Устройство для низкотемпературных механических испытаний материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N3/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к испытательйой технике, а именно к устройствам для низкотемпературных механических испытаний материалов.

Известно устройство для низкотемпературных механических испытаний материалов, содержащее криостат, размещенные в нем захваты образца, опорную трубу цилиндрической формы и установленный внутри опорной трубы с зазором силовой шток, взаимодействующие с соответствующими захватами образца 1.

Недостатком этого устройства является большой расход хладагента из-за больших теплопритоков по опорной трубе и силовому штоку.

Целью изобретения является снижение расхода хладагента.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературных механических испытаний материалов, содержащем криостат, размещенные в нем захваты образца, опорную трубу и силовой шток, взаимодействующие с соответствующими захватами образца, опорная труба выполнена расширенной в нижней части и заполнена упругой средой до уровня выше начала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит криостат 1, в рабочей камере 2 которого размещена опорная труба 3, выполненная расширенной в нижней части. В расширенной части опор10ной трубы 3 размещен поршень 4. Внутренняя- полость опорной трубы 3 заполнена упругой средой 5 до уровня выше начала ее расширенной части: В верхней части опорной трубы 3 размещен силовой шток 6, выполненный в виде плунжера. С

15 опорной трубой 3 и поршнем 4 связаны соответственно верхний 7 и нижний 8 захваты образца 9. Соединение опорной трубы 3 с верхним захватом 7 выполнено резьбовым.

В качестве упругой среды 5 использо20ваны, например, упругие стальные шарики небольшого диаметра, (1-2 мм), покрытые твердой смазкой (например, дисульфидмолибденовым смазочным покрытием), обладающие способностью воспринимать достаточно большие контактные напряжения в условиях низких температур. Диа1метр расширенной части опорной трубы 3 в несколько раз (в 2-3 раза) превышает диаметр ее узкой части. Захват 7 расположен в пазу 10, выполненном в поршне 4. Через этот паз на образце 9 может быть закреплен тензометрдеформометр (не показан) для точного измерения деформации образца 9 при испытании. На поршень 4 наклеены тензорезисторы 11, предназначенные для измерения рабочих усилий, передаваемых образцу 9. Опорная труба 3 закреплена на траверсе 12 испытательной машины. Криостат 1 также присоединен к траверсе 2 и герметизирован уплотнителем 13. Подвижное соединение силового штока 6 с траверсой 12 герметизировано уплотнителе.м 14. Для заливки хладагента в рабочую ка.меру 2 криостат 1 снабжен переливной трубой 15. Рабочая камера 2 через патрубок 16 сообщена с газгольдером (не показан) или с атмосферой. Рабочую камеру 2 охватывает рзлаиационный экран 17, для охлаждения которого в криостате 1 установлена ванна 18. Термоизолируюшая полость 19 откачана до среднего вакуума, а термоизолирующая полость 20 откачана ДО высокого вакуума. В верхней части рабочей камеры 2 предусмотрен торцовый радиационный 21. Устройств:) работает следующим обраПри снятом корпусе криостата 1 образец 9 устанавливают в захватах 7 и 8. После этого к траверсе 12 присоединяют криостат , а силовой шток б присоединяют к захвату 22 испытательной машины. Рабочую камеру 2 откачивают до получения необходимого вакуума и заполняют теплообменным газом (например, гелием), а в ванну 18 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 17 и предварительного охлаждения рабочей камеры 2, и размешенных в ней узлов. По окончании процесса предварительного охлаждения в рабочую камеру 2 заливают жидкий хладагент через трубу 15. Холодные пары его при заливке интенсивно охлаждают стенку рабочей камеры 2, образец 9 с захватами 7 и 8 и опорную трубу 3, а затем выходят через патрубок 16 за пределы рабочей камеры. По окончании заливки включают рабочую нагрузку на образец 9, испытательпая машина перемещает силовой HITOK 6

Формула, изобретения

Устройство для низкотемпературных veханических испытаний .материалов, содер жащее криостат, размещенные в нем захва ты образца, опорную трубу и силовой шток, взаимодействующие с соответствуюшими захватами образца, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода хладагента, опорная труба выполнена расширенной в нижней части и заполнена упругой средой до уровня выше начала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Новиков Н. В. и др. Механические испытания конструкционных материалов. Киев, «Наукова думка, 1974, с. 136, рис. 74 (прототип). вниз. При этом силовой шток 6 воздействует через упругую среДу 5 на поршень 4. При этом к поршню 4 прикладывается рабочее усилие, пропорциональное величине отношения плошадей сечения расширенной и узкой частей опорной трубы 3, т. е. пропорциона.тьное квадрату отношения их диаметров. Под действие.м этого усилия поршень 4 перемешается вниз и через нижний захват 8 нагружает испытываемый образец 9 требуемы.м усилие.м. В связи с тем, что площадь поперечного сечения силового штока 6 в несколько раз (в 4-9 раз) .меньше, чем площадь поршня 4, то к штоку 6 .может быть приложена в несколько раз меньшая нагрузка, чем к испытуе.мо.му образцу 9. Благодаря это.му опорная труба 3 и силовой шток 6 в устройстве выполнены менее .массивными и со значител1зно .меньшими величина.ми их поперечных сечений, че.м в известных устройствах. Теп;гоприток через упругую среду 5 из стальных шариков весь.ма незначителен. За счет этого значительно снижены теплопритоки к жидкому хладагенту, что, в свою очередь, приводит к снижению расхода жидкого хладагента. Кроме того, устройство исключает необходимость использования мощных разрывных машин, так как оно обеспечивает воз.можность испытания образцов материалов при больц их нагрузках на .маломоплных машинах. Фиг. / 9 ф1/г.2 fff