Устройство для низкотемпературныхМЕХАНичЕСКиХ иСпыТАНий ОбРАзцОВМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N3/18 

|и осевого перемещений, и бункера с откидной дверцей, закрепленного на нижнем конце стержня и размещенного в стакане.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов-, на фиг.2 - механизм замены образцов. ч

Устройство содержит криостат 1 с рабочей камерой 2, в которой размещены опорная труба 3 и установленная внутрри нее соосно тяга 4, верхний конец которой выведен за пределы рабочей камеры, захваты 5 и б образца 7, соединенные соответственно с опорной трубой 3 и тягой 4, а также механизм замены образцов в захватах. Тяг

4выполнена с продольной полостью 8 для размещения испытуемых образцов 7 На нижних торцах опорной трубы 3 и тяги 4 выполнены по два диаметрально противоположных паза, в которых перпендикулярно осям опорной трубы и тяги размещены оси 9 и 10. Захваты

5и б, выполненные в виде двуплечих рычагов, закреплены на осях 9 и 10 так, что их центры тяжести не совпадают с этими осями. На нижних частях опорной трубы 3 и тяги 4 выполнены резьбы, а механизм замены образцов содержит две гайки-шестерни 11 и 12, имеющие возможность перемещения по этим резьбам и образующие с нижними частями опорной трубы и тяги самотормозящиеся винтовые пары, и щестерни 13 и 14, закрепленные на двух соос-. ных валах 15 и 16 и находящиеся в зацеплении с гайками-шестернями 11

и 12. Верхние концы валов 15 и 16 выведены за пределы рабочей камеры 2 и снабженымаховичками 17 и 18. Захваты 5 и 6 одним своим плечом могут взаимодействовать с головками 19 и 20 образца 7, а вторым - с торцами гаек-шестерен 11 и 12. Головки образцов выполнены в виде резьбовых колец со сферическими торцами, навернутых на резьбовые хвостовики 21 образцов. В гайках-шестернях 11 и 12 выполнены кольцевые канавки 22 и 23, а в нижних участках опорной трубы и смонтированы упорные штифты 24 и 25.

Устройство снабжено двумя герметизированными емкостями 26 и 27.Емкость 26 размещена под тягой 4 и сообщена с ее полостью 8 через затвор 28, а емкость 27 через затвор 29 с рабочей камерой 2 в верхней ее части. Герметизированные емкости 26 и 2 снабжены вентилями 30 и 31. Устройство также снабжено стаканом 32, размещенным в нижней части рабочей камеры 2 под опорной трубой 3, и механизмом транспортирования. Последний содержит вертикальный, стержень 33, ус;гановленный в рабочей камере 2 параллельно опорной трубе с возможностью

тангенциального и осевого перемещений и имеющий в верхней части, выведенной за пределы рабочей камеры, маховичок 34, и размещенный в стакане 32 и закрепленный на нижнем конце стержня 33 бункер 35 с откидной дверцей 36. Стакан 32 установлен соосно с вертикальным стержнем 33 и эксцентрично относительно опорной трубы 3.

Для заливки хладагента (например жидкого гелия) предусмотрена переливная труба 37. Рабочая камера 2 окружена радиационным экраном 38, для охлаждения KOTOpqro установлена азот ная ванна 39. Корпус криостата 1 герметично присоединен к траверсе 40 нагружающего устройства и уплотнен резиновым кольцом 41. Термоизолирующая полость 42 откачана до среднего вакуума, а термоизолиру дща я полость 43 - до высокого. Рабочая камера 2 через полость 8 и патрубок 44 сообщена с газгольдером (не показан) или с атмосферой.

Опорная труба 3 жестко закреплена на траверсе 40, а тяга 4 ввинчена в подвижный силовой орган 45 нагружающего устройства. Все подвижные соединения герметизированы уплотнениями 46-49. Верхняя часть рабочей камеры сообщена с полостью 8 тяги через отверстия 50, выполненные в боковых стенках опорной трубы 3 и тяги 4. В днище стакана 32 выполнено коническо углубление 51, в котором помещен хвостовик стержня 33, а рядом со стаканом размещена стойка, 52 с выступом 53. Устройство также снабжено затворами 5 4 и 5 5 .

Устройство работает следующим образом.

