Устройство для определения термостойкости огнеупорных кирпичей Советский патент 1976 года по МПК G01N25/00 

1

Изобретение относится к промышленност стройматериал ов.

Известно устройство для определения термостойкости керамических материалов 1. Практическая реализация этого технического решения предусматривает использование источника циклических термоударов, воздействующих как на испыгьюаемое, так и на контрольные изделия, а также применение контрольно-измерительного блока, определяющего термостойкость материала по разности значений механической прочности (ударной вязкости) изделий.

Недостаток известного устройства заклю чается в невозможности обеспечения точных количественных критериев термостойкости.

Известно также устройство для определения термостойкости огнеупорных кирпичей 2.

Это устройство содержит блок предварительного нагружения изделия, нагревательный и контрольно-измерительный блоки, последний из которых связан с изделием с помощью щупа.

Второе из указанных устройств является более близким к изобретению.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно позволяет определять термостойкость лишь ультралегковесных кирпичей, т.е. материалов низкой прочности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение возможности определния термостойкости огнеупорных кирпичей средней и высокой прочности.

Для этого в устройство введены два примыкающих к противоположным сторонам изделия индентора и блок поддержания постоянного расстояния между инденторами, а нагревательный блок вьшолнен с системой нагрева горячим воздухом и системой высокочастотного нагрева.

Кроме того, достижению поставленной цели способствует то обстоятельство, что система нагрева горячим воздухом содержи воздухопровод в виде сети каналов, проход5ПШ1х через инденторы. На фиг. 1 изображена схема расположения испытьзваемого изделия (кирпича) между инденторами: на фиг. 2 представлена функциональная схема предложенного устройства. Принцип действия устройства заключается в следующем. Испытьшаемый кирпич 1 помещают между нижним 2 и верхним 3 инденторами. Затем включают блок предварительного кагружения кирпича, состоящий из электромеханического привода 4, нижнего индентора 2 и регулируемой ограничительной муфты 5. Блок предварительного нагружения действует путем перемещения нижнего инцеитора 2 вверх вплоть до зажима кирпича 1 с незначительным (0,25 - 1,0 кг/см в зависимости от прочности кирпича) усилием, необходимым для выборки люфтов. Контроль величины предварительного нагружеш1я обеспечивается муфтой 5, которая при достижении нужного усилия начинает проскальзьюать. Для осуществления плотного гфилегания рабочих плоскостей инденторов к боковым плоскостям кирпича верхний индентор 3 снабжен самоустанавливаю щимся наконечником 6 со сферической опорной поверхностью. После создания предварительного натяг между инденторами и кирпичом включают блок поддержания постоянного расстояния между инденторами. Этот блок состоит из щупов слежения, датчика перемещения 8, органа управле шя колонными нагревателями 9 и собственно колонньпс нагревателей 10. Когда в процессе нагрева вследствие теплового расширения инденторов 2,3 расстояние между ними начинает уменьшаться, сигнал от датчика 8, чувствительность которого находится в пределах 0,5 - 1 мм, через орган управления 9 передается на колонные нагреватели 10. Нагрев колонн 1 эбразуюших вместе с основанием 12 и тра версой 13 станину устройства, приводит к их удлинению и перемещению траверсы 13, несущей верхний индентор 3 вверх вплоть до того положения, когда будет восстановлено начальное расстояние между инденторами 2,3. Если под влиянием инерции на грева колонны удлиняются несколько больше, чем нужно, то сигнал от датчика 8 обу ловливает уменьшение тока питания колонных нагревателей 10 и точное восстановле ние расстояния между инденторами. Практи чески описанный блок обеспечивает поддержание начального расстояния между индент рами 2,3 в пределах + 3 мкм. Зафиксированный между инденторами кир 1ШЧ 1 закрьюают разъемным теплоизолядинным кожухом 14 и начинают медленно агревать горячим воздухом, подаваемым з воздухоподогревателя 15с помощью ве. илятора 16. Для того чтобы концы инденфов 2,3 нагревались одновременно и одиаково с кирпичом, не создавая на кирпиче холодного пятна, горячий воздух на кирич подается через инденторы, снабженные ля этой цели сетью каналов. Для ускорения прогрева внутренних слоев кирпича на всю его толщину используется высокочастотный нагрев от генератора 17 высокой частоты (81, 36 МГц). При этом электроды рабочего конденсатора 18 имеют рабочую длину, равную длине испытьюаемого кирпича, и ширину,равную 3/4 его ширины. Установка нужной скорости нагрева (2 8 град/мгп-г в зависимости от ожидаемой термостойкоо- ти кирпича) производится с помощью органа управления 19 воздухоподогревателем 15 и органа управления 20 генератором высокой частоты 17, получающим сигнал от гермодары 21 через элемент согласования 22. Описанные системы нагрева обеспечи вают эффективный и равномерный сквозной разогрев кирпича до нужных температур. Разогрев кирпича вызывает его тепловое расширение, вследствие чего кирпич оказы- вается зажатым между инденторами с некоторым усилием Р (фиг. 1). Так как в уст ройстве обеспечивается точное поддержание начального расстояния между инденторами, усилие возрастает по мере нагрева пропорционально температуре. Под действием силы Р в кирпиче возникает поле напряжений. При этом экспериментально установлено, что наиболее опасными являются нормальные растягивакнцие напряжения о, возникающие в центре кщзпнча. По мере нагрева кирпича эти напряжение возрастают и, достигнув величины предела прочности, вызьюают его ра ушение (трещину). Разрушающая температура при этом фиксируется на записьшакядем потенциометре 23 (фиг. 2) с помощью регистратора момента разрушения 24, связанного с кирпичом щупом 25. Таким образом, критерий термостойкоети кирпича определяется на основании эк спериментально устанавливаемой в устройстве величине разрушакщей температуры. После завершения испытания для подготовки устройства к следукнцему испытательному циклу 1ФОИЗВОДЯТ охлаждение ин-денторов 2,3 воздухом, подаваемым вентилятором 16 при выключенном воздухоподогревателе 15. Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются прежде всего в том, что в нем с высокой степенью точности определяется количественный критерий термостойкости материала, который может быть успешно использован, например, для точного контроля качества изделий. При этом время испытания кирпича существенно меньше, чем при стан дартных испытаниях. Уменьшение времени испытания обеспечивает экономию энергии. Формула изобретения 1. Устройство для определения термостой кости огнеупорных кирпичей, содержащее блок предварительного нагружения изделия, нагревательный и контрольно-измерительный блоки, последний из которых связан с изделием с помощью щупа, отличающе еся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два примыкающих к противоположным сторонам изделия индентора и блок поддержания постоянного расстояния между инденторами, а нагревательньй блок выполнен с системой нагрева горячим воздухом и системой высокочастотного нагрева. 2. Устройство по п. 1, отлича ю- щ е е с я тем, что система нагрева горячим воздухом содержит воздухоподвод в виде сети каналов, проходящих через инденторы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №346651, кл. G-01 п 25/ОО, 1970 г. 2.Авторское свидетельство СССР MO 441493, кл. G 01 п 25/ОО, 1973 г. (прототип).