Устройство для измерения тепловых свойств веществ при температуре до 3000 с и избыточном давлении газа

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(И) М. Кл.з а 01 Н 25/20 с присоединением заявки ИЯ Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. Дата опубликования описания 0703.82 А.Г.Шашков,А.С.Зелепуга,В.С.Карпенко И В.И.Тюкаев(72) Авторы 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ,СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ДО 3000 С И ИЗБЫТОЧНО ДАВЛЕНИИ ГАЗА 5 26 Изобретение относится к технике теплоФизического приборостроения и может быть использовано также в дру" гих отраслях техники, в которых используют. высокие температуры и давления, в особенности для исследова- . ния теплофизических и термокинетических свойств веществ.Известно устройство для исследования процессов, происходящих с из-: менением веса вещества в условиях высоких температур и давлений 111.Однако это устройство обладает низкой точностью измерения.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования процессов, происходящих с изме" неннем веса вещества при высокой температуре и давлении, содержащее рабочую камеру, термостатируемые фланцы, весоизмерительное устройство. Нагрев образца до требуемой температуры обеспечивается нагревательной камерой, а весоизмерительное устройство снабжено холодильником и газовым затвором для отделения весов от реактора 21.Недостатками этого устройства являются наличие в установке нагревательной камеры, которая обладаетзначительной термической инерционностью., конструктивная сложностьотдельных узлов, которая, в своюочередь, Приводит к погрешностям визмерениях и обеспечении постоянстварежимных параметров в .установке.Цель изобретения - повышение точности за счет поддержания постоянства давления и температуры, расширение диапазона измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениятепловых свойств веществ при темпе-.ратуре. до 3000 С и избыточном давлении газа, содержащее закрепленнуюна рабочем столе рабочую камеру свстроенными в нее весами, дополни-тельно введены источник радиационного нагрева, установленный на опоре,обтюратор и затвор, расположенныенад камерой, выполненной с оптическими измерительными каналами и тремяштуцерами подачи и удаления газав крышке и боковой стенке камеры, сглавным оптическим вводом, находя"щимся на одной оси с отверстием обтюратора, затвором, источником радиационного нагрева, при этом в осно.ванин камеры жестко закреплена консольная балка с тенэометрическимидатчиками, на конце которой установлен керн с чашкой для образца, иввернут штуцер для подачи газа продувки.При этом камера расположена накоординатном столе с возможностью 5ее передвижения в трех направленияхНа фиг, 1 представлена общаякомпановка устройства; на фиг., 2разрез А-А на фнг. 1; на фиг, 3разрез Б-Б на фиг. 2. 1 ОУстройство для измерения тепловыхсвойств веществ при температуре до3000 С и избыточном давлении газавключает рабочую камеру 1, закрепленную на координатном столе 2 сэлектроприводами З,и 4, источник 5радиационного нагрева, установленный на опоре 6, расположенные надкамерой обтюратор 7 и затвор 8. Камера с входящими в нее крышкой 9 и основанием 10 термостатируются проточной водой. В крьааку 9 вмонтированынаходящийся на одной оси с отверсти. ем обтюратора, затвором, источникомрадиационного нагрева главный оптнческий ввод 11, через которнй подается лучистая энергия на образец 12,оптические каналы 13 для визуальногонаблюдения за состоянием образца иизмерения его температуры и два щтуцера 14 и 15 для подачи и удалениягаза.9 боковую стенку камеры встрое.Ны оптические каналы 16 для внзуалЬных наблюдений за образцом,регйстрРции его Физического состояния и ыту- цер 17 для подачи газа продувки.убыль 35массы образца Фиксируется тензоиетричесними датчиками 1 приклеенными иа жестко закрепленную В Осиоваиыи10 камеры консольную балку 19, наконце которой установлен керн 20 с 40 обраэцом 12. Предотвращение прогибаконсольной балки 19 при установке , на чааку керна 20 н снятии образца12 Обеспечивается нижним и верхнимарретирамн 21. Подача газа продувкиВ Основание 3.9 камеры Осущестэляются через авуцер 22. 1 аз, подаваемыйчерээ Втуцер 14 и трубопровод 23 Вкрэаеу 9 амеры, попадает под главный оптический ввод И предотэраща- еъ его загрязнение продуктами хниичеомих реакций и удаляешься нз каме-. РЫ Ыо ДРЕНажиеыу тРубопроэОДУ 24, соединенному. с системой.эацориых, измерительных и регулирующих средств 55 цоМаитролю даэления и состава газов э.рабочей камере 1.Устройство для измерения тепловыхсвеастэ веществ при температуре доЗОООС и избыточном давлении газа, 60 котороеможет быть порядка-нескольких десятков ИПа, работает следующим образом.Образец 12 исследуемого веществапри снятой с камеры .1 крышке 9 устанавливается на чашку керна 20, который своим основанием опирается наконсольную балку 19 с наклеенными на нее тензодатчиками 18.