Дилатометр

 

Изобретение относится к области тепловых испытаний материалов, а именно к области дилатометрических измерений. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты измерений . Дилатометр включает нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкателя из идентичного материала, одни концы которых расположены внутри нагревателя и контактируют с образцом, а другие выведены за пределы нагревателя, и измеритель перемещений. При этом толкатели выполнены равной длины и снабжены осями поворота, параллельными между собой и перпендикулярными линии между контрольными точками образца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 25/";6

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867484/25 (22) 03.08.90 (46) 30,11.92. Бюл. N 44 (71) Государственное специальное конструкторское бюро теплофиэического приборостроения (72) Б.Г.Начкебия, В.А.Вертоградский, В.Ф.Капустин и Д.А.Тайц (56) Лифшиц Б.Г. и др. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980, с. 285-286.

Авторское свидетельство СССР

% 545909, кл. G 01 N 25/16, 1975. (54) ДИЛАТОМ ЕТР (57) Изобретение относится к области тепловых испытаний материалов, а именно к обИзобретение относится к области тепловых испытаний материалов, а именно, к области дилатометрических измерений твердых тел.

Известен дилатометр, в котором для передачи изменения расстояния между контрольными точками образца к индикатору перемещения используется система иэ коаксиальных элементов — стакана, на дно. которого устанавливается образец и толкателя, опирающегося на торец образца.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность, обусловленная разным термическим расширением элементов указанной кинематической системы: внешний стакан имеет температуру, отличную от температуры введенного в него толкателя; это объясняется неидентичностью условий их теплообмена с окружающей средой и неидентичностью геометрических факторов.

».ЯЛ 17 8655 А) ласти дилатометрических измерений. Цель изобретения — повышение точности эа счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты измерений. Дилатометр включает нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкателя из идентичного материала, одни концы которых расположены внутри нагревателя и контактируют с образцом, а другие выведены за пределы нагревателя, и измеритель перемещений. При этом толкатели выполнены равной длины и снабжены осями поворота, параллельными между собой и перпендикулярными линии между контрольными точками образца. 2 з.п, ф-лы, 2 ил, Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническим решением является дилатометр, включающий нагреватель образца и измеритель его температуры, два толкателя юЪ с идентичными сечениями и из идентичных материалов, одни концы толкателей расположены внутри нагревателя и предназначены для контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы нагревателя, измеритель изменения расстояния между контрольными точками толкателеи за пределами нагревателя.

Недостатком устройства-прототипа является ограничение точности за счет вклада в результат измерения термического расширения одного из толкателей на длине, равной контролируемой длине образца; дополнительная погрешность возникает эа счет неравенства температур двух толкате1778655

55 лей иэ-за различия их геометрических характеристик (отличия их по длине).

Цель данного. изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на результаты измерений.

Устройство позволяет за счет исключения вклада в результат измерения расширения части одного из толкателей повысить точность измерений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая кинематическая схема устройства; на фиг. 2 — ее вариант.

В устройстве на основание 1 (см, фиг. 1) опираются идентичные толкатели 2 и 3. Толкатели 2, 3 сочленены с опорными элементами 4 посредством осей поворота "А", перпендикулярных плоскости чертежа, Опорные элементы 4 выполнены с возможностью перемещения по основанию 1 посредством корректоров 5. Между концами толкателей 2, 3 помещен испытуемый образец 6; он контактирует с толкателями в точках "Б".

Образец 6 и примыкающие к нему части толкателей 2, 3 размещены внутри нагревателя 7 (показан пунктиром). Температура образца 6 измеряется измерителем 8. Измеритель перемещения 9 фиксирует изменение расстояния между контрольными точками толкателей "В". Ограничитель 10 лимитирует перемещения толкателей 2 и 3.

Пружина 11 обеспечивает однозначное положение толкателя 2 за счет его контакта с ограничителем. Пружина 12 удерживает толкатель 3 в рабочем положении, но не препятствует его перемещению при термическом расширении образца 6 (между ограничителем 10 и толкателем 3 сохраняется зазор). Точки "Б" лежат на прямых линиях, соедин я ющих точки "А" и "Б".

Устройство работает следующим образом, Образец 6 вводится внутрь нагревателя 7 и фиксируется между толкателем 2, 3 с контактом с ними в точках "Б". Перемещением опорных элементов 4 корректорами 5 обеспечивается такое положение толкателей 2, 3, при котором в момент измерения линии "АБ" перпендикулярны линии "ББ", Нагревателем 7 задается, а измерителем 8 контролируется начальная температура испытания. Измеритель перемещения 9 фиксирует показание, соответствующее начальной температуре испытания (или выводится на нулевое значение этого показания). Задается конечная температура испытания, отличающаяся от начальной на заданную величину и фиксируется приращение показаний измерителя перемещения

9, Изменение длины образца 6, соответствующее заданному изменению температуры равно изменению расстояния между точками "В" помноженному на отношение отрезка "АВ" к отрезку "АВ". Это отношение всегда меньше единицы при взаимном расположении точек "А", "Б", "В", представленном на чертеже, однако, оно может быть и больше единицы, если взаимное расположение точек "А". "Б", "B" соответствует схеме фиг. 2, причем длина отрезков "АВ" больше длины отрезков "AB". Возможно также осуществление измерений в динамическом температурном режиме.

Повышение точности в предложенном устройстве по сравнению с устройствомпрототипом достигается благодаря исключению вклада в результат измерения расширения части одного из толкателей 2, 3, равной длине образца 6, а также вклада за счет неравного нагрева двух толкателей

2, 3 различной длины, Дополнительное повышение точности обеспечивается возможностью обеспечения взаимной перпендикулярности (или приближения к ней) за счет перемещения осей поворота толкателей 2, 3: при этом минимальны поправки в приведенное выше расчетное соотношение.

Кроме того, повышение точности обусловлено размещением на одной линии оси поворота, точки контроля перемещения образца

6 и точки контроля толкателя; при этом исключается отклонение от расчетного соотношения за счет термического расширения толкателей в поперечном направлении.

При реализации устройства может использоваться любой известный индикатор перемещения — индукционный, емкостной датчики, механотрон и др. Для рабочих температур до 700-800 С толкатели могут быть выполнены из кварца (конструкционного материала с малым ТКЛР). При более высоких температурах целесообразно выполнение их составными: из жаростойкого материала в зоне высоких температур (керамика и др.) и из кварца в температурной зоне менее 700 — 800 С.

Формула изобретения

1. Дилатометр, включающий нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкателя из идентичных материалов с идентичными сечениями, одни концы которых расположены внутри нагревателя и предназначены для контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы нагревателя, и измеритель изменения расстояния между контрольными точками толкателей за пределами нагревателя, отличающийся тем, что, с целью

1778655

Г !

Составитель Д. Тайц

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор С. Патрушева

Редактор

Заказ 4189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 повышения точности за счет уменьшения влияния термического расширения толкателей на рвзультаты испытаний, толкатели выполнены равной длины и снабжены осями поворота, параллельными между собой и 5 перпендикулярными линии между контрольными точками образца, при этом контрольные точки толкателей расположены на равных расстояниях от контрольных точек образца. 10

2. Дилатометр по и. 1, о л и ч а ю щ и йс я тем, что он выполнено с возможностью перемещения осей поворота толкателей в направлении измеряемого изменения размера образца.

З.Дилатометрпо и. 1,отл ича ющи йс я тем, что контрльная точка толкателя лежит в плоскости, проходящей через ось поворота и его точку, предназначенную для контакта с контрольной точкой образца.