Устройство для термоциклических испытаний образцов Советский патент 1992 года по МПК G01N3/60 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для проведения испытаний изделий на термо- удар.

Известно устройство для испытаний образцов на термостойкость, содержащее камеру нагрева с расположенным на ее крышке клапаном, камеру охлаждения, выполненную в виде стакана, установленного в цилиндрической части камеры нагрева по скользящей посадке, и неподвижную штангу с контейнером для испытуемых изделий

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для термоцик- лирования изделий, содержащая соосно установленные и соединенные между собой посредством переходника камеру нагрева и камеру охлаждения, которые отделены друг от друга рядом поперечно установленных экранов, со средством отвода среды в атмосферу в виде трубки, проходящей через экраны, и контейнер для размещения образцов с механизмом его перемещения из одной камеры в другую

Недостатками устройства принятого за прототип, являются наличие переходника постоянного сечения, соединяющегй камеры нагрева и охлаждения, по которому, несмотря на наличие ряда горизонтально установленных экранов, передастся за счет теплопроводности значительная часть теплоты от камеры нагрева к камере охлаждения, что вызывает дополнительное испарение части жидкого криопродукта в камере охлаждения, выполнение средства для отвода среды в атмосферу в виде трубки, проходящей через камеру нагрева и экраны, приводящее к тому, что появляется дополнительный тепловой мост, который снижает эффективность действия экранов и через который переносится некоторое количество теплоты из камеры нагрева в камеру охлаждения. Кроме того, ограниченное проходное сечение этой трубки и наличие определенного гидравлического сопротивления не исключают возможности повышения давления во внутреннем объеме камеры охлаждения при интенсивном испарении жидкого криопродукта в период охлаждения изделий, что ведет к перетечке части холодных паров в объем камеры нагрева и последующему увеличению продолжительности периода нагрева газа в этой камере, а следовательно, и к увеличению времени нагрева образцов до заданной температуры Цель изобретения - сокращение времени испытаний и снижение расхода жидкого криопродукта

Цель достигается тем, что в устройстве для термоциклических испытаний образцов, содержащем соосно установленные и

соединенные между собой посредством переходника камеру нагрева и камеру охлаждения в виде сосуда Дьюара со средством отвода среды в атмосферу и контейнер для размещения образцов с механизмом его перемещения из одной камеры в другую средство для отвода среды выполнено в виде перфорации, размещенной на боковой поверхности переходника

Наличие перфорации на переходнике,

который является тепловым мостом между камерой нагрева и верхним торцом горловины сосуда Дьюара по которому передается часть теплоты от камеры нагрева к горловине сосуда Дыоара, приводит к уменьшению

площади поперечного сечения теплового моста на том участке длины, который имеет перфорацию что снижает величину тепло- притока идущего по переходнику от камеры нагрева к камере охлаждения ДополнителЪное уменьшение теплопритока по переходнику достигается за счет прохода через отверстия холодных паров испарившегося жидкого криопродукта, например жидкого азота, которые охлаждают эту часть переходника и отводят от него часть тепла Уменьшение тегГлопритоков к горловине сосуда Дыоара, поступающих по переходнику камеры нагрева, снижает теплоприток к камере охлаждения и уменьшает расход жидкого криопродукта

Кроме того благодаря предлагаемой конструкции устройства обеспечивается свободный выход паров криопродукта из

