Установка для термоциклирования образцов материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование. Цель изобретения - повьшение точности за i счет регулирования термоциклирования. Установка содержит соосные термока™ меру 1, емкость 2 для .хладагента и держатель 3 образцов, выполненный в виде проволочного каркаса. Имеется электронная схема управления процессом , включающая блок 14 стабилизации температуры, программное устройство . 15, приспособление для контроля дли

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

SU,» 427234 (5g 4 С 01 N 3/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4091260/25-28 (22) 22,07.86 (46) 30.09.88. Бюл. Ф 36 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро Физико-технического института низких температур АН УССР (72) В.К.Чернецкнй, Н.И.Мокрый, В.Я.Ильичев и И.В.Абакумова (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 111033> кл. G 01 N 3/60, 1957. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМОЦИКЛИРОВАНИЯ

ОБРАЗЦОВ MATEPHAJIQB (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование. Цель изобретения — повышение точности sa счет регулирования термоциклирования.

Установка содержит соосные термокамеру 1, емкость 2 для .хладагента и держатель 3 образцов, выполненньй в виде проволочного каркаса. Имеется электронная схема управления процессом, включающая блок 14 стабилизации . температуры, программное устройство

15, приспособление для контроля дли1427234!

О

25 тельности одного цикла и устройство контроля уровня хладагента. Происходит циклические нагрев и охлаждение образцов путем попеременной выдержки их в термокамере 1 и емкости 2. При этом скорость псремещения из термокамеры в емкость образцов регулируется в широких пределах за счет снабжения установки эадатчиком скорости

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на термоциклирование.

Цель изобретения — повышение точности эа счет регулирования термоциклирования.

На чертеже показана предлагаемая установка.

Установка содержит соосные термокамеру 1, емкость 2 для хладагента, держатель 3 образца, механизм перемещения образца в виде электропривода 4 и тяги 5.

Термокамера 1 выполнена в виде кольцевого пространства, открытого в нижней части со стороны, обращенной к емкости 2 для хладагента,и заключенного между концентрично расположенными двумя цилиндрами 6 и 7 pasных диаметров и крышкой 8, выполненными из высокотеплопроводного материала, например из меди. Термокамера

1 снабжена электронагревателем 9 (на чертеже ЕК1) и окружена теплоизоляцией 10, Держатель 3 выполнен в виде кольцевого каркаса 11, сваренного, например, из проволоки, с днищем 12, соединенным тягой 5 электропривода и подпружиненной крышкой 13, служащей для запирания снизу кольцевого пространства термокамеры 1 после размещения там держателя 3. Установка содержит также блок 14 стабилизации температуры термокамеры 1, программное устройство 15 выдержки образца с термопарой 16 с задатчиком скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, приспособление

17 для контроля длительности одного цикла, а также устройство 18 контроля перемещения исполнительного органа электродвигателя. За счет этого повышается точность при проведении испытаний с разным периодом цикла. Кроме того, при неисправностях в течение одного цикла срабатывает звуковой сигнализатор, а при выкипании хладагента осуществляется автоматическое его пополнение. 1 ил. 2 з.п. ф-лы.

2 уровня хладагента в криостате 2. Блок

14 стабилизации температуры термокамеры 1 состоит из электрически связанных датчика 19 температуры (ВК 1), электронного прибора 20 (А1) и электронагревателя 9 (ЕК 1).

Программное устройство 15 выдержки образца с задатчиком скорости перемещения состоит из реле 21 и 22 времени с регуляторами времени выдержек образцов в термокамере 1 и в емкости 2 — включаемыми контактами

S1 и S2, размещенными на шкале самописца 23, электромагнитного реле 24 (К1) и кольцевых выключателей S3 и

S4, связанных с тягой 5 привода, а также иэ задатчика скорости перемещения исполнительного органа электродвигателя, содержащего, например, генератор 25 импульсов (G. ), питающий электромагнитное реле 26 (К2), которое связано обмотками электродвигателя с источниками переменного тока

27 (С2) и постоянного тока 28 (СЗ).

