Криостат к испытательным машинам Советский патент 1981 года по МПК G01N3/18 

(54) КРИОСТАТ К ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ

1

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к криостатам к испытательным машинам.

Известен криостат реверсивного типа к испытательной машине Инстрон, содержащий корпус гелие вой камеры, нижний и верхний захваты для образца, а в качестве нагружающей опорной трубы служит корпус гелиевой камеры 1.

Наиболее близок по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому криостат к испытательным машинам, содержащий корпус, размещенные в нем наружную и внутреннюю оболочки, нижний захват для образца, соединенный с дном внутренней оболочки, верхний захват для образца и соединеннзю с ним активную тягу. Пространство между корпусом и наружной оболочкой вакуумируется. Жидкий хладагент (например, водород) заливается в полость, образованную внутренней оболочкой, в которой размещен испытуемый образец 2.

Недостатком указанных криостатов является то, что их конструкция не позволяет проводить испытания с усилиями, превосходящими 2,2 т. Кроме того, при испытаниях в этих криостатах слишком велик расход хладагента (жидкого водорода).

Цель изобретения - увеличение диапазона нагрузок и уменьщение расхода хладагента.

Указанная цель достигается тем, что криостат снабжен установленным с зазором между оболочками соосным им полым цилиндром, нижний торец которого соединен с нижним захватом, а верхний торец - с корпусом, а оболочки соединены с корпусом, цилиндром и нижним захватом с помощью гибких подпружиненных мембран.

На чертеже приведена схема криостата.

Криостат содержит корпус 1, к которому верхним торцом крепится полый цилиндр 2, а нижний торец 3 цилиндра 2 с помощью нижнего захвата 4 ввинчивают испытуемый образец 5. К верхнему концу образца 5 крепится активная тяга 6. В корпусе J размещена внутренняя оболочка 7, которая с помоиц.ю гибких подпружиненных мембран 8 соединена с корпусом 1 и нижним торцом 3 гдалиндра 2. Наружная оболочка 9 расположена между Корпусом 1 и цилиндром 2 и соединена с ними посредством гибких подпружиненных 10. Снаружи корпус 1 снабжен теплоизоляционной оболочкой И. Крностат работает следующим образом. Между оболочками 7 и 9 создают вакуум. В полость между корпусом I н внешней оболочкой 9 заливают жндкий азот для создания азотного экрана. В полость, ограниченную внутренней оболочкой 7, заливают жщкий золороя. После охлаждения испытуемого образ ца 5 до температуры жидкого водорода (20К) производят его нагружеш1е при помсяцн активной тяги 6 вплоть до его разрушения. Разрушенный абрлзеи, 5 удаляют. После разрушения 5 происходит освобождение накопленной знергии в виде волны деформашш которая вызьтает колебашш оболочек 7 и 9. Однако разрушения швов крепления оболочек к корпусу и самих оболо11ек не происходит, так как они закреплены с помощью шбких подафужиненных мембран 8 и 10. В криостате отсутствует конвективный теплос мен в радиальном направлении через газовую прослойку между внутренней оболочк й 7 с жидким водородом и цюшндром 2, так как последний термически изолирован от емкости с жидким водородом вакуумированной кольцевой полостью между o€kuio4Kaми 7 и 9. Поскольку перенос тепла возможен только вдоль цилиндра 2, выполняющего роль теплового моста между температурами жщкого азота (77К) и жидкого (20К) при достаточно большой его длине, он O4 оказывает значительное сопротивление тепловому потоку, идущему к жидкому водороду. Благодаря этому уменьшается испарение последнего. Таким образом, конструкцией криостата обеспечивается сокращение расхода жидкого водорода в процессе испытаний при повышенных нагрузках. Кроме того, повышается надежность и безаварийность работы криостата. Формула изобретения Криостат к испытательным мащинам, содержащий корпус, размещенные в нем наружиую и внутреннюю оболочки, нижний захват для образца, соединенный с дном внутренней оболочки, верхний захват для образца и соединенную с ним активную тягу, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения диапазона нагрузок и уменьшения расхода хладагента, он снабжен установленным с зазором между оболочками соосным им полым цилиндром, нижний торец которого соединен с нижним захватом, а верхний торец - с корпусом, а оболочки соединены с к(пусом, щааащром я нижним захватом с помощью гибких подпружиненных мембран. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Reed R. Adv. Cry. Eng. N. Y. Plenum Press, 1962, p. 7. 2.Новиков H. B. и др. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев, Наукова думка, 1974, с. 122-123 (прототип).