Криостат к испытательным машинам

о лф 10 теей 9 фй Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРеспублик О П И С А Н И"Е ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ п 796716 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)Й. Кд. с присоединением заявки РЙ С 01 й 3/18 Гееударстеенныа комитет СССРае делам нзееретений н аткрытнйОпубликовано 15.01.81, Бюллетень Ле 2 Дата опубликования описания 18,0 1.8 1(7 ) Заявитель физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР(54) КРИОСТАТ К ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ Изобретение относится к низкотемпературным испытаниям, а именно к криостатам к испытательным машинам для испытания на растяжение и сжатие.Известен криостат к испытательным машинам, содержащий рабочую камеру,5 заполняемую при испытаниях хладагентом, и установленные в ней опорную трубу и тягу для крепления образца 1 . Наиболее близким. к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является криостат к испытательным машинам, содержащий рабочую камеру, заполняемую при испытаниях хладагентом, установленные в ней концентрично опорную трубу и тягу для крепления образца, охватывающий камеру радиационный экран с закрепленным на нем азотным баком 21Недостатком этих криостатов являетоя то, что они не могут обеспечить быстрого предварительного охлаждения и последующего отогрева внутренних частей криостата по окончании испытаний;Цель изобретения - ускорение предварительного охлаждения и последующегоотдгрева внутренних частей криостата.Цель достигается тем, что криостатснабжен кольцевой камерой, охватывающей рабочую камеру у ее днища, и двумясильфонамиэ соединенными с опорнойтрубой и тягой, один из которых закреплен на торцах последних, а другой -на их средних частях, и нагревательнымиэлементами, установленными соответственно у днища азотного бака и на еговыходе, а кольцевая камера и полостьопорной трубы, ограниченная сильфонами, сообщены с азотным баком и атмосферой.На чертеже показана схема криостата,Криостат содержит рабочую камеру 1,заполняемую при испытаниях хладагентом, установленные в ней концентричноопорную трубу 2 и тягу 3, охватывающийрабочую камеру 1 радиационный акран4 с закрепленным на нем азотным баком 5, кольцевую камеру 6, охватывающую рабочую камеру 1 у ее днища,сильфон 7, закрепленный на торцах опорной трубы 2 и тяги 3, сильфон 8, закрепленный на других частях последнихтаким ебразом, что образуется полость 9.Кольцевая камера 6 и полость 9 сообщены с атмосферой и азотным баком 5.Послецний снабжен двумя электрическиминагревателями 10 и 11. Нагреватель 10установлен на выходе из азотного бака5, а нагреватель 11 у его цниша. Азотный бак 5 снабжен заливной горловиной1" и вентилем 13. Кольцевой зазор 14между опорной трубой 2 и тягой 3 сообщен с атмосферой через патрубок 15,Кольцевая камера 6 и полость 9 связаны)между собой каналами 16 и 17 с вентилем 18 и каналами 19 и 20 с вентилем 21, Рабочая камера 1 герметизирована уплотнительными устройствами22, 23 и 24. Тяга 3 подсоецинена кнагружаюшему органу 25 испытательноймашины, а опорная труба 2 закреплена натраверсе 26. К траверсе 26 крепитсятакже корпус 27 криостатв, Для заливкихладагента криостат снабжен переливнойтрубой 28. Термоизолируюшие полости29 и 30 откачаны цо высокого вакуума(10 мм рт. ст.) и сообщены междусобой через отверстие 31, На опорнойтрубе 2 и тяге 3 закреплены торцовыерадиационные экраны 32 и 33, Длялучшего охлаждения хладагентом тяга 3выполнена в нижней части полой, а вбоковой стенке опорной трубы 2 выполнен ряд отверстий 34 для прохожденияпаров хладагента,Криостат к испытательным машинамработает следующим образом.При снятии криостата испытуемыйобразец 35 устанавливается в смежныхторцах опорной трубы 2 и тяги 3. Послеатого к траверсе 26 присоединяетсякриостат, рабочая камера 1 которогооткачивается через патрубок 15 до получения необходимого вакуума, в в азот-ный бак 5 через открытый вентиль 13заливается жидкий азот цля охлаждения радиационного экрана 4 и предварительного охлаждения объектов, опущенных в рабочую камеру 1 (т.е. нижних участ- .