Термонагружатель к стенду для исследования образцов материалов при энергообмене


 


Владельцы патента RU 2517743:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента. Фрикционный элемент выполнен в виде витой цилиндрической пружины, одним концом соединенной с приводом вращения, опорная площадка выполнена в виде трубы для размещения в отверстии образца. Наружный диаметр пружины превышает внутренний диаметр трубы, а в трубе выполнены прорези в соответствии с зонами прогрева. Технический результат: увеличение объема информации путем обеспечения испытаний при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене (патент РФ, №1610382, кл. G01N 3/18, 1990), содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента.

Недостаток термонагружателя состоит в том, что он осуществляет термическое нагружение только тех участков образца, через которые передается механическая нагрузка. Испытания при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществимы.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене (патент РФ, №1603224, кл. G01N 3/10, 1990), содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что испытания при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществимы.

Известен термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене (патент РФ, №2367926, кл. G01N 3/18, 2008), принимаемый за прототип. Термонагружатель содержит содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента.

Недостаток термонагружателя также состоит в том, что испытания при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия неосуществимы. Это ограничивает объем информации при исследованиях энергообмена.

Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем обеспечения испытаний при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия.

Технический результат достигается тем, что термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента, согласно изобретению фрикционный элемент выполнен в виде витой цилиндрической пружины, одним концом соединенной с приводом вращения, опорная площадка выполнена в виде трубы для размещения в отверстии образца, при этом наружный диаметр пружины превышает внутренний диаметр трубы, а в трубе выполнены прорези в соответствии с зонами прогрева.

На рис.1 представлена схема термонагружателя.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене содержит платформу 1, установленные на ней фрикционный элемент 2, привод вращения 3 фрикционного элемента, опорную площадку 4 из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента 2. Фрикционный элемент 2 выполнен в виде витой цилиндрической пружины, одним концом соединенной с приводом вращения 3. Опорная площадка 4 выполнена в виде трубы для размещения в отверстии образца 5. Наружный диаметр пружины 2 превышает внутренний диаметр трубы 4. В трубе выполнены прорези 6 в соответствии с зонами прогрева.

При необходимости термонагружатель снабжают съемным приспособлением 7 в виде тяги для предварительного растяжения пружины.

Термонагружатель работает следующим образом.

В отверстие образца 5 устанавливают опорную площадку 4 без возможности вращения. Устанавливают фрикционный элемент 2 в опорную площадку 4, как показано на рис.1, для чего растягивают пружину 2, при необходимости используя приспособление 7. Включают привод 3 и вращают пружину 2 вокруг своей оси. За счет фрикционного взаимодействия пружины 2 и трубы 4 происходит нагрев последней с передачей температуры на образец 5. Прорези 6 создают зоны пониженного нагрева в соответствии с задачами испытаний. Интенсивность термической нагрузки регулируют скоростью вращения пружины приводом 5, разностью диаметров пружины и трубы.

Предлагаемое устройство позволяет проводить исследования свойств материалов при энергообмене в новых условиях термомеханического нагружения - при неравномерном подводе термической нагрузки к разным частям объема образца через отверстия, что увеличивает объем информации при исследованиях.

Термонагружатель к стенду для испытания образцов материалов при энергообмене, содержащий платформу, установленные на ней фрикционный элемент, привод вращения фрикционного элемента, опорную площадку из теплопроводного материала, установленную без возможности вращения относительно фрикционного элемента, отличающийся тем, что фрикционный элемент выполнен в виде витой цилиндрической пружины, одним концом соединенной с приводом вращения, опорная площадка выполнена в виде трубы для размещения в отверстии образца, при этом наружный диаметр пружины превышает внутренний диаметр трубы, а в трубе выполнены прорези в соответствии с зонами прогрева.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механическим и теплофизическим испытаниям и может быть использовано в процессе испытаний токопроводящих материалов. Заявлена установка для механических и теплофизических испытаний образца из токопроводящего материала при импульсном нагреве, содержащая рабочую вакуумную камеру с токоподводами, цанговыми зажимами для крепления образца, регистрирующую аппаратуру, нагружающий элемент, динамометр.

Изобретение относится к средствам испытаний образцов материалов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для проведения механических испытаний материала, в частности испытаний на растяжение и ползучесть образцов в канале ядерного реактора.