Для предотвращения прогиба консольной балкц 19 ее фиксируют нижним арретиром 21. После этого камера эакрывается крышкой 9 и герметиэируется путем затяжки шпилек, соедиНяющих крышку 9 и основание 10 камеры 1 (фиг. 2)Для очистки камеры 1 и газовых магистралей от возможных загрязнений устройство вакуумируют, после чего обеспечивают достижение требуемого в эксперименте давления газа.Подачу газа в камеру 1 осуществляют посредством штуцеров 14, 17, 22 Н трубопровода 23, а дренаж - по трубопроводу 24 и далее в магистраль с системой запорных, измерительных и регулирующих средств по контролю давления и состава газов в рабочей. камере 1 (Фиг. 3) .Нагрев образца 12 до требуемой температуры достигается включением источника 5 радиационного нагрева и злектроприводов 3 и 4, координатного стопа 2 у Обтюратора 7 и .Открытием затвора 6.В процессе эксперимента (например, прн исследовании тепловых свойств деструкцнонных материалов цод оздействием высокой температуры и дав- ЛЕИИЯ Э Образце 12 пройсходят химические превращения, обуславлиэакиаие изменение его массы и образование летучих продуктов реакции. При этом изменяется толщина образца 12и его верхняя поверхность перестает бить э Фокусе источника 5 радиационного нагрева. Включением злектролриводов 3 н 4 координатного стола 2 образец 12 вновь устанавливают в Фокусе источника 5 .радиационного нагрева. Ки-. яетика убыли массы образца 12 Фик-. сируется с помощью тензометрическнх датчйкоа 9 и записывающей аппаратурыераспределение температур по толщине образца и динамика его изменения, в зависимости от конкретной задачи исследования, .Фиксируются либо термопарами, либо пирометрами через оптические каналы 13 и 16 Подача инертного газа в камеру 1 по трубопроводу 23 позволяет избежать загрязнения летучими продуктами главного оптического ввода 11, через который проходит излучение источника 5 радиационного нагрева.После окончания эксперимента отключают источник 5 радиационного нагрева, сбраСывают давление гаэа, снимают крышку 9 и иэ камеры 1 извлекают керн 20 с остатками исследуемого образца 12, причем для предотвращения прогиба консольной балки 19 ее арретируют верхним арретнром 21. По сравнению с известными устройствами для подобных целей (создание внутри сосуда печи, в которую помещен исследуемый образец) наиболее эффективно, с точки зрения снижения термической инерционности, пред- лагаемое устройство, в котором реа лиэуется радиационный подвод энергии к образцу. При этом мощность и режим цодвода теплового потока к образцу (непрерывный, импульсный или но другому требуемому закону) регулируется посредством обтюратора, имеющего вращающийся съемный диск с требуеъщм, для конкретных исследуе мых веществ и реаймиьи параметров, количеством профилированных Отверстий, что обеспечивает высокую точ-ность взмереиия.Кроме того, в зависимости от поставленной задачи. исследования, использование злектроприводов координатного стола, иа котором расположена камера с образцом, позволяет также.задавать иа поверхности образца либо стационарный тепловой поток (например, в случае разрушения ма-. териала при сублимации или деструкции), либо иестационарный (в случае изменения граничных условий на поверхности образца по заранее заданному закону).форМула изобретений1. Устройство для измерения тепло.вых свойств веществ при температуре до 3000"С и избыточном давлениигаза, содержащее закрепленную на рабочем столе. рабочую камеру с встроеннымн в нее весами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности эа счет поддержанияпостоянства давления и температуры,расширения диапазона измерений, внего введены источник радиационного нагрева, установленный на опоре,обтюратор й затвор, расположенныенад камерой, выполненной с оптическими измерительными каналами и тре;:мя штуцерами подачи и удаления газав кришне и боковОй стенке камеры,,с главным оптическим вводом, находящимся на одной оси с отверстиемобтюратора, затвором, источникомрадиационного нагрева, при этом восновании камеры жестко закрепленаконсольная балка с тензометричес 26 кими датчиками, на коНце которойустановлен керн с чашкой для образца,и ввернут штуцер для подачи газапродувки.,2. Устройство по п. 1, о .т л и "Я ч а ю щ е е с я тем, что камерарасположена на координатном столе свозможностью ее передвижения в трехнаправлениях.Источники информации,З принятые во внимание при экспертизе1. Головина Е.С., Котова Л.Л.Сублимация углерода в потоке.ффТеплофизика высоких температур1972, М 2, с. 368.2. Авторское свидетельство СССР9 366399,:кл. 6 01 М 25/58 1970911279Составитель А.ХорцевРедактор И.Николайчук Техред Т. Маточка Корректор А.ФеренцЗаказ 1109/28 Тираж 883 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4