Устройство для испытания образцов на термоусталость Советский патент 1985 года по МПК G01N3/60 

со

00

сд

ю

со

V .1

Изобретение относится к испытаТельно.й технике, в частности к устройствам для испытания образцов на термоусталость при воздействии хладагента на горячую поверхность материала образца.

Цель изобретения - приближение условий испытания к условиям эксплуатации труб теплообменных аппаратов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - развертка внутренней стенки стакана с выполненными в ней сквозньми щелями.

Устройство содержит основание 1 с установленным на нем разьемным корпусом 2 и захватом 3 для крепления испытуемого полого образца 4, рабочая-часть которого размещена в корпусе 2. Внутри корпуса 2 размещен задатчик пульсации температуры, выполненный в виде стакана 5 с двойными стенками, образующими полость 6. Стакан 5 установлен сооснр оси захвата 3 и концентрично образцу 4. Враение стакана 5 обеспечивается приодом 7. На внутренней стенке стакаа 5 выполнены по крайней мере две сквозные осесимметричные винтовые ели 8 и 9.

Система (не показана охлаждения ерез трубку 10 соединена с полостью 6 стакана 5. Источник (не показан) горячего теплоносителя через трубку 11 соединен с одним концом полого образца 4, другой конец которого ерез трубку I2 соединен с дренажной системой (не показана). Втулка 13, предназначенная для охватьшания образца 4 с зазором, установлена внутри стакана 5 концентрично его внутренней поверхности так, чтобы его нижний край не перекрывал щелей 8 и 9, и через трубку 14 соединена с другим источником (не показан) горячего теплоносителя, подаваемого в зазор 15. Уплотнения 16 и 17, установленные на внутренней поверхности корпуса 2 и взаимодействующие с верхним и нижним краями наружной поверхости стакана 5, образуют верхнюю и нижнюю полости 18 и 19 слива горячего теплоносителя и хладагента. Полости 18 и 19 слива через трубки 20 и 21 соответственно соединены с соответствующими дренажными системами (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

93523

Испытуемьш полый образец 4 устанавливают одним концом в корпусе 2 внутри втулки 13, а свободный конец закрепляют в захвате 3. Герметизируют корпус 2 с помощью уплотнений 22 и 23. Через трубку 11 под давлением подают горячий теплоноситель в полый образец 4, который равномерно разогревается до заданной температуры и испытывает статическое растягивающее напряжение пропорционально давлению теплоносителя. Включают привод 7 вращения стакана 5, и одновременно через трубку 10 подают

15 хладагент, например воду, в полость 6 вращающегося стакана 5. Под действием силы тяжести хладагент выбрасывается через щели 8 и 9 и омывает наружную поверхность образца в определенной последовательности, обусловленной винтовой траекторией щелей 8 и 9 и их взаимным расположением .

Вследствие этого образец 4 рхлаж25 дается и в нем создается сложное напряженное состояние. В процессе испытания через трубку 14 на поверхность образца 4, находящуюся во втулке 13, подают горячий теплоноситель, смывающий с поверхности образца 4 хладагент, но не разогревающий хладагент, находящийся в полости 6 стакана 5.

Вследствие циклического локального воздействия хладагента на горячий образец 4 и смыва хладагента с образца 4 в последнем возникают переменные термические напряжения, которые

накладываются на статическое напряжение от внутреннего давления. Регулируя скорость вращения стакана 5, измеряют частоту создаваемых переменных термических напряжеНИИ.

Количество заливаемого в полость 6 хладагента больще его расхода через щели 8 и 9, что обеспечивает его стабильную подачу на испытуемый образец 4. Излишек хладагента свободно переливается через наружную стенку стакана 5 в полость 18 слива и через трубку 20 удаляется в дренаж. Горяий теплоноситель и хладагент, омыающие поверхность образца 4, стекат в полость 19 слива и через трубку 21 также удаляются в дренаж.

В процессе испытаний благодаря разъемности корпуса определяют начало зарождения трещины в образце и по

////////У///// ///Jjf УУУУУ//У////

фиг- 1

количеству теплосмен до появления трещины судят о термической усталости материала.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА ТЕРМОУСТАЛОСТЬ, содержащее основание, установленный на нем цилиндрический корпус, захват для крепления испытуемого образца, источник теплоносителя, задатчик пульсации температур, установленный внутри корпуса с возможностью вращения относительно оси последнего, и систему охлаждения, соединенную с задатчиком пульсации температур, отличающееся тем, что, с целью приближения условий испытания к условиям эксплуатации труб теплообменных аппаратов , задатчик пульсации температур выполнен в виде стакана с двойными стенками, на внутренней стенке которого выполнены по крайней мере две сквозные осесимметричные винтовые щели, в дне стакана вьтолнено сквозное осевое отверстие, предназначенное для пропускания через него образца, а устройство снабжено установленной внутри стакана втулкой, предназначен(Л ной для охватьшания образца с зазором, который сообщен с источником С теплоносителя.