Дилатометр Советский патент 1992 года по МПК G01N25/16 

Изобретение относится к области тепловых испытаний материалов, а именно, к области дилатометрических измерений твердых тел.

Известен дилатометр, в котором для передачи изменения расстояния между контрольными точками образца к индикатору перемещения используется система из коаксиальных элементов - стакана, на дно. которого устанавливается образец и толкателя, опирающегося на торец образца.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность, обусловленная разным термическим расширением элементов указанной кинематической системы: внешний стакан имеет температуру, отличную от температуры введенного в него толкателя; это объясняется неидентичностыо условий их теплообмена с окружающей средой и неидентичностью геометрических факторов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническим решением является дилатометр, включающий нагреватель образца и измеритель его температуры, два толкателя с идентичными сечениями и из идентичных материалов, одни концы толкателей расположены внутри нагреватепя и предназначены для контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы наг ревателя, измеритель изменения расстояния между контрольными точками толкателей за пределами нагревателя.

Недостатком устройства-прототипа является ограничение точности зз счет вклада в результат измерения термического расширения одного из толкателей на длине, равной контролируемой длине образца; дополнительная погрешность возникает за счет неравенства температур двух толкате(Л

С

Х|

VI

00 Os

ел ел

лей из-за различия их геометрических характеристик (отличия их по длине).

Цель данного изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты измерений.

Устройство позволяет за счет исключения вклада в результат измерения расширения части одного из толкателей повысить точность измерений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - ее вариант.

В устройстве на основание 1 (см, фиг. 1) опираются идентичные толкатели 2 и 3. Толкатели 2, 3 сочленены с опорными элементами 4 посредством осей поворота А, перпендикулярных плоскости чертежа. Опорные элементы 4 выполнены с возможностью перемещения по основанию 1 посредством корректоров 5. Между концами толкателей 2, 3 помещен испытуемый образец 6; он контактирует с толкателями в точках Б.

Образец 6 и примыкающие к нему части толкателей 2, 3 размещены внутри нагревателя 7 (показан пунктиром). Температура образца 6 измеряется измерителем 8. Измеритель перемещения 9 фиксирует изменение расстояния между контрольными точками толкателей В. Ограничитель 10 лимитирует перемещения толкателей 2 и 3. Пружина 11 обеспечивает однозначное положение толкателя 2 за счет его контакта с ограничителем. Пружина 12 удерживает толкатель 3 в рабочем положении, но не препятствует его перемещению при термическом расширении образца 6 (между ограничителем 10 и толкателем 3 сохраняется зазор). Точки Б лежат на прямых линиях, соединяющих точки А и Б.

Устройство работает следующим образом. Образец б вводится внутрь нагревателя 7 и фиксируется между толкателем 2, 3 с контактом с ними в точках Б. Перемещением опорных элементов 4 корректорами 5 обеспечивается такое положение толкателей 2, 3, при котором в момент измерения линии АБ перпендикулярны линии ББ, Нагревателем 7 задается, а измерителем 8 контролируется начальная температура испытания. Измеритель перемещения 9 фиксирует показание, соответствующее начальной температуре испытания (или выводится на нулевое значение этого показания). Задается конечная температура испытания, отличающаяся от начальной на заданную величину и фиксируется приращение показаний измерителя перемещения

9. Изменение длины образца 6, соответствующее заданному изменению температуры равно изменению расстояния между точками В помноженному на отношение отрезка АВ к отрезку АВ. Это отношение всегда меньше единицы при взаимном расположении точек А, Б, В, представленном на чертеже, однако, оно может быть и больше единицы, если взаимное расположение точек А, Б, В соответствует схеме фиг. 2, причем длина отрезков АВ больше длины отрезков АВ. Возможно также осуществление измерений в динамическом температурном режиме.

Повышение точности в предложенном устройстве по сравнению с устройством- прототипом достигается благодаря исключению вклада в результат измерения расширения части одного из толкателей 2,

3, равной длине образца б, а также вклада за счет неравного нагрева двух толкателей 2, 3 различной длины. Дополнительное повышение точности обеспечивается возможностью обеспечения взаимной перпендикулярности (или приближения к ней) за счет перемещения осей поворота толкателей 2, 3: при этом минимальны поправки в приведенное выше расчетное соотношение. Кроме того, повышение точности обусловлено размещением на одной линии оси поворота, точки контроля перемещения образца 6 и точки контроля толкателя; при этом исключается отклонение от расчетного соотношения за счет термического расширения

толкателей в поперечном направлении.

При реализации устройства может использоваться любой известный индикатор перемещения - индукционный, емкостной датчики, механотрон и др. Для рабочих температур до 700 - 800°С толкатели могут быть выполнены из кварца (конструкционного материала с малым ТКЛР). При более высоких температурах целесообразно выполнение их составными: из жаростойкого

материала в зоне высоких температур (керамика и др.) и из кварца в температурной зоне менее 700 - 800°С.

Формула изобретения 1. Дилатометр, включающий нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкателя из идентичных материалов с идентичными сечениями, одни концы которых расположены внутри нагревателя и предназначены для контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы нагревателя, и измеритель изменения расстояния между контрольными точками толкателей за пределами нагревателя, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты испытаний, толкатели выполнены равной длины и снабжены осями поворота, параллельными между собой и Перпендикулярными линии между контрольными точками образца, при этом контрольные точки толкателей расположены на равных расстояниях от контрольных точек образца.

0

2,Дилатометр по п. 1,отличающий- с я тем, что он выполнено с возможностью перемещения осей поворота толкателей в направлении измеряемого изменения размера образца.

3.Дилатометр по п. 1,отличающий- с я тем, что контрльная точка толкателя лежит в плоскости, проходящей через ось поворота и его точку, предназначенную для контакта с контрольной точкой образца.

Изобретение относится к области тепловых испытаний материалов, а именно к области дилатометрических измерений. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты измерений. Дилатометр включает нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкателя из идентичного материала, одни концы которых расположены внутри нагревателя и контактируют с образцом, а другие выведены за пределы нагревателя, и измеритель перемещений. При этом толкатели выполнены равной длины и снабжены осями поворота, параллельными между собой и перпендикулярными линии между контрольными точками образца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

б

/

{

Vur.1

бхЈ

/

8

8

&

9 иг. 2