Установка для высокотемпературных механических испытаний объектов цилиндрической формы

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях. Установка содержит индукционный нагреватель, включающий водоохлаждаемую катушку в виде спирали, выполненной с возможностью соосного размещения объекта испытаний (ОИ) внутри нагревателя, опоры для ОИ, нагружающее устройство, устройство охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, соединенные последовательно пульт управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователь частоты, батарею конденсаторов, последовательно-параллельно подключенную по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек индукционного нагревателя в виде спиралей. Нагружающее устройство выполнено в виде вибровозбудителя, а опоры для ОИ установлены на скользящем столе вибровозбудителя. Устройство охлаждения, пульт управления, преобразователь частоты, батарея конденсаторов могут быть расположены на дистанции от вибровозбудителя с размещенным на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя, а устройство охлаждения снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды. Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в обеспечении испытаний крупногабаритных цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки, сокращение времени выхода на заданный температурный режим, снижение теплопотерь, массы и габаритов, повышение температуры испытаний до 1400°C и выше, в повышении КПД установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях.

Известна «Установка для испытаний объектов на комплексные термомеханические воздействия» (патент RU №60212, МПК (2006.01) G01M 7/04, опубл. 10.01.2007), содержащая нагревательную камеру, установленный под ней вибровозбудитель, отсек для размещения испытываемого объекта, помещенный в нагревательную камеру и закрепленный через переходной стол к подвижной части вибровозбудителя, систему подачи высокого давления в испытываемый объект через стенки нагревательной камеры и отсека. Переходной стол установлен вне нагревательной камеры и выполнен охлаждаемым.

Данная установка имеет длительный и нестабильный выход на заданный температурный режим, большие теплопотери, массу и габариты, ограничения по температуре до 950°C. Для размещения в нагревательной камере объекта испытаний необходимо изготовление специальной оснастки.

Известна «Установка для механических испытаний материалов в различных средах при высоких температурах и давлениях» (патент RU №2240531, МПК7 G01N 3/18, опубл. 20.11.2004), содержащая рабочую камеру с захватами для образца, механизм нагружения, нагреватель, средства подачи газовой среды и контрольно-измерительную аппаратуру. Стенки и фланцы рабочей камеры снабжены рубашкой охлаждения, штанги захватов образца и тоководы нагревателя имеют протоки охлаждения, с внутренней стороны рубашки охлаждения расположена теплоизолирующая конструкция. На входе в рабочую камеру газовой среды дополнительно введены подпитывающий расширительный бачок с поршнем и регулятором подачи управляющего газа. Нагреватель выполнен в форме спирали и расположен в рабочей камере таким образом, что образец находится внутри спирали. Теплоизолирующая конструкция выполнена сварной в виде цилиндра с верхним и нижним днищем, во внутренней полости стенок этой конструкции помещен теплоизолирующий материал. Данная установка выбрана в качестве прототипа для заявляемой установки.

Недостатками данной установки являются: невозможность использования для испытаний крупногабаритных объектов, длительный и нестабильный выход на заданный температурный режим, большие теплопотери, масса и габариты, ограничения по температуре.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании установки для испытаний цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки (до 1400°C).

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в обеспечении испытаний крупногабаритных цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки, сокращении времени выхода на заданный температурный режим, снижении теплопотерь, массы и габаритов, повышении температуры испытаний до 1400°C и выше, повышении КПД установки, обеспечении безопасности при проведении испытаний.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявляемой установке для высокотемпературных механических испытаний объектов цилиндрической формы, содержащей индукционный нагреватель, включающий водоохлаждаемую катушку в виде спирали, выполненной с возможностью соосного размещения объекта испытаний (ОИ) внутри нагревателя, опоры для ОИ, нагружающее устройство, устройство охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, в отличие от прототипа дополнительно содержатся соединенные последовательно пульт управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователь частоты, батарея конденсаторов, последовательно-параллельно подключенная по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек индукционного нагревателя в виде спиралей, опоры для катушек нагревателя, при этом нагружающее устройство выполнено в виде вибровозбудителя, а опоры для ОИ установлены на скользящем столе вибровозбудителя.

Устройство охлаждения, пульт управления, преобразователь частоты, батарея конденсаторов могут быть расположены на дистанции от вибровозбудителя с размещенным на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя.

Устройство охлаждения может быть снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды.