ков опорной трубы 2, тяги 3, внутреннейстенки рабочей камеры 1 и образца 35)перед заливкой хлацагента, например жидкого гелия. После заливки азота в бак 5 вентиль13 закрывается, а вентили 18 и 21открываются и включается алектронагреватель 11. При атом в азотном баке 5начинается интенсивное испарение жидкогоазота. Пары его поступают через открытый вентиль 21 и каналы 19 и 20 в герметичные кольцевую камеру 6 и полость 9,интенсивно охлаждают нижние участки1 б опорной трубы 2, тяги 3, образец 35 истенки рабочей камеры 1. Забрав теплоот указанных элементов, пары азота уходят в атмосферу через каналы 16 и 17и открытый вентиль 18. На входе и на1 З выходе в полость 9 пары азота омываютгофры сильфонов 8 и 7, которые, ввидусвоего ребристого профиля, создают интенсивную турбулизацию паров азота, чтоспособствует более интенсивному ибыстрому охлаждению опорной трубы 2,тяги 3 и образца 35, Турболентный потокпаров азота создается также и в кольцевой камере 6, цля чего она выполненэв виде узкой кольцевой щели. Посколькубольшая масса холодных паров азотанепосредственно контактирует с нижнимиучастками:опорной трубы 2, тяги 3 истенки рабочей камеры 1, ато способствует быстрому их охлаждению до темпера.ЗО туры жидкого азота.По окончании предварительного охлаждения объектов, опушенных в рабочуюкамеру 1, выключается алектронагреватель и открывается вентиль 13, черезкоторый в дальнейшем выходят наружупары азота из азотного бака 5,Затем закрываются вентили 18 и 21и тем самым герметизируются кольцеваякамера 6 и полость 9 (для предотвра, щения засасывания в них атмосферноговоздуха после заполнения рабочей камеры 1 хлвдагентом). После этого в рабочую камеру 1 через трубу 28 заливает-.ся хлацагент (например жидкий гелий),Холодные пары гелия уходят через патрубок 15, при этом они проходят черезрадиальный кольцевой зазор 14 междуопорной трубой 2 и тягой 3, а такжечерез кольцевой зазор межцу внутреннейстенкой рабочей камеры 1 и опорной трубой 2, охла дают торцовые радиационныеакраны 32 и 33, а также отбирают тепло, идущее в рабочую камеру 1 по опорной трубе 2, тяге 3 и стенке рабочей камеры 1. Радивционные экраны 32 и 33 предотврашают теплообмен излучения между теплыми верхними частями ижидким гелием и уменьшают интенсивность его испарения.5 79Далее включается рабочее движениетяги 3 вверх. При этом к испытываемому образцу 35 прикладывается осевоеусилие, под действием которого образецдеформируется, По окончании испытанияобразца 35 перед снятием криостатаосуществляется ускоренный процесс отогрева до комнатной температуры всехобъектов, опушенных в криостат. Дляэтого снова закрывается вентиль 13,а вентили 18 и 21 открываются. Включаются оба нагревателя 10 и 11. ПаРыазота нагреваются нагревателем 10 ичерез вентиль 21 и каналы 19 и 20поступают в кольцевую камеру 6 и полость 9, осуществляя ускоренный нагревопорной трубы 2, тяги 3, образца 35и стенки рабочей камеры 1. После этогопары азота уходят в атмосферу черезканалы 16 и 17 и . вентиль 18, Поокончании процесса ускоренного". нагреваконструкции криостат снимаетбв, удаляется испытанный образец и устанавливается новый образец.Благодаря тому, что опускаемыев рабочую камеру 1 объекты ускореннонагреваются до комнатной температуры,после снятия криостата предотвращаетсяконденсация и намораживание атмосферной влаги на охлаждаемых частях конструкциии,Изобретение обеспечивает ускорениепроцесса предварительного охлажденияи последующего нагрева до комнатнойтемпературы рабочих участков опорной. трубы, тяги и стенки рабочей камеры.Это уменьшает длительность эксперимента и снижает стоимоСтЬ экспериментальных работ. Преимуществом яв 6716 6лается и то, что в полостях 29 и 30(сообщенных одна с другой через отверсттие 31) не нужно обеспечивать разныевеличины вакуума, что упрощает конструкцию и увеличивает ее надежность.формула изобретенияКриостат к испытательным машинам,содержащий рабочую камеру, заполняемуюпри испытаниях хладагентом, установленные в ней концентрично опорную трубу итягу для крепления образца, охватывающий камеру радиационный экран с закреп.ленным на нем азотным баком, о т л ич а ю ш и й с ятем, что, с цельюускорения предварительного охлажденияи последующего отогрева, он снабженкольцевой камерой, ехватьвающей рабочую камеру у ее днища, и двумя сильфонами, соединенными с опорной трубой итягой, один из которых закреплен наторцах последних, а другой - на их сред 2 З них частях, и нагревательными элементами,установленными соответственно у днищаазотного бака и на его выходе, а кольцевая камера и полость опорной трубы,ограниченная сильфонами, сообщены с азотным баком и атмосферой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Новиков Н, В. и др.Ме;паническиеиспытания инструкционных материаловИпри низких температурах. "Наукова думка", Киев, 1974, с. 96, рис. 40.2. Авторское свидетельство СССРМ 186 179, кл, С 0 1 й 3/18, 1965иип филиал аказ 9761/6 ПП "Патент" г. У 918 Подписи