Группа изобретений относится к испытательной технике и может быть использована для динамических испытаний режущей проволоки на разрыв. Согласно изобретению, способ динамических испытаний режущей проволоки включает ее растяжение в испытательной установке, при этом растяжение проводят путем протягивания проволоки через зону температурного нагрева с заданными значениями температуры и усилия натяжения.

Использование: для определения склонности материала к образованию трещин при повторном нагревании. Сущность заключается в том, что выполняют измерение длины образца; приложение к образцу первого напряжения для достижения заданного удлинения образца; осуществление заданной термообработки образца; приложение к образцу второго напряжения до его разрушения по меньшей мере на две различные части и определение склонности разрушенного образца к образованию трещин при повторном нагревании.

Изобретение относится к стоматологическому материаловедению и может быть использовано для определения прочности соединения стоматологических восстановительных материалов (стоматологических реставрационных материалов) с твердыми тканями зуба пациента - дентина и эмали, в т.ч.

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик материалов с памятью формы, температур фазовых превращений, величины эффекта памяти формы и может быть использовано в различных областях техники.

Изобретение относится к области испытаний материалов с памятью формы при циклических, тепловых и механических воздействиях. .

Изобретение относится к механическим испытаниям на растяжение материалов, кратковременную ползучесть при растяжении в вакууме при повышенных температурах. .

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам исследования образцов конструкционных материалов (КМ) в среде газообразного окислителя при различных давлениях и температурах.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания образцов материалов на прочность. Сущность: установка содержит основание (1), на котором установлены захваты (2, 3) для образца (4), нагружатель (5), связанный с захватами (2, 3), приспособление для нагрева в виде теплопроводного кольца (6) для закрепления на поверхности образца (4), фрикционный элемент (7), предназначенный для взаимодействия с наружной поверхностью кольца (6), приспособление для поджатия фрикционного элемента (7) к кольцу (6) с упругим элементом (8) и регулятором (9) деформации упругого элемента (8), приспособление для перемещения фрикционного элемента (7) относительно кольца (6) с платформой (10) и приводом (11) вращения с валом (12). Кроме того, установка снабжена дополнительными приспособлениями (13) для нагрева в соответствии с количеством зон термического нагружения и мест их расположения по длине образца (4). При этом каждое приспособление (13) для нагрева снабжено шкивом (14), установленным на валу (12) соответствующего привода (11) вращения. Фрикционные элементы (7) выполнены бесконечными гибкими и охватывают шкивы (14) с обеспечением взаимодействия без проскальзывания и кольца (6, 13) с обеспечением взаимодействия с проскальзыванием. Приводы (11) установлены на платформах (10). Упругие элементы (8) и регуляторы (9) деформации упругих элементов (8) соединяют платформы (10) с основанием (1). Нагружатель (5) выполнен в виде пресса для механического нагружения образца (4). Технический результат - расширение объема получаемой информации. 1 ил.

Изобретение относится к средствам испытаний образцов при сложном нагружении и может быть использовано совместно со стендами для исследования энергообмена при деформировании и разрушении твердых тел. Термонагружатель содержит платформу, установленные на ней фрикционный элемент, опорный элемент из теплопроводного материала, устройство для взаимного перемещения фрикционного и опорного элементов с приводом вращения и приспособление для взаимного поджатия фрикционного и опорного элементов. Термонагружатель дополнительно снабжен шкивом, кинематически связанным с приводом вращения. Фрикционный элемент выполнен виде замкнутого гибкого элемента, охватывающего шкив, опорный элемент выполнен в виде набора трубок, предназначенных для размещения внутри образца вдоль линии термического нагружения. Фрикционный элемент размещен в отверстиях трубок опорного элемента. Технический результат: увеличение объема информации путем обеспечения исследований при подводе термической нагрузки к разным частям объема образца вдоль регулируемой изогнутой линии термического нагружения. 1 ил.