Снабжение установки соединенными последовательно пультом управления, соединенным с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователем частоты, батареей конденсаторов, последовательно-параллельно подключенной к индукционному нагревателю, выполнение индукционного нагревателя содержащим по крайней мере одну пару соосно установленных водоохлаждаемых катушек в виде спиралей с возможностью размещения ОИ внутри нагревателя, при этом выполнение нагружающего устройства в виде вибровозбудителя, установка опор для ОИ на скользящем столе вибровозбудителя обеспечивает управляемый равномерный нагрев ОИ, позволяет производить управляемое вибронагружение крупногабаритных цилиндрических объектов при повышении температуры испытаний до 1400°C и выше, сокращает время выхода на заданный температурный режим за счет отсутствия громоздкого корпуса рабочей камеры, снижает теплопотери без дополнительных, специальных теплоизоляционных приспособлений и за счет этого повышает КПД установки, снижает массу и габариты установки, позволяет выводить ОИ за пределы индукционного нагревателя, обеспечивает проведение испытаний цилиндрических ОИ различного диаметра и длины. При этом исключается внешнее воздействие температуры от работающего нагревательного устройства индукционной установки на расстоянии 0,3 м.

Выполнение индукционного нагревателя содержащим по крайней мере одну пару соосно установленных водоохлаждаемых катушек в виде спиралей, установленных вне высокотемпературной рабочей камеры, обеспечивает более длительный срок службы индукционного нагревателя.

Отсутствие громоздкого корпуса (открытый нагрев), в отличие от высокотемпературной рабочей камеры, позволяет визуально контролировать процесс нагрева объекта на безопасном расстоянии до 1 м.

Расположение устройства охлаждения, пульта управления, преобразователя частоты, батареи конденсаторов на дистанции от вибровозбудителя с размещенными на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя, снабжение устройства охлаждения независимым пультом управления позволяют разместить установку в любом производственном помещении, обеспечить безопасность персонала при проведении испытаний.

Изобретение поясняется фигурой, на которой схематично изображена заявляемая установка.

Установка для высокотемпературных механических испытаний объектов цилиндрической формы содержит индукционный нагреватель, включающий по крайней мере одну пару соосно установленных водоохлаждаемых катушек 7 (выполнены из профилированной медной трубки различного сечения с изоляцией электрической покрытием лентой из стеклоткани и кремнийорганическим лаком и тепловой футеровкой гильзой из огнеупорного материала типа АКБФ) в виде спирали, выполненных с возможностью соосного размещения ОИ (на фигуре не показано) внутри нагревателя, опоры для ОИ (на фигуре не показано), нагружающее устройство выполненное в виде вибровозбудителя 5, устройство 2 охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, выполненную, как правило, в виде одного или нескольких термопреобразователей (термодатчиков), установленных снаружи и/или внутри ОИ (на фигуре не показано), электрически связанных с пультом 3 управления.

Пульт 3 управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, соединен последовательно с преобразователем 1 частоты, батареей 4 конденсаторов, последовательно-параллельно подключенной по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек 7 индукционного нагревателя в виде спиралей.

Преобразователь 1 частоты является источником энергии средней частоты, служит для преобразования сигналов тока промышленной электросети 380 В и частоты 50 Гц в сигнал заданной частоты с возможностью ее изменения.

Опоры для ОИ установлены на скользящем столе 11 вибровозбудителя 5.

Для катушек 7 индукционного нагревателя установлены опоры 6 (стол, установленный на пол производственного помещения) и 8 (рама).

Устройство 2 охлаждения, пульт 3 управления, преобразователь 1 частоты, батарея 4 конденсаторов могут быть расположены на дистанции от вибровозбудителя 5 с размещенным на его скользящем столе 11 ОИ внутри катушек 7 индукционного нагревателя.

Устройство 2 охлаждения имеет внутренний «чистый» замкнутый и наружный контуры. Внутренний контур обеспечивает охлаждение катушек 7 индукционного нагревателя через теплообменник устройства 2 охлаждения, наружный контур - охлаждение теплообменника проточной водой из сетей промышленного водоснабжения. Устройство 2 охлаждения может быть снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды (на фигуре не показано).

Заявляемая установка работает следующим образом.

Цилиндрический ОИ устанавливают, закрепляют на скользящем столе 11 вибровозбудителя 5 внутри трех вертикальных опор для ОИ: одной центральной и двух крайних (на фигуре не показано). При подготовке к работе две крайние опоры для ОИ снимают и на ОИ надевают по крайней мере одну пару катушек 7 индукционного нагревателя по одной с каждой стороны (В зависимости от длины ОИ могут быть надеты еще пары катушек 7 для обеспечения равномерного нагрева ОИ по всей его длине). Катушки 7 индукционного нагревателя устанавливают на опоры 6 (стол, установленный на пол производственного помещения) и 8 (рама).

