Установка для термоциклирования образцов материалов

(19) 01 27 Б 3/60 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ ВТОРСМОМ арс ко-тех нолоехническогоратур АН УССРИ.Мокрый,умова ельство СССР/60, 1957.РМОЦИКПИРОВАНИН ациитводлиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(46) 30.09.88. Бюл. В (71) Особое конструкт гическое бюро Физико- института низких темп (72) В.К.Чернецкий, Н В.Я.Ильичев и И.В.Аба (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидет В 111033 кл. С 01 И Э (54) УСТАНОВКА ДПЯ ТЕ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к исп тельной технике, в частности к н таниям на термоциклиронание. Цел изобретения - повышение точност счет регулирования термоциклиро Установка содержит соосные терм меру 1, емкость 2 для,хладагент держатель 3 образцов выполненн в виде проволочного каркаса. Им электронная схема управления пр сом, включающая блок 14 стабили температуры, программное устрой 15, приспособление для контроля1427234 О 15 20 25 тельности одного цикла и устройствоконтроля уровня хладагента. Происходит циклические нагрев и охлаждениеобразцов путем попеременной выдержкиих в термокамере 1 и емкости 2. Приэтом скорость псремещения из термокамеры в емкость образцов регулируется в широких пределах за счет снабжения установки эадатчиком скорости Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование.Цель изобретения - повышение точности за счет регулирования термоциклирования.На чертеже показана предлагаемаяустановка.Установка содержит соосные термокамеру 1, емкость 2 для хладагента,держатель 3 образца, механизм перемещения образца в виде электропривода 4 и тяги 5,Термокамера 1 выполнена в видекольцевого пространства, открытогов нижней части со стороны, обращенной к емкости 2 для хладагента,и заключенного между концентрично расположенными двумя цилиндрами 6 и 7 разных диаметров и крышкой 8, выполненными из высокотеплопроводного материала, например из меди, Термокамера1 снабжена электронагревателем 9 (начертеже ЕК 1) и окружена теплоизоляцией 10, Держатель 3 выполнен в видекольцевого каркаса 11, сваренного,например, из проволоки, с днищем 12,соединенным тягой 5 электроприводаи подпружиненной крышкой 13, служащей для запирания снизу кольцевогопространства термокамеры 1 после размещения там держателя 3. Установкасодержит также блок 14 стабилизациитемпературы термокамеры 1, программное устройство 15 выдержки образцас термопарой 16 с задатчиком скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, приспособление17 для контроля длительности одногоцикла, а также устройство 18 контроля перемещения исполнительного органаэлектродвигателя. За счет этого повышается точность при проведении испытаний с разным периодом цикла. Крометого, при неисправностях в течениеодного цикла срабатывает звуковойсигнализатор, а при выкипании хладагента осуществляется автоматическоеего пополнение. 1 ил, 2 з.п, ф-лы. 2уровня хладагента в криостате 2. Блок 14 стабилизации температуры термокамеры 1 состоит из электрически связанных датчика 19 температуры (ВК 1), электронного прибора 20 (А 1) и электронагревателя 9 (ЕК 1). Программное устройство 15 выдержки образца с задатчиком скорости перемещения состоит из реле 21 и 22 времени с регуляторами времени выдержек образцов в термокамере 1 и в емкости 2 - включаемыми контактами 81 и 82, размещенными на шкале самописца 23, электромагнитного реле 24 (К 1) и кольцевых выключателей БЗ и 84, связанных с тягой 5 привода, а также иэ задатчика скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, содержащего, например, генератор 25 импульсов (01), питающий электромагнитное реле 26 (К 2), которое связано обмотками электродвигателя с источниками переменного тока 27 (С 2) и постоянного тока 28 (СЗ). Термопара 16 (ВК 2) связана через контакты 81 и 82 прибора 23 (Р) с реле 21 времени (КТ 1) и 22 (КТ 2). Приспособление для контроля длительности одного цикла выполнено в виде реле 29 времени (КТЗ), связанного со звуковым сигналйзатором 30 (В) и с исполнительным органом двигателя и тягой. Устройство 18 контроля уровня хладагента выполнено на двух сиг нализаторах уровня (термопреобразователях) 31 (ВКЗ) и 32 (ВК 4), установленных соответственно на максимальном