Изобретение относится к испытаниям механических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для оценки критической температуры хрупкости металла элементов нефтегазового оборудования при эксплуатации в сероводородсодержащих средах, вызывающих охрупчивание металла. Сущность: образцы отбирают из макропробы одного из элементов группы нефтегазового оборудования. Каждый образец подвергают охрупчиванию путем растяжения до одной из остаточной деформации 0, 10, 20, 30, 40%, после чего из каждого образца макропробы вырезают образцы испытаний и измеряют в них твердость при каждой из температур испытаний -60, -40, -20, 0, 10, 20°C, затем для каждой остаточной деформации и каждой температуры испытаний проводят испытания образцов на ударный изгиб. Устанавливают зависимости ударной вязкости от твердости для каждой из температур испытаний. Критическую температуру хрупкости определяют как точку пересечения кривой зависимости ударной вязкости от температуры с нормативным значением ударной вязкости для металла данной группы однотипного нефтегазового оборудования. Зависимости ударной вязкости от твердости описываются формулой KCV=A еB*H, где A и B - экспериментальные коэффициенты для каждого металла и температуры испытаний, H - твердость по Бринелю. Технический результат: повышение точности и надежности результатов, снижение трудоемкости и материалоемкости оценки критической температуры хрупкости металлов и сплавов нефтегазового оборудования при эксплуатации в сероводородсодержащих средах. 3 ил.

Изобретение относится к методам определения механических характеристик диэлектрических материалов с учетом условий их применения. Сущность способа заключается в определении предела прочности при растяжении стандартных образцов при высокоинтенсивном индукционном нагреве промежуточного металлического нагревательного элемента, имеющего тепловой контакт с испытываемым образцом. Способ учитывает специфику применения материалов в изделиях с высокими тепловыми нагрузками и скоростями нагрева. В условиях эксплуатации материала в таких изделиях происходит динамический нагрев при скоростях нагрева 10-100°C/с до температуры начала деструкции при общем времени нагрева от нескольких десятков секунд до нескольких минут. Вследствие этого материал в условиях эксплуатации испытывает тепловые нагрузки меньшей длительности, чем в условиях механических испытаний образцов стандартными методами. При этом время выдержки материала при высокой температуре оказывает существенное влияние на его механические характеристики. Индукционный нагрев позволяет осуществлять быстрый нагрев промежуточного металлического нагревательного элемента с возможностью точного автоматического управления нагревом, что является существенным для реализации динамического нагрева по заданному режиму. Технический результат − уменьшение погрешности определения механических характеристик. 5 ил.

Изобретение относится к лабораторной испытательной технике, а именно к устройству для формирования и испытания образца тонких покрытий в нагрузочных устройствах, например, для испытания тонких керамических теплозащитных покрытий на механическую прочность растяжением. Устройство представляет собой предназначенный для размещения в нагрузочном устройстве разъемный узел, содержащий две цилиндрические и кольцевую детали, внешняя поверхность которых предназначена для нанесения, по меньшей мере, одного слоя тонкого покрытия и формирования образца. Одна из цилиндрических деталей имеет по оси цилиндрическую полость, а другая ответный цилиндрический выступ, размещаемый через отверстие кольца в полости и соединяющий детали. Внешняя поверхность цилиндрических деталей имеет адгезию, а поверхность кольца - без адгезии с наносимыми на них покрытиями, и служат, соответственно, для формирования образца в виде соединительного слоя и/или безадгезионного тонкого покрытия. Технический результат: повышение достоверности исследования прочностных свойств тонких покрытий путем формирования безадгезионного продольного поверхностного образца на разъемном узле, пригодном для нагружения продольным и температурным нагружениями. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для испытания стойкости оптического кабеля (ОК), предназначенного для прокладки в защитном полимерном трубопроводе (ЗПТ), к действию замерзающей воды в ЗПТ. Отличительная особенность заявленного способа испытаний стойкости ОК действию замерзающей воды заключается в том, что для испытаний дополнительно используют демпфирующую полимерную трубку, проложенную в стальной трубе вместе с ЗПТ с образцом OK. ЗПТ и стальная труба заполнены дистиллированной водой. При этом испытаниям подвергается образец ОК в заполненном водой ЗПТ, а нагрузка на ЗПТ при замерзании воды в стальной регулируется за счет изменения избыточного давления в демпфирующей полимерной трубке. Технический результат - возможность моделирования нагрузки на ОК в промерзающем грунте в условиях, близких к условиям прокладки ОК в ЗПТ в различных категориях промерзающего грунта. 1 ил.

