Устройство для высокотемпературных испытаний образцов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ, содержащее нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные тюль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, отличающееся тем, что, с целью повышения экоиоми шости устройства путем снижения тепловых потерь, тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, вьшолнены трубчатыми с наружным диаметром , равным диаметру захватов и составляющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 3(5!) 01 )ч 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3467468/25-28 (22) 07.07.82 (46) 15.11.83. Бюл. N 42 (72) В. Ф. Винокуров, И. В. Мухин, Ю. Д. Окунев и А. С. Орыщенко (53) 620.172.25 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Яо 112321, кл. G 01 N 3/18, 1957 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЬИ ИСПЫТАНИЙ ОБРА311ОВ, содержащее нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные п1.оль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, о т л и ч а ю щ e e с я тем, что, с целью повышения экономичности устройства путем снижения тепловых потерь, тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,8 — 0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи. с;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1054725

20

30

40

50

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к устройствам для высокотемпературных испытаний образцов.

Известно устройство для высокотемпературных испытаний образцов, содержащее нагревательную печь трубчатой формът с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, н стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами. При этом тяги выполнены сплошными с наружным диаметром, составляющим меньше

0,8 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи, а диаметр захватов выполнен в пределах не менее 0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи, причем захваты соединены с тягами плавным галтельным переходом (1).

Недостатком известного устройства является его низкая экономичность, обусловленная тем, что увеличение диаметра тяг в печи уменьшает тепловое сопротивление для обшего теплового потока от нагревателя на поверхность тяг и захватов и тепловое сопротивление для теплового потока, идущего по тягам из рабочего объема лечи наружу, что при равенстве теплового потока, поступающего от нагревателя на тяги, и теплового потока, выходящего по тягам наружу, вызывает общее уменьшение температуры между нагревателем и тягами по их длине, не приводящее к увеличению температуры образца при данной величине тепловых потерь по тягам наружу из рабочего объема печи.

Цель изобретения — повышение экономичности устройства путем снижения тепловых потерь.

Указанная пель достигается тем, что в устройстве для высокотемпературных испытаний образцов, содержащем нагревательную .печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и .стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной пеш, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,8-0,9 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — график распределения тепловых потерь по длине печи и тяг в координатах

1 — Т, С, где 1 — длина участков устройства, по которым идет рассеивание теплового потока, Т, С вЂ” температуры нагрева печи.

Устройство содержит нагревательную печь 1 трубчатой формы, содержащую кожух 2, нагреватели 3 и изоляцию 4, тяги 5, расположенные вдоль оси нагревательной печи 1, стержневые захваты 6, жестко связанные с тягами 5, причем тяги 5 на участке длинои, не меньшей длины Ly иагревателытой печи 1, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов 6 и составляющим 0,8 — 0,9 диаметра внутренней поверхности печи 1.

Объем, в котором происходит рассеивание тепла в процессе испытания разделен на четыре зоны: зона I — участок в середине печи 1, где из-за малой площади поверхности образца приток тепла от нагревателей 3 на образец мал и соответственно мал отвод тепла по длине образца, что приводит к малому изменению температуры по длине образца; зона П вЂ” участок, где приток тепла на захваты 6 и тяги 5 растет по мере выхода последних из рабочего объема печи 1; зона Ш вЂ” участок на тягах 5, расположенных между рабочим объемом печи и окружающим пространством, где тепловой поток постоянный; зона1Ч вЂ” участок снаружи печи 1, где происходит общее уменьшение теплового потока и.температуры по длине тяг 5 с уменьшением скорости изменения температуры по длине тяг 5.

Распределение температуры по длине образца, захватов 6 и тяг 5 при работе нагревателей 3 на постоянной моишости для различных тяг, обеспечивающих передачу на образец одного и того же предельного усилия, представлено кривой 8 — для тяг, выполненных в соответствии с изобретением, кривой 9 — для тяг, выполненных сплошными цилиндрической формы по всей длине с внешним диаметром равным диаметру захватов, кривой .10 — для тяг, выполненных сплошными цилиндрической формы с наружным диаметром меньше 0,8 диамет ра внутренней поверхности печи и утолщенными захватами с минимальйым кольцевым зазором между последними и внутренней поверхностью печи, Устройство работает следующим образом.

Образец 7 закрепляют в захватах 6. Для создания в образце 7 заданной температуры испытания на нагреватели 3 подается энергия, которая преобразуется в тепловую и передается на образец 7, захваты 6 и тяги 5. Температура Tearp нагревателей 3 образца 7, захватов 6 и участков тяг 5, находящихся в печи 1, повышается, и начинается отвод тепла по тягам 5 наружу за пределы рабочего объема печи 1. С повышением температуры в печи 1 отвод тепла по тягам 5 возрастает, а приток тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5 уменьшается. Через некоторый промежуток времени устанавливается динамическое равновесие, при котором отвод тепла по тягам 5 равен притоку тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5, и температура на них изменяться не будет, при этом, она будет постоянной, в сечении перпен-, 3 1054725 4 дикулярном оси печи 1, но вдоль оси неоди- . ния между нагревателями 3 и тягами 5 при иаковой (температура будет уменьшаться по прежних значениях тепловых сопротивлений пути движения теплового потока от середины других участков теплоотвода температура на рабочего объема печи 1 к выходам тяг 5 из захватах 6 тяг 5 повышается, и соответственпечи 1). Рассеяние тепла от нагревателей 3 в 5 но повышается температура образца для поокружающее пространство в установившемся стоянного значения тепловых потерь. Выполрежиме идет по следующему пути:от нагрева- нение захватов 6 и тяг 5 одного диаметра телей 3 на образец 7, захваты 6 и располо- не усложняет технологичности изготовления женные в рабочем объеме печи 1 участки тяг 5, последних, а для того, чтобы не увеличивать затем теплопроводностью по тягам 5 наружу 1р тепловые потери, участки тяг 5 на выходе из и с расположенных снаружи печи 1 участков рабоче о объема печи 1 вьптолняют также тяг 5 на массу испытательной машины (на трубчатыми на длине Равной длине трубчатых чертеже не показана) и одновременно излуче- участков тяг 5 в нечи 1. При этом суммарнием и конвекцией с поверхно ти тяг 5. Сни- ная длина трубчатых участков тяг 5 внутри жение тепловых потерь обеспечивается при 15 и снаружи печи 1 принимается не меньше длиэтом улучшением теплопередачи от нагревате- ли печи. Это несколько сйижает тепловое солей 3 на тяги 5 за счет того, что диаметр на- противление общему тепловому потоку, так ходящихся в рабочем объеме печи 1 участков как возрастает отвод тепла на данной длине тяг 5 находится в пределах 0,8 — 0,9 внутрен- участков тяг 5 конвекцией и излучением, но него диаметра печи 1. Это приводит к сннже- щб общие тепловые потери по сравнению с полунию теплового сопротивления для общего теп- ченным снижением потерь незначительны. Послового потока, проходящего от нагревателей 3 ле достижения заданной температуры образец7 на тяги 5. При этом снижение теплового со- .нагружают при помощи испытательной машины. противления для общего теплового потока, Изобретение позволяет повысить зкономичпроходящего с расположенных в рабочем объе- g5 ность устройства благодаря уменьшению общеме печи 1 участков тяг 5 на участки тяг 5, го теплового сопротивления тепловых потерь расположенные снаружи печи 1, не допускает- по тягам за счет выполнения последних полыся. Для этого участки тяг, находящиеся в объ- ми с диаметром, составляющим 0,8 — 0,9 диаеме печи, выпэлнены трубчатыми с площадью метра внутренней поверхности печи, что позвопоперечного сечения, допускающей передачу лнло уменьшать общее тепловое сопротивление максимального усилия на образец 7. В этом между внутренней поверхностно нагреватель. случае за счет снижения теплового сопротивле- ной печи и тягами.!

6

Л

Составитель М. Матюшии

Редактор К. Волошук Техред М,Костик Корректор А, Дзятко

Заказ 9094/49 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 / 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4