Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность Советский патент 1990 года по МПК G01N3/60 

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

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при обеспечении заданного градиента температуры по толщине материала путем создания помимо нагрева также и охлаждения образца.

На чертеже представлена схема пред Ложенного устройства.

Устройство содержит высокотемпературную испытательную камеру 10 На керамическом столе 2, прикрепленном к верхней плите камеры 1, установлен водоохлаждаемый индуктор 3, изоляционный экран 4 и полый цилиндр для нагрева или охлаждения образца 5, состоящий из двух частей 6 и 7, имеющих общий кольцевой канал. Нижняя часть нагревающего тела имеет штуцер 8 для Подвода охлаждающего газа0 Верхняя часть 6 имеет боковые отверстия, обращенные к наружной поверхности образца. Обе части нагревающего тела выполнены из одного и того же материала либо из материалов с одинаковым коэффициентом линейного расширения HI имеют специальные посадочные кольцевые выступы, выполняющие роль лабиринтного уплотнения, разделяющего кольцевой канал от полости испытательной камеры 1. Пассивный захват 9 для крепления образца соединен неподвижно с основанием испытательной камеры, а активный захват 10 - через тягу П с силоизмерителем 12. Внутри образца на втором керамическом столе 13, прикрепленном к нижней плите камеры 1 с помощью стоек 14, установлен водоохлаждаемый индуктор 15, изоляционный экран 16, второй полый цилиндр, также состоящий из двух частей 17 и 18, имеющих штуцер 19 для подвода охлаждающего газа, отверстия, обращенные к внутренней поверхности образца 50 При необходимости подвода инертного газа в камеру могут использоваться штуцеры 20 и 21. Испытательная камера 1 должна быть снабжена съемной передней стенкой, наличие которой дает свободный доступ к верхнему и нижнему захватам 9 и 10 и позволяет осуществить быструю замену образца 5 при испытаниях,

Устройство работает следующим образом,,

15696704

Водоохлаждаемые индукторы 3 и 15 нагревают наружный и внутренний полые цилиндры, представляющие собой вторичные нагревающие тела токами высокой частоты по -заданным программам. Вторичные нагревающие тела 6 и 17 излучают тепловую энергию, нагревая исследуемый образец 5 с двух сторон. Если программы нагрева одина10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ковы, могут быть обеспечены условия равномерного распределения температуры по сечению образца0 Для создания заданного градиента температуры в стенке трубчатого образца 5 на одном из индукторов 3 или 15 расходуют меньшую энергию, в зависимости от программы нагрева При необходимости может осуществляться подача охлаждающего нейтрального газа через штуцеры 8 или 19 для охлаждения вторичного нагревающего тела и соответствующей поверхности образца 5. Для получения больших градиентов температуры к одному из индукторов 3 или 15 электроэнергия может вообще не подводиться, а в соответствующий цилиндр подается охлаждающий газ0 Нагружающее усилие передается на образец через силоизмеритель 12, тягу 11 и верхний захват 10.

Таким образом, средства изменения температуры, выполненные в виде полых цилиндров с радиальными каналами, позволяют реализовать самые различные температурные режимы и тем самым различные градиенты температур по толщине образца материала.

Кроме того, возможность охлаждения цилиндров значительно снижает инерционность нагревательных устройств и тем самым повышает точность регулирования сложных режимов изменения температуры на

поверхности образца. Повышается точность поддержания заданного режима нагрева той или иной поверхности образца,,

Выполнение экранов из тугоплавких материалов дает возможность испытывать образцы при высоких температурах, определяемых температурой плавления тугоплавкого материала.

С помощью предложенного устройства можно осуществить различные режимы нагружения образцов: от однократного высокоскоростного безинерцион- ного нагрева, когда объект испытаний - образец - выполнен из материаВодоохлаждаемые индукторы 3 и 15 нагревают наружный и внутренний полые цилиндры, представляющие собой вторичные нагревающие тела токами высокой частоты по -заданным программам. Вторичные нагревающие тела 6 и 17 излучают тепловую энергию, нагревая исследуемый образец 5 с двух сторон. Если программы нагрева одина

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ковы, могут быть обеспечены условия равномерного распределения температуры по сечению образца0 Для создания заданного градиента температуры в стенке трубчатого образца 5 на одном из индукторов 3 или 15 расходуют меньшую энергию, в зависимости от программы нагрева При необходимости может осуществляться подача охлаждающего нейтрального газа через штуцеры 8 или 19 для охлаждения вторичного нагревающего тела и соответствующей поверхности образца 5. Для получения больших градиентов температуры к одному из индукторов 3 или 15 электроэнергия может вообще не подводиться, а в соответствующий цилиндр подается охлаждающий газ0 Нагружающее усилие передается на образец через силоизмеритель 12, тягу 11 и верхний захват 10.

Таким образом, средства изменения температуры, выполненные в виде полых цилиндров с радиальными каналами, позволяют реализовать самые различные температурные режимы и тем самым различные градиенты температур по толщине образца материала.

Кроме того, возможность охлаждения цилиндров значительно снижает инерционность нагревательных устройств и тем самым повышает точность регулирования сложных режимов изменения температуры на

поверхности образца. Повышается точность поддержания заданного режима нагрева той или иной поверхности образца,,

Выполнение экранов из тугоплавких материалов дает возможность испытывать образцы при высоких температурах, определяемых температурой плавления тугоплавкого материала.

С помощью предложенного устройства можно осуществить различные режимы нагружения образцов: от однократного высокоскоростного безинерцион- ного нагрева, когда объект испытаний - образец - выполнен из материалов, изменяющих свои термодинамические свойства при малых скоростях нагрева, до термоциклирования образцов, когда режимы создания температу а следовательно, и градиент ее по толщине образца меняются в широких пред ел ах 0

Формула изобретения

1. Устройство для испытания трубчатых образцов на прочность, содержащее источник нагрева, связанные с , ним средства изменения температуры в виде полых цилиндров, предназначенные один для схватывания образца, а другой - для размещения внутри него, пассивный и активный захваты для образца и связанный с последним сило- измеритель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при обеспечении заданного градиента температур по

толщине материала путем создания помимо нагрева также и охлаждения образца полые цилиндры выполнены с кольцевыми полостями в стенках и рядами радиальных каналов, сообщенных с соответствующими полостями и обращенных навстречу друг другу, при этом источник нагрева выполнен в виде двух водоохлаждаемых индукторов с изоляционными экранами, размещенными один снаружи внешнего цилиндра, другой внутри внутреннего, а устройство снабжено источником охлаждения, выполненным в виде системы подачи охлаждающего газа, связанной с соответствующими каналами цилиндров и предназначенной для поочередного подключения к ним,

2. Устройство по п.1, о т л и- ч а ,ю щ е е с я тем, что цилиндры выполнены из тугоплавкого материала.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при обеспечении заданного градиента температуры по толщине материала путем создания помимо нагрева также и охлаждения образца. Снаружи и внутри образца 5 размещены полые цилиндры, предназначенные для нагрева, когда на них воздействуют индукторы 3 и 15, и охлаждения, когда в их полости подается охлаждающий газ. В результате имеется возможность нагрева одной стенки и охлаждения другой, равномерного нагрева с двух сторон и различной степени нагрева, т.е. имеется возможность создания различных градиентов температуры по толщине стенки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.