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов, конкретно к способам определения температуры стеклования Tc, температуры α-перехода Tα температуры начала перехода из стеклообразного состояния в высокоэластичное Tнп и теплостойкости. Сущность: образец в виде стержня постоянного сечения с шарнирно закрепленными концами подвергают продольному изгибу до заданной величины прогиба/напряжения, производят нагрев образца при постоянном прогибе с регистрацией изменения осевой силы, и температуры нагрева. Для построения термомеханической кривой и определения температуры начала перехода Tнп, температуры стеклования Tс и температуры α-перехода Tα продольное нагружение образца осуществляют до величины прогиба/напряжения, исключающих его разрушение в исследуемом диапазоне температур, соответствующих 0,05-0,1 от разрушающего прогиба/напряжения образца, а для определения теплостойкости продольное нагружение осуществляют до величины прогиба/напряжения, обеспечивающих гарантированное разрушение образца в исследуемом интервале температур, преимущественно 0,1-0,5 от разрушающего прогиба/напряжения, при этом теплостойкость образца определяют как температуру, при которой происходит его разрушение. Технический результат: обеспечение высокой достоверности получаемых результатов, а также возможность определения комплексной характеристики полимерного композиционного материала - его теплостойкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токопроводящих материалов с целью получения диаграммы деформирования при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде. Устройство выполнено в виде составной круговой направляющей, образованной двумя, имеющими возможность поворота относительно общей оси, фрагментами. Их опорные поверхности совпадают по форме с вогнутой поверхностью образца и соосными шарнирными хвостовиками, соединенными с нагружающим устройством. Опорная поверхность обоих фрагментов круговой направляющей в местах контакта с образцом выполнена из токонепроводящего и теплоизолирующего материала, механизмы для крепления образца выполнены в виде токоподводов, при этом, по крайней мере, один из них электрически изолирован от фрагментов устройства. В состав устройства включены датчики усилия, деформации, температуры образца, источник электрического тока и коммутирующее устройство, а также герметичная охватывающая рабочая камера, оснащенная токовводами силовой электрической цепи нагрева образца и электрически изолированным разъемом для подключения датчиков усилия, деформации и температуры образца. Технический результат: возможность точного определения механических свойств дугообразных образцов из токопроводящих материалов при одноосном растяжении и импульсном нагреве в вакууме или инертной среде с одновременной защитой персонала и окружающей среды от воздействия испытуемых материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а конкретно к оборудованию для испытаний на статические силовые воздействия при повышенных температурах. Установка содержит силовую раму, тепловую камеру с нагревателем и крышкой, приспособление для установки в камере объекта испытаний (ОИ), механизм растягивающего нагружения, протоки охлаждения, регистрирующую аппаратуру, связанную с ПЭВМ. Тепловая камера закреплена сверху на силовой раме. Приспособление для установки ОИ снабжено по крайней мере двумя тягами и по крайней мере четырьмя регулируемыми по высоте съемными опорами, выполненными с возможностью размещения внутри тепловой камеры попарно симметрично вдоль ее продольной оси. Механизм растягивающего нагружения выполнен в виде двух закрепленных на силовой раме одинаковых съемных силовозбудителей, размещенных снаружи тепловой камеры соосно с ОИ и симметрично относительно ее поперечной оси, и двух нагрузочных штанг, проходящих через торцы тепловой камеры вдоль ее продольной оси, снабженных опорами, установленными на силовой раме соосно с ОИ. Один конец каждой нагрузочной штанги жестко соединен с ОИ, а другой через охлаждаемую при помощи протоков охлаждения муфту через съемный динамометр соединен с соответствующим силовозбудителем. Технический результат: обеспечение проведения испытаний крупногабаритных объектов на статические силовые воздействия до 50 тонн при температуре до 1000°С, при удобстве установки крупногабаритного ОИ соосно механизму растягивающего нагружения и обеспечение возможности изменения статического усилия на ОИ. 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к высокотемпературным испытаниям на прочность, и может быть использовано при исследовании свойств наплавленного металла, обладающего высокой твердостью, на установках тепловой микроскопии. Образец выполнен в виде стержневой рабочей части и конических захватных частей из разнородных материалов, удельные сопротивления которых выбраны из соотношения ρ з/ ρ р≥1.2, где ρ з и ρ р - удельные электросопротивления захватных и рабочей частей соответственно. Длина рабочей и захватных частей выбирается из соотношения Lз/Lp=(0,5-:-1,5), а материал захватных частей - из металла с большей жаропрочностью, чем материал рабочей части образца. Технический результат: повышение точности высокотемпературных испытаний на прочность и вязкость путем создания равномерности распределения температуры по длине испытуемого образца, возможность определения характеристик жаропрочности при испытаниях наплавленного металла, возможность регулирования скорости нагрева и охлаждения образцов за счет изменения длины и захватных частей материала, снижение стоимости изготовления образцов из наплавленного металла, обладающего высокой твердостью, за счет упрощения формы испытуемого образца. 1 ил., 1 табл.
Наверх