Установка для низкотемпературных испытаний материалов на растяжение- сжатие Советский патент 1980 года по МПК G01N3/18 

1

Изобретение относится к области низкотемпературных испытаний материалов, а именно к установкам для низкотемпературных испытаний материалов на, растяжениесжатие.5

Известна установка для низкотемпературных испытаний материалов на растяжение-сжатие, содержащая криостат, введенные в него тянущий щток и неподвижную штангу, захваты для крепления образца, ю связанные с тянущим штоком и неподвижной штангой .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для низкотемпера- 15 турных испытании.материалов на растяжение-сжатие, содержащая криостат с рабочей камерой, в которой размещены захваты образца материала, опорную трубу и установленный в ней щток, связанны с захва- 20 тами, траверсу, соединенную с опорной трубой, нагружающее устройство, связанное с .траверсой и штоком, и откачное устройство

2-..

Недостатками этих установок является 25 больщой расход криогенной жидкости из-за больщих теплопритоков через опорную трубу и шток в нижнюю часть рабочей камеры криостата, а также больщие габариты крирстата по длине, затрудняющие его размеще- ЗО

ние в рабочем пространстве разрьшной машины.

Цель изобретения - уменьшение габаритов установки и расхода криог,енной жидкости.

Указанная цель достигается тем, что установка снабжена двумя установленными в опорной трубе соосными, размещенными с торцовым зазором стаканами с двойньт.мй стенками, наружное днище первого из которых соединено с верхним захватом, а наружное днище второго - с нагружающим устройством, шток соединен с внутренними днищами стаканов, а опорная труба выполнена в виде двух соосных, установленных один над другим с зазором, полых цилинд)ов и цилиндрической оболочки С-о0разного сечения, установленной с внутренней стороны цилиндров и соединенной своими краями с обращенными друг к другу торцами цилиндров.

Кроме того, полость опорной трубы может быть сообщена с откачным устройством, а межстенное пространство стаканов сообщено с полостью опорной трубы.

Установка изображена на чертеже.

Установка содержит крностат 1 с рабочей камерой 2, в которой размещены захваты 3 и 4 образца 5, связанные с опорной трубой 6 и щтоком 7, и нагружающее устройство 8.

Опорная труба 6 выполнена в виде двух соосных, установленных один над другим с зазором, образующим полость А, полых цилиндров 9, 10 и цилиндрической оболочки И С-образного сечения, установленной с внутренней стороны цилиндров 9, 10 и соединенной своими краями с обращенными друг к другу торцами цилиндров. Опорная труба 6 соединена с траверсой 12 и нижним захватом 4. Установка снабжена двумя смонтированными в опорной трубе соосными, размещенными с торцевым зазором 5, стаканами 13, 14 с двойными стенками. Наружное днище стакана 13 соединено с нагружающим устройством 8, наружное днище стакана 14 соединено с верхним захватом 3, а внутренние днища стаканов 13, 14 соединены штоком 7. Полость А опорной трубы 6 через отверстие 15 сообщена с откачным устройством 16. Межстенные пространства, образующие полости С и D, стаканов 13 и 14 сообщены через отверстия 15, 17 и 18 с полостью А опорной трубы 6. Для заливки хладаг.ента (например, жидкого гелия) в рабочую камеру 2 криостат 1 снабжен переливной трубой 19. Рабочая камера 2 окружена радиационным экраном 20, для охлаждения которого установлена азотная ванна 21. Корпус криостата 1 герметично присоединен к траверсе 12 стандартной разрывной машины 22. Термоизолированные полости Е F откачаны до среднего и глубокого вакуума соответственно. Рабочая камера 2 снабжена патрубком 23 для соединения с газгольдером (на чертеже не показан) или с атмосферой. Цилиндры 9 и 10 герметично соединены между собой сильфоном 24. Полость G между опорной трубой 6 и штоком 7 герметизирована сильфонами 25 и 26 и сообщена с откачным устройством 16. В пространство Я Между захватами 3 и 4 введена U-образная трубка 27, сообщенная с верхнейчастью рабочей камеры 2. Пространство Я сообщено .с рабочей камерой 2 каналом 28.

Установка работает следующим образом.

