УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N3/54 

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для высокотемпературных испытаний материалов.

Известна установка для высокотемпературных испытаний материалов, содержащая нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами (а.с. СССР 112321, М. Кл. G 01 N 3/00, 1957).

Недостатком данной установки является ее низкая экономичность, обусловленная тем, что увеличение диаметра тяг в печи уменьшает тепловое сопротивление для общего теплового потока от нагревателя на поверхность тяг и захватов и тепловое сопротивление для теплового потока, идущего по тягам из рабочего объема печи наружу, что при равенстве теплового потока, поступающего от нагревателя на тяги, и теплового потока, выходящего по тягам наружу, вызывает общее уменьшение температуры между нагревателем и тягами по их длине, не приводящее к увеличению температуры образца при данной величине тепловых потерь по тягам наружу из рабочего объема печи.

Задачей изобретения является создание установки для высокотемпературных испытаний материалов, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в повышении экономичности установки путем снижения тепловых потерь.

Этот технический результат в установке для высокотемпературных испытаний материалов, содержащей нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, достигается тем, что тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.

На чертеже изображена схема установки.

Установка содержит нагревательную печь 1 трубчатой формы, содержащую кожух 2, нагреватели 3 и изоляцию 4, тяги 5, расположенные вдоль оси нагревательной печи 1, стержневые захваты 6, жестко связанные с тягами 5, причем тяги 5 на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи 1, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов 6 и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности печи 1.

Устройство работает следующим образом.

Образец 7 закрепляют в захватах 6. Для создания в образце 7 заданной температуры испытания на нагреватели 3 подается энергия, которая преобразуется в тепловую и передается на образец 7, захваты 6 и тяги 5. Температура нагревателей 3, образца 7, захватов 6 и участков тяг 5, находящихся в печи 1, повышается, и начинается отвод тепла по тягам 5 наружу за пределы рабочего объема печи 1. С повышением температуры в печи 1 отвод тепла по тягам 5 возрастает, а приток тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5 уменьшается. Через некоторый промежуток времени устанавливается динамическое равновесие, при котором отвод тепла по тягам 5 равен притоку тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5, и температура на них изменяться не будет, при этом она будет постоянной в сечении, перпендикулярном оси печи 1, но вдоль оси неодинаковой. Рассеяние тепла от нагревателей 3 в окружающее пространство в установившемся режиме идет по следующему пути: от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и расположенные в рабочем объеме печи 1 участки тяг 5, затем теплопроводностью по тягам 5 наружу и с расположенных снаружи печи 1 участков тяг 5 на массу испытательной машины и одновременно излучением и конвекцией с поверхности тяг 5. Снижение тепловых потерь обеспечивается при этом улучшением теплопередачи от нагревателей 3 на тяги 5 за счет того, что диаметр находящегося в рабочем объеме печи 1 участков тяг 5 находится в пределах 0,85-0,95 внутреннего диаметра печи 1. Это приводит к снижению теплового сопротивления для общего теплового потока, проходящего от нагревателей 3 на тяги 5. При этом снижение теплового сопротивления для общего теплового потока, проходящего с расположенных в рабочем объеме печи 1 участков тяг 5 на участки тяг 5, расположенные снаружи печи 1, не допускается. Для этого участки тяг, находящиеся в объеме печи, выполнены трубчатыми с площадью поперечного сечения, допускающего передачу максимального усилия на образец 7. В этом случае за счет снижения теплового сопротивления между нагревателями 3 и тягами 5 при прежних значениях тепловых сопротивлений других участков теплоотвода температура на захватах 6 тяг 5 повышается и соответственно повышается температура образца для постоянного значения тепловых потерь. После достижения заданной температуры образец 7 нагружают при помощи испытательной машины.

Данная установка позволяет получить технический результат, заключающийся в том, что уменьшаются тепловые потери по тягам за счет выполнения их полыми с диаметром, составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности печи, что позволило уменьшить общее тепловое сопротивление между внутренней поверхностью нагревательной печи и тягами, то есть повышается экономичность установки.

Изобретение относится к испытательной технике. Установка содержит нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, при этом тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи. Технический результат - повышение экономичности благодаря уменьшению общего теплового сопротивления тепловых потерь по тягам. 1 ил.

Установка для высокотемпературных испытаний материалов, содержащая нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, отличающаяся тем, что тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.