Устройство для определения термического коэффициента линейного расширения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоцналнстнческниреспублик(51)М. Кд. С 01 Й 25/16 Веударстваииый комитет СССР вю делам изабаствиий и аткрытиЯхни 1 сн= сковскии институт электро аявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 011 РЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГ КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО. РАСШИРЕНИЯ овышение точ-о класса Изобретение относится к высокотемпературным исследованиям физических характеристик материалов, точнеек устройствам для исследования тер"мического расширения,Известны устройства для определения термического коэффициента линей".ного расширения ТКЛР), основанныена прямом измерении смещения образца,передаваемого специальным штоком,кон"фотактирующим с исследуемым образцом,или без передающего штока, прямымоптическим измерением, Эти устройства реализованы в различных конструк"циях дилатометров 1,Недостатком известных устройствявляется низкая точность при исследовании жидких образцов, что обуслов:.лено наличием трения между штоком иконтейнером, содержащим жидкий образец.Наиболее близким к предлагаемому :,изобретению является устройство дляопределения термического коэффициента расширения, содержащее коромысловые весы с противовесом и печь для нагрева образцов 2"1.Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и невозможность исследования жидких образцов.Цельизобретения - иности измерений широкогматериаловУказанная, цель достигается тем, что устройство для определения терюческого расширения, содержащее Коромысловые весы с противовесом и печь для нагрева ячейки с образцом, дополнительно содержит. шарнирный каскадный усилитель, который одним концом швр" нирно прикреплен к плечу коромысловых весов, а к другому концу подвешена ячейка, в которой расположен образец, расположенный под углом 10-45 к оси печи, причем ячейка установлена в цепи, термически изолированной от коромысловых весов.920 й 8 б С 1: = - . С 1)Е Их отношение ЛО-Ю ЛВ П;-СЕ СВ аС На Фиг, 1 показано предлагаемоеустройство," на Фиг. 2 - направлениедействия "мл в конструкции,На водоохлаждаемую платФорму 1снизу вакуумно плотно установлена 5печь 2, Сверху установлена стойка 3коромысловых весов с плечом 1), накоторое подвешена чашка с противовесом, и плечом 5, к которому шарнирно закреплен шарнирный каскадный )оусилитель б,. К нижнему концу. усилителя шарнирно закреплены две кварцевые составные нити 7, которые. привысокотемпературных (свыше 1100 ОС)исследованиях могут быть продолженымолибденовыми нитями, и введены впечь через отверстия на платФорме,К нижним концам нитей подвешена ячейка 8, в которой наклонно, под углом10-ч 5 к оси печи размещен контейнер9 с исследуемым образцом 10, Контейнерможет быть запаянным, если исследуется образец с заметным испарением илисублимацией, Образец снизу под собственным весом Фиксирован дном контейнера, Ячейка висит свободно в температурной зоне печи 2. Шарнирный каскадный усилитель представляет последовательно, шарнирно соединенные равнобедренные трапеции из планок. Планки также соединены между собой шарнирно. Конструкции коромысла и усилителятаковы, что часть плеча 5 одновременно является и последним элементомусилителя, Весы с усилителем изолироЗ 5ваны вакуумно плотно кожухом 11, в котором предусмотрена наружная регулировка противовесом,Весь объем подкожухом и внутри печи может быть вакуумирован, а при необходимости за 4 Ополнен инертной атмосферой.Устройство работает следующим образом (Фиг, 2),Вся конструкция весов с усилителем,нитями, ячейкой и контейнером Йредва 45рительно уравновешена, Дополнительная сила Р уравновешивает только весобразца. Вес образца приложен к точкам А и В нижней планки первой трапеции Г + Г ) = Р - вес образца.При нагревании образец расширяетсяв одну сторону, так как один конецего Фиксирован дном контейнера, вследствие чего смещается центр тяжести,образца. Истинное малое смещение центра тяжеСти образца дх проявляетсяна плече коромысловых весов усиленным значением д х,что приводит к нарушению равновесия весов. Изменение4уравновешивающей силы Р на дР, явится, как будет видно из дальнейшего изложения, мерой термического линейного расширения образца. АО и СЕ - положения. центра тяжес- ти образца на планках АВ и С 1) первой усилительной трапеции, Система находится в равновесии, поэтому иэ равенства нулю суммы моментов сил 1 и 1относительно точки О следуетЛО = - ",ЛВЕАналогично для планки С 1) СЕ = -- С 1)1 иГПри нагревании величины Р и Р изме- няется в Ги 1, но сумма их постоянна и равна весу образца. Положения центра тяжести образца после нагревания выражаются соотношениями Смещения центра тяжести образца напланках АВ и С 1) выражаютсяеу Такии образом, трапеции АВИ) явля" ется усилителем смещения центра тяжести образца с коэФФициентом усиленияС1 с. ЛВ Последовательно соединенные трапецииобразуют каскадный усилитель с общимкоэФФициентом усиления ПК = П ЕПусть перед нагреванием центр тяжести образца на коромысле - хс, а- расстояние от опоры до точки приложения уравновешивающей силы Р, Иэ равенства нулю суммы моментов сил Е и Р относительно точки опоры ко- ромысла После нагревания центр тяжести образца на коромысле смещается на дх.Для уравновешивания весов необходимо9201866ричем дхс Высокая чувствительность устройства позволяет измерять значения ТКЛР,близкие к истинным. формула изобретения 5изменение силы Р на д Р, ии дР связаны соотношениемдх = - Ь 1Я )с ГУчитывая, чтохс хЬх со 5 ф где дх - истинное смещение центра.тяжести образца;3, - угол наклона образца относительно горизонта- г;оЗная первоначальную длину образцаможно вычислить его с -носительное удлинение 2 ахс 2 а рЬ ЛКроюВарьируя количеством трапеций или их геометрией в шарнирном каскадном уси лителе, чувствительностью устройства можно регулировать в широком диапазоне.Данное устройство работает в диа- ж пазоне температур до 200 С, позволя-ет исследовать образцы и в твердом, и в жидком состояниях, Кроме того, устройство позволяет исследовать агрессивные и летучие образцы, поскольку образец помещается в специальный ЭО контейнер, который при необходимости может быть запаян. ф Устройство для определения термического коэФФициента линейного оас"ширения, содержащее коромысловые весыс противовесом и печь для нагреваячейки с образцом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения и расширения Функциональных возможностей, оно дополнительно содержит шарнйрный каскадный усилитель, который одним концомшарнирно прикреплен к плечу коромь 1 словых весов, а к другому концу подвешена ячейка, в которой размещен образец,расположенный под углом 10-45 ф к осипечи, причем ячейка установлена в печи, термически изолированной от коромыслових весовИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Аматуни А.Н, Методы и приборыдля определения линейного расширенияматериалов, й., Изд"во Стандартов,1972, с. 31.2, Авторское свидетельство СССРЬ" 90723, кл. С 01 И 25/16, 1976е ее юа еа ав ееай1 ВЮ е еще илиал ППП "Патент", . Ужгород, ул. Проектная,