и минимальном его значениях, электронном приборе 33 (А 2) и нагрева теле (ЕК 2) .3 142Установка работает следующим образом. В исходном состоянии установка отключена от электропитания, держатель 3 находится между термокамерой 1 и емкостью 2. После установки образцов и наполнения емкости 2 хладагентом к установке подключается электропитание Начинается разогрев электроь:агревателя 9 термокамеры 1 до заданной тем- . пературы, когда датчик 19 температуры вырабатывает сигнал, достаточный для того, чтобы электронный прибор 20 отключил или. Уменьшил ток через нагреватель 9, Однако через некоторое время, когда температура в термокамере упадет, сигнал датчика 19 температуры снова заставляет электронный прибор 20 включить полный ток через электронагреватель 9.Одновременно с включением термокамеры 1 на нагрев генератор 25 начинает вырабатывать электрические им пульсы заданной частоты и скважности, которые, проходя через обмотку реле 26, переключающий контакт К 1.3 обесточенного реле 24 (К 1) и размыкающий контакт концевого выключателя БЗ, вызывают переключение контактов К 2.1, связанных через переключающие контакты К 1 2 с обмотками М электродвигателя 4 привода б, от источника 28 постоянного тока к источнику 27 переменного тока, За время действия импульса держатель 3 с образцами опускается в емкость 2, а в паузах между импульсами под действием постоянного тока, проходящего по обмоткам двигателя 4, его якорь затормаживается и держатель останавливается. Таким образом, небольшими шагами с остановками держатель 3 может перемещаться с заданной интегральной скоростью как вниз, так и вверх.Погрузившись на определенную глубину в емкость 2,держатель 3 через тягу 5 нажимает кнопку концевого выключателя и разрывает цепь питания обмотки реле 26 от генератора 25.Контакты К 2. 1 и К 1. 2 останавливаются в положении, когда на обмотки М электродвигателя 4 привода поступает постоянный ток от источника 28, затормаживая якорь двигателя. Образцы, окунувшись в хладагент (жидкий азот), вызывают его бурное кипение и через некоторое время их поверхность дос 7234тигает температуры хладагента. Термопара 16, прикрепленная к поверхностиодного иэ образцов, выдает сигнал,соответствующий определенному месту5каретки указателя на шкале самописца23. Сместившись, каретка замыкаетконтакты Б 1, через которые подаетсяэлектропитание на реле 21 времени иначинается отсчет времени выдержкиобразцов в хладагенте.Через время,достаточное для полного охлажденияобразцов, реле 21 времени подключаетчерез электроразъем и контакт К 21,обмотку реле 24 (К 1) к источнику 28постоянного тока. При этом замыкается контакт К 1,1, переключаются контакты К 1. 2 и К 1. 3 и электрические импульсы от генератора 25 через контакты К 23 и конечный выключатель Б 4 снова идут черезобмотку реле 26 (К 2), поочередно подключая обмотку М электродвигателя 4 привода к источнику 27 переменного тока для подъема образ цов вверх в термакамеру 1 и источнику 28 постоянного тока для тормож - ния в паузах между импульсами.Во время подъема вверх поверхностьобразцов отогревается со скоростью, зависящей от интегральной скорости перемещения, и термопара 16 подает сигнал на прибор 23. Каретка указателя смещается со своей крайней точки, размыкаются контакты Б 1 и КТ 1.1, однако обмотка реле К 1 не обесточивается, так ка. ток в его обмоткепроходит через контакт К 1. 1, включенный параллельно контактам КТ 1.1, и подъем продолжается, Достигнув верх 4 с него положения в термокамере 1, держатель 3 и тяга 9 надавливают на кнопку концевого выключателя Б 4, врезультате электрическая цепь подачиимпульсов от генератора 25 на обмотку реле 26 (К 2) прерывается и контакты К 2.1 останавливаются в положенииподачи постоянного тока на обмотки Мэлектродвигателя 4, затормаживая якорь. В процессе нагрева через некоторое время после размещения образцов в термокамере 1 поверхность образцов достигает требуемой предельной температуры, Под действием сигнала от термопары 16 каретка указателя прибора 23 смещается в другую уста-. 55 новленную точку шкалы, замыкая кон. такты Б 2, которые включают реле 22 времени с заданным временем выдержки для прогрева образцов, По истеченииэтого времени реле 22 времени размыкает контакты КТ 2. 