Затем к протокам охлаждения тоководов катушек 7 индукционного нагревателя осуществляют подключение устройства 2 охлаждения.

К тоководам по крайней мере одной пары катушек 7 нагревателя последовательно-параллельно подключают при помощи шинопровода 10 батарею 4 конденсаторов с образованием параллельного колебательного контура, электрическую связь в котором производят системой гибких шин (кабель типа ПВ3-50 с лужеными медными наконечниками) с возможностью в диапазоне ±100 мм изменять положение ОИ относительно батареи 4 конденсаторов по высоте (это позволяет точнее отцентрировать положение ОИ внутри индукционного нагревателя), затем производят центрирование индукционного нагревателя с ОИ для равномерного распределения температуры по ОИ. Далее монтируют крайние опоры для ОИ и закрепляют их на столе 11.

К батарее 4 конденсаторов последовательно подключают преобразователь 1 частоты и пульт 3 управления. На пульте 3 управления задают температурный режим (который можно корректировать в том числе и в процессе нагрева), контролируемый, как правило, по одному или нескольким термопреобразователям (термодатчикам), установленным снаружи или внутри ОИ (на фигуре не показано). От устройства 2 охлаждения начинают подачу охлаждающей воды к протокам охлаждения тоководов катушек 7 индукционного нагревателя. После этого включают индукционный нагреватель и вибровозбудитель. Отключение нагрева выполняется автоматически по достижении заданной температуры испытаний.

За счет размещения ОИ внутри индукционного нагревателя в виде водоохлаждаемых катушек 7 в виде спиралей создаваемое тепло (до 1400°C и выше) сосредоточено внутри индукционного нагревателя, поэтому снижаются теплопотери без дополнительных, специальных теплоизоляционных приспособлений, повышается КПД установки.

При необходимости на ОИ может быть оказано газодинамическое воздействие путем продувки внутренней полости ОИ или создания давления (благодаря тому, что отсутствует рабочая камера, осуществляется «открытый» нагрев ОИ).

Расположение устройства 2 охлаждения, пульта 3 управления, преобразователя 1 частоты, батареи 4 конденсаторов на дистанции от вибровозбудителя 5 с размещенными на его скользящем столе ОИ внутри катушек 7 индукционного нагревателя, снабжение устройства 2 охлаждения независимым пультом управления позволяют разместить установку в любом производственном помещении, обеспечить безопасность персонала при проведении испытаний.

Таким образом, при использовании заявляемой установки обеспечиваются испытания крупногабаритных цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки, сокращается время выхода на заданный температурный режим, снижаются теплопотери, масса и габариты установки, повышается температура испытаний до 1400°C и выше, повышается ее КПД.

1. Установка для высокотемпературных механических испытаний объектов цилиндрической формы, содержащая индукционный нагреватель, включающий водоохлаждаемую катушку в виде спирали, выполненную с возможностью соосного размещения объекта испытаний (ОИ) внутри нагревателя, опоры для ОИ, нагружающее устройство, устройство охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, отличающаяся тем, что дополнительно содержит соединенные последовательно пульт управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователь частоты, батарею конденсаторов, последовательно-параллельно подключенную по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек индукционного нагревателя в виде спиралей, опоры для катушек нагревателя, при этом нагружающее устройство выполнено в виде вибровозбудителя, а опоры для ОИ установлены на скользящем столе вибровозбудителя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство охлаждения, пульт управления, преобразователь частоты, батарея конденсаторов расположены на дистанции от вибровозбудителя с размещенным на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство охлаждения снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механическим испытаниям, а конкретно к испытаниям токсичных материалов на растяжение в условиях малоциклового нагружения в вакууме при повышенных температурах.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с памятью формы, а именно сплавов на основе никелида титана, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства для определения и контроля радиальных напряжений термомеханического возврата, необходимых для обеспечения работоспособности соединений при сборке конструкций с помощью муфт из материала с эффектом памяти формы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области испытаний изделий на случайную вибрацию и может быть использовано при определении вибронадежности машин, приборов и аппаратуры. Устройство содержит цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума (ГШ), подключенный к его выходу первый фильтр низких частот (ФНЧ), выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору (ЧМГ), выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя (РУ).