Термопара 16 (ВК2) связана через контакты S1 и S2 прибора 23 (P) с реле 21 времени (КТ1) и 22 (КТ2) . Приспособление для контроля длительности одного цикла выполнено в виде реле 29 времени (KT3) связанного со звуковым сигналйзатором 30 (В) и с исполнительным органом двигателя и тягой. Устройство 18 контроля уровня хладагента выполнено на двух сиг35 нализаторах уровня (термопреобразователях) 31 (ВКЗ) и 32 (ВК4), установленных соответственно на максимальном и минимальном его значениях, электронном приборе 33 (А2) и нагрева40 теле (ЕК2) .

3 142

Установка работает следующим образом.

В исходном состоянии установка отключена от электропитания, держатель

3 находится между термокамерой 1 и емкостью 2. После установки образцов и наполнения емкости 2 хладагентом к установке подключается электропитание

Начинается разогрев электроь:.агревателя 9 термокамеры 1 до заданной тем- . пературы, когда датчик 19 температуры вырабатывает сигнал, достаточный для того, чтобы электронный прибор

20 отключил или. уменьшил ток через нагреватель 9. Однако через некоторое время, когда температура в термокамере упадет, сигнал датчика 19 температуры снова заставляет электронный прибор 20 включить полный ток через электронагреватель 9.

Одновременно с включением термокамеры 1 на нагрев генератор 25 начинает вырабатывать электрические имб пульсы заданной частоты и скважности, которые, проходя через обмотку реле

26, переключающий контакт К1. 3 обесточенного реле 24 (К1) и размыкающий контакт концевого выключателя S3, вызывают переключение контактов К2.1, связанных через переключающие контакты K1r 2 с обмотками И электродвигателя 4 привода 6, от источника 28 постоянного тока к источнику 27 переменного тока. За время действия импульса держатель 3 с образцами опускается в емкость 2, а в паузах между импульсами под действием постоянного тока, проходящего по обмоткам двигателя 4, его якорь затормаживается и держатель останавливается. Таким образом, небольшими шагами с остановками держатель 3 может перемещаться с заданной интегральной скоростью как вниз, так и вверх.

Погрузившись на определенную глубину в емкость 2,держатель 3 через тягу 5 нажимает кнопку концевого выключателя и разрывает цепь питания обмотки реле 26 от генератора 25.Контакты К2. 1и К1. 2 останавливаются в положении, когда на обмотки M электродвигателя 4 привода поступает постоянный ток от источника 28, затор— маживая якорь двигателя. Образцы, окунувшись в хладагент (жидкий азот), вызывают его бурное кипение и через некоторое время их поверхность дос7234 тигает температуры хладагента. Термопара 16, прикрепленная к поверхности одного иэ образцов, выдает сигнал, соответствующий определенному месту

5 каретки указателя на шкале самописца

23. Сместившись, каретка замыкает контакты 81, через которые подается электропитание на реле 21 времени и начинается отсчет времени выдержки образцов в хладагенте. Через время, достаточное для полного охлаждения образцов, реле 21 времени подключает через электроразъем и контакт К2 ° 1, обмотку реле 24 (Ki) к источнику 28 постоянного тока. При этом замыкается контакт К1,1, переключаются контакты К1.2 и К1.3 и электрические импульсы от генератора 25 через контакты

К23 и конечный выключатель S4 снова идут через обмотку реле 26 (К2), поочередно подключая обмотку М электродвигателя 4 привода к источнику 27 переменного тока для подъема образ25 цов вверх в термакамеру 1 и источнику 28 пос-оянного тока для торможния в паузах между импульсами.

Во время подъема вверх поверхность образцов отогревается со скоростью, зависящей от интегральной скорости перемещения, и термопара 16 подает сигнал на прибор 23. Каретка указателя смещается со своей крайней точки, размыкаются контакты S1 и КТ1.1, однако обмотка реле К1 не обесточи35 вается, так ка.< ток в его обмотке проходит через контакт К1. 1, включенный параллельно контактам КТ1.1, и подъем продолжается. Достигнув верх4с него положения B термокамере 1, держатель 3 и тяга 9 надавливают на кнопку концевого выключателя S4, в результате электрическая цепь подачи импульсов от генератора 25 на обмотку реле 26 (К2) прерывается и контакты К2.1 останавливаются в положении подачи постоянного тока на обмотки И электродвигателя 4, затормаживая якорь. В процессе нагрева через не50 которое время после размещения образцов в термокамере 1 поверхность об- . разцов достигает требуемой предельной температуры. Под действием сигнала от термопары 16 каретка указателя

