Устройство для исследования термостойкости материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N3/60 

Изобретение относится к области исследования свойств материалов, а именно к устройствам для исследования термостойкости материалов.

Известна установка, содержащая водоохлаждаемый корпус, тепловую изоляцию, регулируемую нагревательную систему и механизм перемещения образцов 1.

В этой установке режим термического нагружения осуществляется вертикальным перемещением образцов из высокотемпературной зоны нагрева в низкотемпературную и наоборот.

Однако известная установка не обеспечивает щирокого диапазона изменения скоростей нагрева и охлаждения, работая в режиме теплового удара.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, содержащее теплоизолированный корпус, размещенную в нем камеру с тепловой изоляцией, нагревателем и систему газового охлаждения камеры 2.

В этом устройстве испытуемые образцы материалов помещаются в рабочую камеру, которую охватывают рабочие каналы, образующие замкнутый контур. За счет последовательного подключения камеры к каналам с циркулирующим нагретым или охлажденным воздухом осуществляется циклическое термонагружение образцов материалов.

Однако известное устройство имеет ряд недостатков:

размещение оборудования системы газового нагрева и охлаждения в рабочих каналах значительно сужает температурный интервал исследования материалов из-за ограничений по жаропрочности и жаростойкости применяемых конструкционных материалов оборудования;

10 теплоотдача со стороны потока горячего воздуха, омывающего внутреннюю поверхность тепловой изоляции корпуса, повышает тепловую инерционность установки, что не позволяет проводить испытания в широком диапазоне изменения скоростей нагрева и охлаждения образцов;

изменение температуры циклирования при постоянном расходе воздуха происходит за счет нестационарности режима работы нагревателя, что сокращает сроки его эксплуатации, требует применения сложной системы регулирования температуры и ограничивает применение высокотемпературных неметаллических нагревателей, склонных к разру25 щению при нестационарном режиме.

Эти недостатки существенно ограничивают область проводимых испытаний термостойкости материалов.

Целью изобретения является расширение

30 диапазона температурных пределов испытаний материалов.

Для этого в устройстве для исследования термостойкости материалов, содержащем теплоизолированный корпус с размещенной в нем камерой, нагревателем и системой охлаждения, камера образована двумя коаксиальными цилиндрами со сквозными щелевидными прорезями по боковым поверхностям, причем внутренний коаксиальный цилиндр жестко закреплен на основании корпуса установки, а наружный коаксиальный цилиндр выполнен поворотным и снабжен устройством вращения относительно оси рабочей камеры, система газового охлаждения снабжена распределительным диффузором, образующим верхнюю часть камеры, а нагреватель равномерно размещен на внутренней поверхности тепловой изоляции корпуса установки, причем корпус снабжен системой водяного охлаждения, а сквозные щелевидные прорези выполнены взаимно перекрывающимися при вращении, при этом наружный коаксиальный цилиндр выполнен с втулочной частью, рабочая камера снабжена смотровым каналом, проходящим через диффузор, а патрубки коллектора подачи охлаждающего газа выведены в кольцевой зазор между втулочной частью наружного цилиндра и смотровым каналом.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для исследования термостойкости материалов, вертикальный разрез; на фиг. 2 показаны цилиндры рабочей камеры.

Устройство содержит смотровой канал 1, коллектор 2 подачи охлаждающего газа, тепловую изоляцию 3, раздающий диффузор 4, сквозные щелевидные прорези 5, корпус 6, систему водяного охлаждения 7, патрубок выхода 8, нагреватель 9, образцы материалов 10, внутренний цилиндр И, наружный коаксиальный цилиндр 12, устройство вращения 13.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемые образцы материалов 10 через верхнюю крыщку корлуса 6, снабженного системой водяного охлаждения 7, устанавливаются в рабочую камеру, состоящую из внутреннего цилиндра 11 и наружного коаксиального цилиндра 12. Наружный коаксиальный цилиндр 12 выполнен съемным и сверху надевается на внутренний цилиндр 11, жестко закрепленный на основании корпуса 6 устройства, образуя таким образом замкнутый объем рабочей камеры.

Вначале сквозные щелевидные прорези 5 на наружном 12 и внутреннем II цилиндрах полностью взаимно перекрыты. Нагревателем 9, равномерно размещенным на внутренней поверхности тепловой изоляции 3 корпуса 6, создается заданная температура в полости устройства. Из коллектора 2

подачи охлаждающего газа через кольцевой зазор между втулочной частью наружного цилиндра 12 и смотровым каналом 1 во внутренний объем рабочей камеры через раздающий диффузор 4 подается охлаждающий газ, который из патрубка выхода 8 поступает в газосборник. Это позволяет обеспечить в рабочей камере заданный градиент температуры циклирования.

Устройством вращения 13, образующим пару колесо - коническая щестерня, осуществляется вращение наружного коаксиального цилиндра 12 относительно внутреннего цилиндра 11, за счет чего происходит изменение площади взаимного перекрытия сквозных щелевидных прорезей 5 на боковых поверхностях. При полном совмещении прорезей на внутреннем и наружном цилиндрах достигается максимальная

скорость нагрева образцов.

Регулирование теплового потока, подающегося в рабочую камеру механическим путем, позволяет проводить термическое нагружение образцов материалов 10 при стационарном режиме работы нагревателя 9. Это увеличивает сроки его эксплуатации, повыщает надежность и позволяет применять высокотемпературные нагреватели из неметаллических материалов, склонных к разрущению при нестационарном режиме.

Предлагаемая конструкция устройства дает возможность обеспечить за счет изменения площади взаимного перекрытия сквозных щелевидных прорезей 5 плавное регулирование скоростей нагрева и охлаждения образцов материалов 10 в щироком диапазоне и проводить испытания как в режиме теплового удара, так и в различных режимах теплового нагружения. Кроме того,

локальное изменение теплового режима в рабочей камере при постоянной температуре во внутренней полости устройства обеспечивает его малую инерционность.

Таким образом, предлагаемая конструкция

устройства для исследования термостойкости материалов расщиряет область проводимых испытаний и позволяет получать более полные данные о зависимости свойств материалов от изменения температуры.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования термостойкости материалов, содержащее камеру для образцов, расположенную в корпусе с

теплоизоляцией и нагревателем,-и систему газового охлаждения камеры, отличающееся тем, что, с целью расщирения диапазона температурных пределов исследования, камера образована двумя коаксиальными цилиндрами со сквозными щелевид