Дилатометр Советский патент 1979 года по МПК G01N25/16 

...Иэобрётш1ие относится к области тепловых испытаний, а име1шо к области нсследования термического расширения материалов, и может быть применшо в тех областях техники, где требуется учет температурных деформаций деталей, узлов и конструкций в целом, воэиика ошкх при изменениях температуры в процессе эксплуаташга, Известны дилатометры, снабженные измерительным микроскопом для визуального наблюдения за изменением дли образца при нагревании.

Этот метод позволяет определить абсолютные значения темпфатурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛр), однако он имеет существенны недостатки: .большой расход материала для испытуемого образца, трудность получения р1авнЬмерного температурного поля на большой длине , больпше затраты тепло- н хладагента и Bp vteHH на проведение измереняй и последующие вычисления ТКЛР.

Первые три недостатка исключают относительные методы измерения ТКЛР. Дилатометры, работающие по этому методу, содержат трубу, заглушенную с одного конца, опорную пластину для образца, расположенную на дне трубы и стержень-толкатель, конец которого связан с индикатором его перемещения относительно открытого конца трубы, при этом труба и стержень-толкатель выполнены из материала с равными ТКЛР.,..

Недостатком дилатометра является то, . что он фиксирует не абсолютное изменение

длины образца, а разницу изменён ий длин образца и соответствукхде го участка трубы, это снижает точность измерений.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому иэобретендао является днлатомечр, в котором термическое расш1фшше участка трубы, соответствук - liiero опине ,. компенсируется те кшческим расш1феиием пластины. Компенсация достигается тем, что труба и стержень-толкатель выполнены из материалов с равными ТКЛР, а опорная пластина вьшопнена изматериала, ТКЛР которого в рабо.чем диапазоне температур больше, чем ТКЛР материала трубы, а их темпёрйтур- ййё ёавйсйМЬсти пропорцйонаЖйЫ, при этом высота пластины и ее ТКЛР связаны соотношением егде - высота пластины; - расстояние между опор11ыми поверхностями пластины и стержнятолкателя;oL соответственно ТКЛР трубы и пластины. Недостатком известного дилатометра является то, что индикатор по называет завышенное значение изменения длины образца. Целью изобретения является повыш в ние точности измерения абсолютного удлинения образна при постоянном град енте температуры вдоль его оси. Цель лГостигается тем, что в предла , гаемом дилатометре компенсирующая опорная пластина разделена на две рав ные части, одНа из которых помещена иа дне заглушенного конца трубки, а другая служит опорой стержня - толкателя. На чертеже изображена схема предлагаемого линейного дилатометра. Дилатометр состоит из термостата 1 ,ь который помещена опорная трубка 2,имею щая на своем заглушенном конце оталифованную площадку 3, на которую установлена опорная пластина 4 для образца 5 . Дилатометр содержит также плас тину 6, служащую опорой стержня-толкателя 7, на который упрфается ножка измерительного индикатора 8. Измерительный индикатор на открытом конце трубки крепится деталями. 9, из)готовле нымн из инвара. Именэтся также термо пар1ЙГ1б и 11, служащие для измерени температуры термостата н образпа. Устройство работает следующим образом. Перед испытанием берут отсчет по индикатору. Затем образец нагревают ИЛИ охлаждают. При нагревании образец расшвряется, удлинение о бразаастерже толкатель 7 передает HOTtdce индикатора 8. По величине отклонения стрелки определяется тепловое расширение обр, 3ua, С увеличением температуры рас- ширяется не только образец, но и де тали дилатометра: опорная трубка 2, стержень-толкатель 7, компенсирующие опорные пластины 4 и 6, Верхняя и ижняя onopHbie пластгшы расположены на уровне верхнего и нижнего конца трубки, тепловое расш1фение которой надо компенсировать (тепловое расширение остальной части трубки полностью компенсируется тепловым расширением стержня -толкателя и выступа на дне трубки), и имеют одинаковую с этими участками температуру. Нижний участок трубки расширяется меньше верхнего его участка,также, как нижняя опорная участка, также, как нижняя опорйая пластина расширяется меньше верхней, при этом достигается полная компенсация удлинений передающих деталей дилатометра , и индикатору 8 передается удлинение только самого образца. Это можно показать следующим расчетом.. . ,. Пусть при начальной температуре, равной. 20 С Jвысоты верхней и .нижней опорных пластин равны - , расстояние между опорными поверхностями нижней пластины и стержня-толкателя равно 6 о , ТКЛР трубки и пластин pete- ны соответственно cL и ot. Для компенсации удлинений соотношения размеров выбраны по условию (IQ - о а пластины помещены сверху и снизу образца.. После нагрева на 1ОО С появляется верт$псальный перепад температур. Пусть разность температур верхнего конца верхней пластины и.нижнего конца нижней пластины и участков трубы на их уровне 3°С. ,(мы здесь рассматриваем только участок трубы, заключенный между нижней поверхностью нижней пластины и верхней поверхностью верхней пластины, так как расширение остальной его длины полностью компенсируется расширением стержня-толкателя и выступом на дне трубки). Температура опорной поверхности нижней пластины и трубки на ее уровне равна Т :120 С, температура верхней поверхности верхней пластины и трубки а ее уровне равна Тц . Этот вертикальный градиент температур не будет влиять на результаты измерений, еслидЬ дЕИспользование дилатометра, в ко.то- ром опорные пластины помещены в крайних по высоте положениях участка тpvf5ы