1, обесточивая обмотку реле 24 (К 1). Переключаясь, контакт К 1.3 направляет через замкнутый контакт коцевого выключателя ЯЗ электрическиеимпульсы от генератора 25 в обмотку реле 26 (К 2), а контакт К 2.1 поочередно направляет их к обмоткам питания от источников 1 О 27 и 28, обеспечивая вращение якоря двигателя на спуск образцов в емкость 2. Дальше процессы работы установки повторяются.Все этапы одного цикла работы установки определены своими промежутками времени, которые в сумме составляют период одного цикла, В основном неисправности или поломки узлов установки связаны с увеличением време ни прохождения одного из этапов цикла (зависание тяги, поломка. электронагревателя термокамеры, уменьшение уровня или отсутствие хладагента в криостате). Таким образом, оценить 25 работу того или другого узла установки можно по времени прохождения этапа работы, например уменьшение скорости перемещения кассеты может быть связано с увеличением трения тяги или с утечкой конденсатора, пробоем обмотки электродвигателя.Увеличение времени нагрева образцов может вшэвать и уменьшение тока электронагревателя термокамеры и т.п. Для своевременного принятия мер по устра 35 нению нарушений работы установки каждый цикл ее работы сравниваетсяс заданным временем цикла, установленным на реле 29 времени, которое 40 сообщено с тягой 5. Тяга 5, перемещаясь, нажимает один из концевых выключателей, включая реле 29, Если через определенное время кнопка реле времени не будет снова нажата, т.е. Удлинится время цикла или произойдет поломка, реле 29 времени включит звуковой сигнализатор 30, , оповещая оператора о нарушении в работе установки, Кроме того, при понижении уровня хладагента в емкости 2 (при периодическом погружении в него нагретых образцов) термопреобраэователь 32 подает сигнал на электронный прибор 33, который включает электронагреватель 34, создающий дав ление в емкости для хранения хлад- агента, вытесняющее жидкий хладагент в емкость 2, После достижения уровня жидкости своего верхнего предела термопреобразователь 32, погрузившись в хладагент, выдаст сигнал электронному прибору и тот выключит нагреватель, 34. С целью получения однозначных результатов испытаний при термоциклировании требуется прогрев или охлаждение. образцов на всю их толщину до предельных значений температур. Самопишущий прибор 23 не только регистрирует тепловое состояние образцов, но и включает реле времени после того, как поверхность образцов достигнет требуемого температурного предела. Если по каким-то причинам поверхность образцов не достигнет требуемой температуры, не включится реле времени и не последуют дальнейшие процессы работы установки, по истечении установленного времени цикла другое реле 34 времени включит звуковой сигнал о неполадках.Формула изобретения1. Установка для термоциклирования образцов материалов, содержащая соосные термокамеру, емкость для хлад- агента и держатель образца и механизм перемещения образца, включающий электропривод с тягой и связанное с электроприводом программное устройство .выдержки образца с термопарой и блоком стабилизации температуры, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности эа счет регулирования термоциклирования, она . снабжена задатчиком скорости перемещения исполнительного органа электро- привода, выполненным в виде генератора импульсов, электромагнитного реле и поочередно подключаемых к реле источников постоянного и переменного токов, выход генератора импульсов соединен с входом электромагнитного реле, а программное устройство выполнено в виде самописца, соединенного с термопарой, и двух реле времени, поочередно подключаемых к самописцу посредством двух выключателей.2. Установка по п.,1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена приспособлением для контроля длитель/ности одного цикла, выполненньи в виде реле времени, связанного с исполнительным органом электропривода, и сигнализатора.1427234 устройством контроля уровня хладагента в емкости. 3. Установка по п. 1, о т л и ч аю ш а я с я тем, что она снабжена Составитель В.ЛазареваТехред Л,Олийнык Корректор И.Васильева Редактор А.Лежнина Заказ 4845/38. Тираж 847 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4