холодной зоны и теплового газа из зоны нагревания при повышении давления в каждой из зон сначала в вышеупомянутый переходник, а затем через перфорацию наружу. Свободный выход холодных паров из сосуда Дьюара сначала в упомянутую полость, а затем через перфорацию наружу в период охлаждения контейнера с испытуемыми изделиями в жидком криопродукте в значительной степени исключает подъем паров в камеру нагрева и охлаждение газа внутри нее, что при проведении перибда нагрева позволяет сократить время, необходимое для нагревания изделий до заданной температуры. При осуществлении периода нагревания изделий в результате повышения температуры газ в камере нагрева расширяется и его избыток свободно выходит в переходник и через перфорацию наружу, не попадая в горловину сосуда Дьюара, что позволяет избежать дополнительных тепло- притоков, а следовательно, и увеличения расхода жидкого криопродукта на их покрытие.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство для термоциклических испытаний образцов содержит камеру для охлаждения образцов, выполненную в виде сосуда 1 Дьюара с удлиненной горловиной 2, соосно установленную над ней камеру 3 нагрева, помещенную в кожух 4, переходящий в нижней части о переходник 5, плотно посаженный на горловину 2 сосуда 1 Дьюара и сообщенный с атмосферой посредством перфорации 6, выполненной на соответствующем ей участке боковой поверхности переходника 5, при этом камера нагрева снабжена электронагревателем 7, теплоизоляцией 8 и крышкой 9, на которой размещен механизм 10 для перемещения контейнера 11 с образцами, подвешенного на трубчатой тяге 12 к ползуну 13, перемещение которого осуществляется с помощью реверсивного электродвигателя 14. (Система концевых выключателей, контактных устройств, блок управления и автоматики на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства с помощью электродвигателя 14 и механизма 10 перемещения, управляемых блоком управления, контейнер 11 с образцами перемещается в нижнюю зону сосуда 1 Дьюара, заполненного жидким продуктом например жидким азотом. При охлаждении образцов в контейнере 11 часть жидкого криопродукта испа5 ряется, что вызывает некоторое повышение давления в сосуде 1 Дьюара, в результате

чего пары поднимаются по горловине 2 со0 суда 1 и попадают а переходник 5. а затем через перфорацию 6 выходят наружу, охлаждая стенку переходника 5 между отверстиями 6. По достижении заданной температуры охлаждения образцов система

5 автоматического управления производит включение электродвигателя 14 и контейнер 11 перемещается во внутренний объем камеры 3 нагрева, С помощью электронагревателя 7 газ во внутреннем объеме камеры 3 подогревается, осуществляется нагревание образцов в контейнере 11 до заданной температуры. При повышении температуры газ, находящийся во внутреннем объеме камеры 3 нагрева, расширяется и часть его вытесняется в переходник 5, а через перфорацию б выходит наружу, не попадая в горловину i сосуда 1 Дьюара. После прогрева образцов до заданной температуры блок управления производит

0 включение механизма 10 перемещения контейнера 11 и цикл повторяется.

Таким образом, данное устройство по сравнению с прототипом позволяет сократить время, необходимое для нагрева образ5 цов до заданной температуры, и снизить потери жидкого криопродукта. Кроме того, переходник со стороны соединения с сосудом Дыоара выполнен в виде насадка, ответного по форме горловине сосуда Дьюара,

0 являющимся в данном случае основанием для всего устройства в целом, позволяет обеспечить быструю смену образцов в контейнере, для которой требуется лишь снятие камеры нагрева с горловины сосуда Дьара,

5 что значительно облегчает процесс эксплуатации устройства.

Формула изобретения

1.Устройство для термоциклических испытаний образцов, содержащее соосно ус0 тановленные и соединенные между собой посредством переходника камеру нагрева и камеру охлаждения в виде сосуда Дьюара со средством отвода среды в атмосферу и контейнер для размещения образцов с меха5 низмом его перемещения из одной камеры в другую, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени испытаний и снижения расхода хладагента за счет увеличения теплового сопротивления между ка0 мерами и уменьшения перетока среды из одной камеры в другую, на боковой поверхности переходника выполнена перфорация

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью упрощения монтажа

5 при смене образцов, переходник со стороны соединения о сосудом выполнен в виде насадка, ответного по форме горловине сосуда.

Изобретение относится к испь-тлтель- ной технике, к испытаниям на прочность. Цель изобретения - сокращение времени испытаний и снижение расхода хладагента за счет увеличения теплового сопротивления между камерами и уменьшения перетока среды из одной камеры в другую, а также упрощение монтажа при смене образцов. На горловину сосуда 1 Дьюара г. помощью