено.В этом отношении определенными преимуществами могут обладать дилатометры рычаж.ного типа, так как в них реализуется абсо.лютныа метод измерения ТКЛР, а изготовление основных деталей измерительной ячейкине вызывает технологических трудностей.Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является рычажныйдилатометр 26, измерительная ячейка которого содержит основание, несущее вертикальныенеподвижную опорную и поворотную измери.тельные штанги, Поворотная штанга выполненав виде двуплечего рычага, взаимодействующего с подвижным элементом датчика линей-ных перемещений, Исследуемый образец уста.навливают между измерительными штангами,72806 3ля чего на. опорной штанге предусмотрена специальная кронштейно закрепленная площад. ка, а для обеспечения постоянного поджима образца к измерительным штангам поворотная штанга снабжена регулируемой пружиной. Тем.- пературный предел измерений до 1400 К.Эта конструкция обладает рядом недостатков, снижающих точность измерений, Снижение точ. ности происходит прежде всего вследствие деформации измерительных штанг под дейст О .вием пружины, за счет которой в измерения вносится ошибка, изменяющаяся при измененни температуры штанг. Также яестационарные ошибки вносятся в иэмерениязасчет расширения и удлинения измерительных цгганг. 15 Еще большее влияние на точность измерений будут оказывать указанные источники ошибок при работе в области более высоких (свыше 1400 К) температур, так как в этом случае измеритечьные штанги следует изготавливать 20 иэ тугоплавких материалов, собственный температурный коэффициент линейного расширения которых может быть достаточно большим, а определен с недостаточной точностью. Целью изобретения является повышениеточности измерений, в том числе в условияхвысоких температур,Цельдостигается тем, что предлагаемыйрычажный дилатометр снабжен установленнойна основании измерительной ячейки и связанной с датчиком линейных перемещений подвижной кареткой, в которой жестко закреплена опорная штанга, верхнему рабочему конпу которой придана форма ребра призмы, ииндикатором нулевого положения нижнегоконца йоворотной штанги, верхнему рабочемуконцу которой придана форма конуса.На фиг, 1 показана измерительная ячейкаи нагревательное устройство предлагаемогодилатометра; на фиг, 2 - то же,разрез.А А фиг. 1,Измерительная ячейка содержит охлаждаемоеоснование 1, в котором выполнены отверстиядля прохождения вертикально расположенныхизмерительных штанг 2 и 3. На основании 1в опорах скольжения 4 (см, фиг, 2) закрепле.на подвижная каретка 5, в которой жесткозакреплена опорная измерительная штанга 2,Подвижная каретка 5 кварцевым толкателем6 связана с подвижным элементом "датчикалинейных перемещений 7, например индуктив.ным преобразователем, который закрепленна. основании 1. Пружина 8 обеспечивает постоянное поджатие каретки 5 к микровинту 9.Поворотная измерительная штанга 3 своеиосью 10 закреплена в опорах вращения 11 наосновании 1, на котором установлена такжестойка 12 (см. фиг, 1), содержащая индика. 3 4тор 13 нулевого положения нижнего концаповоротной штанги 3, соответствующего еевертикальному положению. В качестве такогоиндикатора может быть использованнапример, дифференциальный емкостный илн индук.тивяый датчик перемещений, Измерительныештанги могут.быть выполнены, например, иэстержней искусственного корунда диаметром5 - 7 мм. Верхнему концу одной из штангпридана формапризмы, ребро которой направлено перпендикулярно плоскости, проходящей через геометрические оси измерительных штанг, а второй - форма конуса, Ребро.призмы и вершина конуса образуют опорыдля установки исследуемого образца.Лилатометр работает следующим образом.Исследуемый образец должен содержатьхотя бы одну плоскую опорную поверхностьшириной 6 - 10 мм, на которой. наносят поперечно две параллельные канавки прямоугольного профиля, шириной и глубиной, например,1 мм, которыми образец устанавливают яаопоры измерительных штанг сверху, Расстояние между продольными осями симметрииканавок, измеренное при комнатной температуре, является контролируемой длиной образца и равно например 20 - 25 мм,СПосле установки исследуемого образца наопоры измерительных штанг его помещаютв нагревательное устройство 14, Затем, вращая микровинт 9, перемещают каретку 5до тех пор, пока нижний конец поворотнойштанги 3 займет по отсчету индикатора 13нулевое положение, Данное положение каретки 5 фиксируют. системой показаний датчикалинейных перемещений 7 и принимают заначальную точку отсчета. При изменении температуры образца на установленную величинуЛТ изменяется длина образца на соответствующую величину ЬВ, что вызывает отклонениеповоротной штанги 3 от исходного (вертикального) положения на определенный угол, начто указывает измеяение показаний отсчет.ного устройства индикатора 13. Для опреде.пения величины изменения длины образцаперемещают микравинтом каретку 5 в новоеположение, прикотором поворотная штанга3 снова занимает исходное нулевое положение,При этом каретка 5 перемещается также навеличину, равную изменению длины образца,т.е. Ь Ю, что фиксируется изменение показаний регистрирующей системы датчика линейньи перемещений 7.Затем температуру образца доводят доследующего требуемого значения и вновь по.вторяют описанный цикл измерений, проходя таким образом весь температурный диана.эон, и вычисляют по полученным данным.728063 5температурные коэффициенты линейного рас. ширения исследуемого материала в установ. ленных интервалах.Поскольку опоры для установки образца на штангах практически совпадают с продольными осями последних, поперечное расшире, ние штанг не оказывает влияния на точность измерений, Отсутствие изгибающих усилий, приложенных к штангам, также повышает точность измерений по сравнению с прото о типом, Влияние теплового удлинения штанг, ведущее к изменению плеч рычага, не сказы. вается на точности измерений, так как отсчет показаний датчика линейных перемещений производится в момент установки каретки 15 в положение, при котором измерительныештанги параллельньг.Таким образом, предложенная конструкция рычажного дилатометра обеспечивает повышение точности, измерений теплового расшире ния, в том числе при высоких температурах (свыше 1400" К), что позволяет значительный экономический эффект от ее применения в дилатометрах, заменяющих используемые ныне 6серийно выпускаемые дилатометры УДВ - 1,ДКСи др.Формула изобретенияРычажный дилатометр, содержащий нагре.ватепъное устройство, основание, вертикаль.ные опорную и поворотную штанги и датчиклинейных перемещений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повьпдення точностиизмерений, он снабжен установленной на основании и связанной с датчиком линейных перемещений подвижной кареткой, в которой жест.ко закреплена, одна из штанг, верхнему ра-. бочему концу которой придана форма ребрапризмы, и индикатором нулевого положениянижнего конца поворотной штанги, верхнему .рабочему концу которой придана форма конуса.Источники информации,принятые во. внимание при экспертизе1.Техническое описание дилатометра УДВ - 12, Проспект "Самопишущий дифференциаль.иый термоаналиэатор системы "Шимадэу","Приспособление для измерения тепловогорасширения модели Д - 2 В", с. 16, рис. 21728663г ПИ Закаа 11 ираж 1019 дписное ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная