Установка для исследования механических свойств материалов при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования свойств, материалов при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах. Цель изобретения - приближение температурных условий исследования к эксплуатационным. Установка содержит герметичную камеру с верхней и нижней сферической крышками . Полость камеры имеет форму гиперболоида вращения с наибольшим диаметром у нижней крьш1ки, на поверхности которой вдоль ее оси установлен экран в виде концентрических колец. Конфигурация полости камеры и наличие экрана предотвращает конвективное перемещение агрессивной газовой среды и способствуют передаче тепла к образцу путем теплопроводности через неподвижную среду, что уменьшает потери тепла и за счет этого значительно увеличивает температуру нагрева образца и позволяет достичь температурных условий газовых турбин и энергетических установок. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. i (Л С О со 4 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (504 G 01 N 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3798726/25-28 (22) 07. 10.84 (46) 15.05.86. Бюл. Ф 18 (7 1) Институт проблем прочности

АН УССР и Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г. С. Писаренко, А. Е. Бабенко, Б.А.Ляшенко и И.Ф. Волковский (53) 620. 172.251(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 164694, кл. С 01 N 3/18, 1964.

Авторское свидетельство СССР

N 586359, кл. G 01 N 3/18, 1970. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ (57)Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования свойств материалов при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах. Цель изобретения — приближение температурных условий исследования к эксплуатационным. Установка содержит герметичную камеру с верхней и нижней сферической крышками. Полость камеры имеет форму гиперболоида вращения с наибольшим диаметром у нижней крышки, на поверхности которой вдоль ее оси установлен экран в виде концентрических колец. Конфигурация полости камеры и наличие экрана предотвращает конвективное перемещение агрессивной газовой среды и способствуют передаче тепла к образцу путем теплопроводности через неподвижную среду, что уменьшает потери тепла и sa счет этого значительно увеличивает температуру нагрева образца и позволяет достичь температурных условий газовых турбин и энергетических установок. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

31438

1О

2О

1 12

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к установкам для исследования механических свойств материалов при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах, и может быть использовано при исследовании материалов элементов газовых турбин и энергетических установок.

Цель изобретения — приближение температурных условий исследования к эксплуатационным.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг.2 — схема герметичной камеры в сборе.

Установка содержит основание 1 с закрепленными на нем вертикальными колоннами 2, которые жестко связаны между собой платформой 3. На верхней части колонн 2 установлено подъемное приспособление 4, соединенное через трос 5 с герметичной камерой 6, закрепленной на платформе 3. Герметичная камера 6 снабжена верхней 7 и нижней 8 крышками, вторая из которых выполнена сферической. В рабочей полости А камера 6, имеющей форму гиперболоида вращения с наибольшим диаметром у нижней крышки 8, расположены активный 9 и пассивный 10 захваты для крепления испытуемого образца 11. Пассивный захват 10 жестко связан с верхней крышкой 7, а активный захват 9 связан через тягу 12, выходяцую за пределы камеры 6 через уплотнитель 13, с нагружателем (не показан). Установленный в полости А кольцевой нагреватель, охватывающий центральную часть образца 11, выпол.нен в виде концентрично установленный двух кольцевых электродов 14 и 15 из тугоплавкого металла. Электроды 14 и 15 соединены с источником

16 питания, в качестве которого может быть использован сварочный генератор, имеющий падающую вольт-амперную характеристику, например ПС-5000.

Внешний электрод 15 своей наружной поверхностью жестко закреплен на внутренней поверхности камеры 6, а внутренний электрод 14 установлен с помощью направляющих 17 и 18, выполняющих также функции токоподвода, с возможностью осевого перемещения.

В стенке камеры 6 размещена электромагнитная система, выполненная в ви— де электромагнитной катушки 19 и

ЗО

55 охлаждаемого медного сердечника 20 и предназначенная для вращения электрической дуги, возбуждаемой между электродами 14 и 15. На нижней крышке 8 вдоль оси камеры 6 закреплен экран, выполненный в виде набора концентрических колец 21, устновленных с зазором друг относительно друга. Камера 6 снабжена предохранительным клапаном 22 и соединена с системой 23 подачи агрессивной среды через штуцер 24. Установка снабжена контрольно †измерительн аппаратурой

25, предназначенной для поддержания заданной температуры и нагрузки на образце 11, а также регистрации параметров разрушения образца 11.

Установка работает следующим образом.

Закрепляют испытуемый образец 11 в захватах 9 и 10. С помощью подъемного приспособления 4 опускают верхнюю крышку 7 на камеру 6 и гермети эируют ее. Перемещая внутренний электрод 14, устанавливают его точно по середине рабочей части образца 11, Включая систему 23 подачи агрессивной среды, в качестве которой используют газ, лодают его в камеру 6 и создают в нем заданное давление.Подают напряжение на электромагнитную катушку 19, и включают источник 16 питания, в результате чего между электродами 14 и 15 возбуждается электрическая дуга, которая под воздействием электромагнитного поля ка— тушки 19 начинает вращаться, нагревая газовую агрессивную среду и обра зец 11. Нагретая среда начинает перемещаться вверх. Однако форма рабочей полости А, выполненной в виде гиперболоида вращения с наибольшим радиусом у нижней сферической крышки

8, препятствует свободному восходящему движению среды и приводит к образованию неподвижной газовой атмосферы. Узкие кольцевые щели между концентрическими кольцами 21, рассекая конвективный поток, также ограничивают зону перемещения потока, способствуя образованию застойных зон.

В результате ограничения перемещения газового потока среды передача тепла к элементам камеры 6 и образцу 11 осуществляется посредством теплопроводности через неподвижную среду, что уменьшает потери тепла и позволяет значительно увеличить темпера—

1231

Фо рмул а и зо бр ет ен ия.

1. Установка для исследования механических свойств материалов при высоких температурах и давлениях в агрессивных средах, содержащая герметичную камеру с верхней и нижней крышками, рабочая полость которой имеет форму тела вращения, расположенные в полости пассивный и активный захваты для крепления испытуемого образца, д кольцевой нагреватель, предназначенный для охвата центральной части об— з туру нагрева образца 11. Вращение электрической. дуги также способствует торможению восходящего конвективного газового потока среды.

При нагреве образца 11 до заданной 5 температуры, соответствующей температуре эксплуатации, к нему прикладывают постоянную нагрузку и выдерживают при ней до разрушения. По значениям нагрузки и времени до разру- 1р шения судят о свойствах материала при высоких температурах в агрессивных средах.

438 разца, установленный снаружи камеры нагружатель, связанный с активным захватом, систему подачи агрессивной среды в камеру и контрольно-измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью приближения температурных условий исследования к эксплуатационным, полость камеры имеет форму гиперболоида вращения с наибольшим диаметром у нижней крышки, которая выполнена сферической, а установка снабжена установленным вдоль оси камеры экраном, выполненным в виде концентрических колец, установленных с зазором друг относительно друга на нижней крышке камеры.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что нагреватель выполнен в виде двух концентричных кольцевых электродов из тугоплавкого металла, внешний из которых жестко закреплен на боковой поверхности камеры, а внутренний установлен на верхней крышке с возможностью осевого перемещения.

123!438

12

Составитель В. Гриненко

Редактор А. Долинич Техред И.Гайдош Корректор Т. Колб

Заказ 2559/49 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1i3035 Москва Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г, Ужгород, ул. Проектная, 4