Рабочую камеру 2 откачивают до получения необходимого вакуума и заполняют теплообменным газом (например гелиемj, а в ванну 39 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 38 и предварительного охлаждения объективов, опущенных в рабочую камеру. Далее в камеру 2 через трубу 37 заливают жидкий хладагент (например гелий) до такого уровня, чтобы нижний образец полностью оказался погруженным в жидкость. Образующиеся пары хладагента выходят через отверстия 50-, продольную полос 8 и патрубок 44 в газгольдер или в атмосферу. На своем пути холодные пары осуществляют отбор тепла от всех. образцов, которые расположены над ниним образцом в продольной полости 8, охлаждая их. По окончании заливки начинается рабочее движение тяги 4с захватим 6 вверх. При этом к образцу прикладывается осевое усилие, под действием которого он разрушается. Нижняя часть образца падает в бункер 35 и ее удар о бункер воспринимается и гасится через стержень 33 стаканом 32. Далее удаляют из захватов 5 и 6 верхнюю часть разрушенного образца и подают новый образец в захваты 5 и 6 вместо разрушенного. Для этого тягу 4 возвраьдают в нижнее положени вращением маховичка 18 перемещают вверх.гайку-шестерню 12 по резьбе посредством вала 16 и шестерни 14, При этом захваты б поворачиваются вокруг осей 10, например, под воздействием своих смещенных центров т жести на некоторый угол и выходят и контакта с верхней головкой 20 разрушенного образца 7. Под воздействи ем собственного веса верхняя часть разрушенного и нижняя головка очеред ного образцов смещаются вниз в пространство между захватами 5 и 6 и задерживаются нижним захватом 5 от дальнейшего смещения. Далее вращением маховичка 18 в обратную сторону перемещают гайку-шестерню 12 и рыча ги захвата 6 в рабочее положение, а последующим вращением маховичка 17 перемещают через вал 15 и шестерню 13 гайку-шестерню 11 вверх. При этом захваты 5 поворачиваются вокруг своей оси на некоторый угол аналогично захватам 6 и освобождают путь для верхней части разрушенного образца, которая падает тоже в бункер 35, а нижняя головка очередного образца оказывается в рабочем положении, поскольку его верхняя головка 20 завис сает на захватах б. Далее обратным вращением маховичка 17 возвращают в рабочее положение гайку-шестерню 11 и захваты 5. В результате очередной образец оказывается подготовленным К испытанию, которое осуществляется аналогично испытанию предыдущего. После испытания нескольких образцов осуществляют подачу новой их партии в полость 8 тяги 4 и удаление разрушенных образцов из рабочей камеры 2. Для этого открывают затвор 28 и несколько образцов, помещенных в герметизированную емкость 26, подВОЗдействием своего веса перемещаются вниз в полость 8 тяги 4. После этого закрывают затвор 28 и перекачивают в газгольдер через вентиль 30 порцию газообразного .хладагента, попавшего в емкость 26 (эту перекачку осуществ ляют с целью устранения дополнительных потерь дорогостоящего хладагента По окончании откачки емкости 26 открывают затвор 55 и в.нее помещают новые образцы, после чего затвор -закрывают и через вентиль 30 откачивают из емкости 26 попавшую в нее порцию атмосферного воздуха. Таким образом, емкость 26 оказывается подготовленной для нового цикла загрузки образцов в полость 8. Выгрузка испытанных образцов из рабочей камеры 2 осуществляется с помощью бункера 35. Для этого он вместе с испытанными образцами посредством стержня 33 поворачивается в положение а и тем же стержнем перемещается в верхнее положение б. При этом дверца 36 удерживается в закрытом положении сначала боковой стенкой стакана 32, а в процессе подъема - стойкой 52. В верхнем положении дверца под напором веса испытанных образцов откидывается в положение в. Разрушенные образцы падают по наклонной плоскости из бункера 35 на затвор 29, после чего бункер перемещается стержнем 33 вниз. В начале этого движения под воздействием выступа 53 дверца 36 возвращается в исходное рабочее положение. Далее поворотом вокруг оси стержня 33 бункер.35 .вновь вводится под тягу 4. Из емкости 27 через вентиль 31 откачивают воздух и открывают затвор 29, при этом испытанные образцы падают в емкость 27. Далее затвор 29 закрывают, а порцию газообразного хладагента, попавшего в эту емкость, перекачивают через вентиль 31 в газгольдер- Так емкость 27 оказывается подготовленной к приему новой порции испытанных образцов. Когда же она оказывается переполненной испытанными образцами, ее разгружают через открытый затвор 54. По окончании разгрузки и последующего закрытия затвора 54 емкость 27 можно откачать через вентиль 31 от попавшего в нее воздуха. Процессы загрузки новых образцов в емкость 26 и выгрузки испытанных образцов из емкости 27 могут быть совмещены во времени между собой и со временем испытания образцов в криостате. Предлагаемое устройство обеспечиает возможность испытания неограниенного числа образцов без частых азборок и сборок криостата, что поышает производительность испытаний, нижает их стоимость и-уменьшает расод дорогостоящего хладагента. Формула изобретения 1. Устройство для низкотемпературых механических испытаний образцов атериалов, содержащее криостат с абочей камерой, размещенные в ней порную трубу, установленную внутри ее тягу, верхний конец которой выеден из рабочей камеры, захваты обазца, соединенные соответственно с порной трубой и тягой, и механизм амены образцов в захватах, о .т л и ающееся тем, что, с целью овышения производительности и уменьения расхода хладагента, тяга выолнена с продольной полостью для азмещения испытуемых образцов, заваты образца кинематически связаны механизмом замены образцов и шарйрно соединены с тягой и опорной рубой. /84246 2.Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что на нижних Ластях опорной трубы и тяги выполне ны резьбы, а механизм замены образцов выполнен в виде двух гаек-шестерен, образующих самотормозящиеся винто- / вые пары с нижними частями опорной трубы и тяги. 3.Устройство по пп.1 и 2, о т личающееся тем, что на нижних торцах опорной трубы и тяги .вы- , полнены по два диаметрально противоположных паза, устройство снабжено осями, размещенными в этих пазах перпендикулярно осям опорной трубы и тяги, захваты выполнены в виде двуплечих рычагов, закрепленных на осях 15 так, что их центры тяжести не совпадают с этими осями, одно плечо каждого из которых предназначено для взаимодействия с торцом гайки-шестерни, а другое - с образцом,20 4.Устройство по П.1, о т л и -. чающееся тем, что оно снабжено двумя герметизированными емкостя98ми,.одна из которых размещена над тягой и сообщена с ее полостью через затвор, а вторая емкость через другой затвор сообщена с рабочей камерой в верхней ее части. 5. Устройство по пп.1 и 2, о т личающееся тем , что оно снабжено стаканом, размещенным в нижней части рабочей камеры под опорной трубой, механизмом транспортирования, выполненным в виде вертикального стержня, установленного параллельно опорной трубе с возможностью тангенциальногои осевого перемещений,и бу кера с откидной дверцей, закрепленного на нижнем конце стержня и размещенного в стакане. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Новиков Н.В. и др. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев,Наукова думка, 1974, с.92, рис. 35 (прототип).

30

17

ч-г t3

16

аг.1