Установка для термоциклирования образцов материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N3/60 

С/)

fO

л

142

тельности одного цикла и устройство контроля уровня хладагента. Происходит циклические нагрев и охлаждение образцов путем попеременной выдержки их в термокамере 1 и емкости 2. При этом скорость перемещения из термокамеры в емкость образцов регулируется в широких пределах .за счет снабжения установки задатчиком скорости

перемещения исполнительного органа электродвигателя. За счет этого повышается точность при проведении испытаний с разным периодом цикла. Кроме того, при неисправностях в течение одного цикла срабатывает звуковой сигнализатор, а при выкипании хладагента осуществляется автоматическое его пополнение. 1 ил. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование. Цель изобретения - повьшение точности за i счет регулирования термоциклирования. Установка содержит соосные термока™ меру 1, емкость 2 для .хладагента и держатель 3 образцов, выполненный в виде проволочного каркаса. Имеется электронная схема управления процессом, включающая блок 14 стабилизации температуры, программное устройство . 15, приспособление для контроля дли

1

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование.

Цель изобретения - повышение точности за счет регулирования термо- циклирования.

На чертеже показана предлагаемая установка.

Установка содержит соосные термокамеру 1 , емкость 2 для хладагента, держатель 3 образца, механизм перемещения образца в виде электроприво- да 4 и тяги 5.

Термокамера 1 выполнена в виде кольцевого пространства, открытого в 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 цз высокотеплопроводного материала, например из меди. Термокамера 1 снабжена электронагревателем 9 (на чертеже ЕК1) и окружена теплоизоляцией 10. Держатель 3 выполнен в виде кольцевого каркаса 11, сваренного, например, из проволоки, с днищем 12, соединенным тягой 5 электропривода и подпружиненной крьшкой 13, сдужа- щей дпя запирания снизу кольцевого пространства термокамеры 1 после размещения там держателя 3. Установка содержит также блок 14 стабилизации температуры термокамеры 1, программное устройство 15 выдержки образца с термопарой 16 с задатчиком скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, приспособление 17 для контроля длительности одного цикла, а также устройство 18 контрол

5

0

5

0

5

0

уровня хладагента в криостате 2. Блок 14 стабилизации температуры термокамеры 1 состоит из электрически связанных датчика 19 температуры (ВК 1), электронного прибора 20 (А1) 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 S1 и S2, размещенными на щкале самописца 23, электромагнитного реле 24 (К1) и кольцевых выключателей S3 и S4, связанных с тягой 5 привода, а также из задатчика скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, содержащего, например, генератор 25 импульсов (Q1), питающий электромагнитное реле 26 (К2), которое связано обмотками электродвигателя с источниками переменного тока 27 (С2) и постоянного тока 28 (СЗ). Термопара 16 (ВК2) связана через контакты S1 и S2 прибора 23 (Р) с реле 21 времени (КТ1) и 22 (КТ2). Приспособление для контроля длительности одного цикла вьшоднено в виде реле 29 времени (КТЗ), связанного со звуковым сигнализатором 30 (В) и с исполнительным органом двигателя и тягой. Устройство 18 контроля уровня хладагента выполнено на двух сигнализаторах уровня (термопреобразователях) 31 (ВКЗ) и 32 (ВК4), установленных соответственно на максимальном и минимальном его значениях, электронном приборе 33 (А2) и нагревателе (ЕК2).

Установка работает следующим образом.

В исходном состоянии установка отключена от электропита«ия, держатель

3 находится между термокамерой 1 и

емкостью 2. После установки образцов

и наполнения, емкости 2 хладагентом к

установке подключает ся электропитание.JQ начинается отсчет времени выдержки

Начинается разогрев электрон-агревате- образцов в хладагенте.Через время,

тигает температуры хладагента. Тер пара 16, прикрепленная к поверхнос одного из образцов, выдает сигнал, соответствующий определенному мест каретки указателя на шкале самопис 23. Сместившись, каретка замыкает контакты S1, через которые подаетс электропитание на реле 21 времени

ля 9 термокамеры 1 до заданной тем- . пературы, когда датчик 19 температуры вьфабатывает сигнал, достаточный для того, чтобы электронный прибор 20 отключил или. умещтлп ток через нагреватель 9. Однакд через некоторое время, когда температура в термокамере упадет, сигнал датчика 19 температуры снова заставляет электрон- ный прибор 20 включить полньй ток через электронагреватель 9.

Одновременно с включением термокамеры 1 на нагрев генератор 25 начинает вырабатывать электрические импульсы заданной частоты и скважности, которые, проходя через обмотку реле 26, переключающий контакт К1.3 обесточенного реле 24 (К1) и размыкающий

достаточное для полного охлаждения образцов, реле 21 времени подключае через электроразъем и контакт К2.1.

15 обмотку реле 24 (К1) к источнику 28 постоянного тока. При этом замыкает ся контакт К 1.1, переключаются конта ты К1 .2 и К1 .3 и электрические импульсы от генератора 25 через контакты К23 и конечный выключатель S4 снова идут через обмотку реле 26 (К2), по очередно подключая обмотку М электр двигателя 4 привода к источнику 27 переменного тока для подъема образ25 цов вверх в термокамеру 1 и источни ку 28 постоянного тока для торможа- ния в паузах между импульсами.