При снятом криостате 1 испытуемый образец 5 устанавливают в захваты 3 и 4. Затем к траверс.е 12 присоединяют криостат 1, рабочую камеру 2 которого откачивают до получения необходимого вакуума и заполняют теплообменным газом, а в ванну 21 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 20 и предварительного охлаждения рабочей камеры 2. После этого в рабочую камеру 2 через трубу 19 заливают криогенную жидкость (например, гелий) до такого уровня, чтобы испытуемый образец 5 был полностью погружен в жидкость. Пары жидкости, образующиеся в полости Н, отводятся по трубке 27 в верхнюю часть рабочей камеры 2, обеспечивая свободной доступ жидкого хладагента к образцу 5. По окончании заливки рабочую камеру 2 охлаждают криогенной жидкостью и ее парами до т.емпературы, близкой к температуре криогенной жидкости, при этом теплопроводность материала опорной трубы 6, штока 7 и стаканов 13, 14 уменьшается, уменьШаётся такжеПри этом и интенсивность испарения криогенной жидкости. Далее включают рабоче.е движение штока 7 с захватом 3. При этом к образцу 5 прикладывают осевое усилие R, под действием которого образец разрушается. После разрушения образца 5 и испарения остатков криогенной жидкости криостат 1 снимают и удаляют разрушенный образец.- . . - Поскольку полости А, В, С, D к G откачаны до глубокого вакуума, отсутствует теплообм.ен через радиальные и торцовые зазоры между стаканами 13, 14 и цилиндрами 9, 10, а благодаря форме выполнения этих стаканов и цилиндров и их последовательному соединению опорная труба 6 и шток 7 со стаканами 13, 14 обладают большихм термическим сопротивлением. Из-за этого исключен значительный приток тепла через опорную трубу 6 и шток 7 со стаканами 13, 14 в рабочую камеру 2, а из-за практического отсутствия теплопритоков в рабо.чую камеру 2 исключается интенсивное испарение криогенной жидкости, процесс заливки уменьшается во времени, снижается

расход криогенной жидкости, ,,

Установка обеспечивает значительное уменьшение расхода криогенной жидкости не только при ее заливке в криостат, но и на протяжении всего испытания, поскольку сведен к минимуму теплоприток через последовательно соединенные опорную трубу и шток со стаканами в рабочую полость .криостата. Кроме того, благодаря коаксиальному и последовательному расположению цилиндров и стаканов, из которых состоят опорная труба и шток, последние имеют весьма малые габариты по длине, поэтому малую длину имеет также и криостат, что дает возможность разместить такой

.криостат в разрывной машине.

Формула изобретения

1. Установка для низкотемпературных

испытаний материалов на растяжение-сжа.тие, содержащая криостат с рабочей камерой, в которой размещены захваты образца материала, опорную трубу и установленный в ней шток, связанные с захватами, траверсу, соединенную с опорной трубой, нагружающее устройство, связанное с траверсой и штоком, и откачное устройство, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов установки и расхода криогенной

жидкости, она снабжена двумя установленными в опорной трубе соосными, размещенными с торцовым зазором стаканами с двойными стенками, наружное днище первого из которых соединено с верхним захватом, а наружное днище второго - с нагружающим устройством, шток соединен с внутренними днищами стаканов, а опорная труба выполнена в виде двух соосных, установленных один над другим с зазором полых цилиндров и цилиндрической оболочки С-образного сечения, установленной с внутренней стороны цилиндров и соединенной своими краями с обращенными друг к другу торцами цилиндров.

2.Установка пон. 1, отличающаяся тем, что полость опорной трубы сообщена с откачным устройством.

3.Установка по нп. 1, 2, отличающаяся тем, что межстенное пространство

стаканов сообщено с полостью опорной трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кононенко В. И., Пустовалов В. В. Установка для изучения деформации в широком интервале скоростей деформирования при температурах до 1,3°К. - «Заводская лаборатория, 1975, № 2, с. 247, рис. 1.

2.Виноградов Н. П. и др. Установка для низкотемпературных механических испытаний материалов в режимах ползучести и активного нагружения. - «Заводская лаборатория, 1975, № 4, с. 489, рис. 1 (прототип).