55 прибора 23 смещается в другую уста-. новленную точку шкалы, замыкая кон». такты S2, которые включают реле 22 времени с заданным временем выдержки для прогрева образцов. По истечении

1427234 этого времени реле 22 времени размыкает контакты КТ2. 1, обесточивая обмотку реле 24 (K1) . Переключаясь, контакт К1.3 направляет через замкнутый контакт коцевого выключателя

S3 электрические импульсы от генератора 25 в обмотку реле 26 (К2), а контакт К2.1 поочередно направляет их к обмоткам питания от источников

27 и 28, обеспечивая вращение якоря двигателя на спуск образцов в емкость 2. Дальше процессы работы установки повторяются.

Все этапы одного цикла работы установки определены своими промежутками времени, которые в сумме состав ляют период одного цикла. В основном неисправности или поломки узлов установки связаны с увеличением време- 20 ни прохождения одного из этапов цикла (зависание тяги, поломка. электронагревателя термокамеры, уменьшение уровня или отсутствие хладагента в криостате). Таким образом, оценить работу того или другого узла установки можно по времени прохождения этапа работы, например уменьшение скорости перемещения кассеты может быть связано с увеличением трения тяги или с утечкой конденсатора, пробоем обмотки электродвигателя.Увеличение времени нагрева образцов может вшэвать и уменьшение тока электронагревателя термокамеры и т.п. Для своевременного принятия мер по устра35 нению нарушений работы установки каждый цикл ее работы сравнивается с заданным временем цикла, установленным на реле 29 времени, котоРое 40 сообщено с тягой 5. Тяга 5, перемещаясь, нажимает один из концевых выключателей, включая реле 29. Если через определенное время кнопка реле времени не будет снова нажата, т.е. Удлинится время цикла или произойдет поломка, реле 29 времени включит звуковой сигнализатор 30,, оповещая оператора о нарушении в работе установки. Кроме того, при понижении уровня хладагента в емкости

2 (при периодическом погружении в него нагретых образцов) термопреобраэователь 32 подает сигнал на электронный прибор 33, который включает электронагреватель 34, создающий дав- 55 ление в емкости для хранения хладагента, вытесняющее жидкий хладагент в емкость 2. После достижения уровня жидкости своего верхнего предела термопреобразователь 32, погрузившись в хладагент, выдаст сигнал электронному прибору и тот выключит нагреватель, 34. С целью получения однозначных результатов испытаний при термоциклировании требуется прогрев или охлаждение, образцов на всю их толщину до предельных значений температур.

Самопишущий прибор 23 не только регистрирует тепловое состояние образцов, но и включает реле времени после того, как поверхность образцов достигнет требуемого температурного предела. Если по каким-то причинам поверхность образцов не достигнет требуемой температуры, не включится реле времени и не последуют дальнейшие процессы работы установки, по истечении установленного времени цикла другое реле 34 времени включит звуковой сигнал о неполадках.

Формула изобретения

1. Установка для термоциклирования образцов материалов, содержащая соосные термокамеру, емкость для хладагента и держатель образца и механизм перемещения образца, включающий электропривод с тягой и связанное с электроприводом программное устройство выдержки образца с термопарой и блоком стабилизации температуры, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности эа счет регулирования термоциклирования, она . снабжена задатчиком скорости перемещения исполнительного органа электропривода, выполненным в виде генератора импульсов, электромагнитного реле и поочередно подключаемых к реле источников постоянного и переменного токов, выход генератора импульсов соединен с входом электромагнитного реле, а программное устройство выполнено в виде самописца, соединенного с термопарой, и двух реле времени, поочередно подключаемых к самописцу посредством двух выключателей.

2. Установка по п..1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена приспособлением для контроля длительности одного цикла, выполненньи в виде реле времени, связанного с исполнительным органом электропривода, и сигнализатора.

1427234 устройством контроля уровня хладагента в емкости.

3. Установка по п. 1, о т л и ч аю m а я с я тем, что она снабжена

Составитель В.Лазарева

Техред Л.Олийнык Корректор И.Васильева

Редактор А.Лежнина

Заказ 4845/38. Тираж 847 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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