Во время подъема вверх поверхнос

20

образцов отогревается со скоростью, контакт концевого выключатедя S3, вы- о зависящей от интегральной скорости зывают переключение контактов К2.1, перемещения, и термопара 16 подает связанных через переключающие контакты К1г2 с обмотками М электродвигателя 4 привода 6, 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

4С

ЗЕ

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 К2.1 и К1 . 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 дос45

50

55

сигнал на прибор 23. Каретка указателя смещается со своей крайней точ ки, размыкаются контакты S1 и КТ1.1 однако обмотка реле К1 не обесточивается, так кал ток и его обмотке проходит через контакт К1.1, включе ный параллехгьно контактам КТ1.1, и подъем продолжается. Достигнув верх него положения в термокамере 1, дер жатель 3 и тяга 9 надавливают на кнопку концевого выключателя S4, в результате электрическая цепь подачи импульсов от генератора 25 на обмо ку реле 26 (К2) прерывается и контак ты К2.1 останавливаются в положении подачи постоянного тока на обмотки М электродвигателя 4, затормаживая якорь. Б процессе нагрева через некоторое время после размещения образ цов D термокамере 1 поверхность об- разцов достигает требуемой предельной температуры. Под действием сигна ла от термопары 16 каретка указателя прибора 23 смещается в другую устаг новленную точку шкалы, замыкая конт такты S2, которые включают реле 22 времени с заданньм временем выдержки для прогрева образцов. По истечении

тигает температуры хладагента. Термопара 16, прикрепленная к поверхности одного из образцов, выдает сигнал, соответствующий определенному месту каретки указателя на шкале самописца 23. Сместившись, каретка замыкает контакты S1, через которые подается электропитание на реле 21 времени и

достаточное для полного охлаждения образцов, реле 21 времени подключает через электроразъем и контакт К2.1.

обмотку реле 24 (К1) к источнику 28 постоянного тока. При этом замыкается контакт К 1.1, переключаются контак- ты К1 .2 и К1 .3 и электрические импульсы от генератора 25 через контакты К23 и конечный выключатель S4 снова идут через обмотку реле 26 (К2), поочередно подключая обмотку М электродвигателя 4 привода к источнику 27 переменного тока для подъема образцов вверх в термокамеру 1 и источнику 28 постоянного тока для торможа- ния в паузах между импульсами.

Во время подъема вверх поверхность

образцов отогревается со скоростью, о зависящей от интегральной скорости перемещения, и термопара 16 подает

С

Е

5

0

5

сигнал на прибор 23. Каретка указателя смещается со своей крайней точки, размыкаются контакты S1 и КТ1.1, однако обмотка реле К1 не обесточивается, так кал ток и его обмотке проходит через контакт К1.1, включенный параллехгьно контактам КТ1.1, и подъем продолжается. Достигнув верхнего положения в термокамере 1, держатель 3 и тяга 9 надавливают на кнопку концевого выключателя S4, в результате электрическая цепь подачи импульсов от генератора 25 на обмотку реле 26 (К2) прерывается и контакты К2.1 останавливаются в положении подачи постоянного тока на обмотки М электродвигателя 4, затормаживая якорь. Б процессе нагрева через некоторое время после размещения образцов D термокамере 1 поверхность об- разцов достигает требуемой предельной температуры. Под действием сигнала от термопары 16 каретка указателя прибора 23 смещается в другую устаг новленную точку шкалы, замыкая конт такты S2, которые включают реле 22 времени с заданньм временем выдержки для прогрева образцов. По истечении

этого времени реле 22 времени размыкает контакты КТ2.1, обесточивая обмотку реле 24 (К1). Переключаясь, контакт К1.3 направляет через замкнутый контакт коцевого выключателя S3 электрические импульсы от генератора 25 в обмотку реле 26 (К2), а контакт К2.1 поочередно направляет их к обмоткам питания от источников 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 промежутка ми времени, которые в сумме составляют период одного цикла. В основном неисправности или поломки узлов установки связаны с увеличением времени прохождения одного из этапов цикла (зависание тяги, поломка.электронагревателя термокамеры, уменьшение уровня или отсутствие хладагента в криостате). Таким образом, оценить 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 вызвать и уменьшение тока электронагревателя термокамеры и т.п. Для своевременного принятия мер по стра нению нарушений, работы установки каждый цикл ее работы сравнивается с заданным временем цикла, установленным на реле 29 времени, которое 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) термопреобразователь 32 подает сигнал на электронный прибор 33, который включает электронагреватель 34, создаюшлй дав ление в емкости для хранения хладагента, вытесняющее жидкий хладагент в емкость 2. После достижения уров

0

5

ня 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 термо- циклировании требуется прогрев или охлаждение, образцов на всю их толщину до предельных значений температур. Самопишущими 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.

55

25 Формула изобретения

714272348

3. Установка по п. 1, о т л и ч а- устройством контроля уровня хлад- го m а я с я тем, что она снабжена агента в емкости.