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к методам сейсмических испытаний опор конструкций линий электропередач. Способ включает установку, по меньшей мере, одной опоры линии электропередач в грунтовой лоток сейсмоплатформы, заполненный грунтом или имитирующей грунт смесью с плотностью, соответствующей плотности грунта, для установки в который предназначена испытуемая опора линии электропередач, закрепление на одной или нескольких траверсах опоры линии электропередач, грузов, вес которых соответствует весу проводов и/или волоконно-оптического кабеля между опорами линий электропередач, для сооружения которой предназначена испытуемая опора линии электропередач, приведение грунтового лотка в колебательное движение с одним или несколькими выполняемыми последовательно режимами с соблюдением определенных условий, извлечение испытуемой опоры линии электропередач из грунтового лотка после его остановки и проверка сохранения целостности составляющих ее элементов и/или их соединений.

Использование: испытательная техника, использующая электродинамические вибростенды. Сущность: электродинамический вибростенд предназначен для испытаний многорезонансных изделий синусоидальной вибрацией переменной частоты с использованием автоматического управляющего устройства, содержащего цепь дополнительной отрицательной обратной связи с заграждающим фильтром (9), выполненным в виде последовательно соединенных между собой выделителя основной гармоники (10) с переменной частотой и устройства вычитания (11), выход которого подключен к входу усилителя мощности (3), а входы - соответственно к выходам выделителя (10) и виброизмерительного преобразователя (7), установленного на изделии (6).

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия. Устройство содержит основание, на котором посредством, по крайней мере, трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Испытательный стенд для исследовательских и доводочных работ по оценке влияния внешнего воздействия дождя на виброакустику автомобиля содержит установку имитации дождя, состоящую из четырех регулируемых по высоте телескопических стоек с установленным на них дождевальным устройством, устройство подачи воды с расходомером и запорной арматурой, измерительную и анализирующую виброакустическую аппаратуру, установленную в салоне исследуемого ТС, размещенного под дождевальным устройством.

Изобретение относится к вибрационной технике. Способ предполагает использование вибратора, в котором пьезоэлемент выполняют в виде пакета пьезокерамических колец, при этом внутри колец располагают цилиндрическую оправку.

Способ проверки затяжки сердечника статора электрической машины, содержащей сердечник (2) статора и ротор (3), образующие воздушный зазор (5) между собой, причем способ включает в себя этапы, на которых вводят контрольно-измерительный прибор (12), который соединен с подвижной опорой (10), в воздушный зазор (11), вводят пластину (21) между стальными листами (5) сердечника статора и приводят пластину (21) во вращение, располагают локально контрольно-измерительный прибор (12) и осуществляют локальную проверку определенных зон сердечника (2) статора генератора.

Изобретение относится к области измерительной технике и касается оптико-электрического преобразователя механических волн. Преобразователь механических волн содержит осветитель, водяную емкость с зеркальным узлом и стойку, поддерживающую светочувствительный элемент.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания на вибрацию в трех взаимно перпендикулярных положениях прицела, при воздействии условий внешней среды.

Изобретение относится к области механики сплошных сред и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния объектов механических систем. Способ заключается в измерении пространственной вибрации, накапливании массива векторных величин деформаций и воспроизведении пространственного годографа измерительной точки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки датчиков аэродинамического угла летательных аппаратов. Способ заключается в контроле вибраций датчика, превышение которых свыше определенного уровня происходит в результате изменений динамической характеристики, вызванных поврежденными или изношенными механическими компонентами датчика. Система использует компьютерную обработку сигналов вибраций для выявления повреждений датчика. Технический результат заключается в возможности обнаружения ухудшения рабочих характеристик и повреждений устройства непосредственно в процессе его использования. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях. Установка содержит индукционный нагреватель, включающий водоохлаждаемую катушку в виде спирали, выполненной с возможностью соосного размещения объекта испытаний внутри нагревателя, опоры для ОИ, нагружающее устройство, устройство охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, соединенные последовательно пульт управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователь частоты, батарею конденсаторов, последовательно-параллельно подключенную по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек индукционного нагревателя в виде спиралей. Нагружающее устройство выполнено в виде вибровозбудителя, а опоры для ОИ установлены на скользящем столе вибровозбудителя. Устройство охлаждения, пульт управления, преобразователь частоты, батарея конденсаторов могут быть расположены на дистанции от вибровозбудителя с размещенным на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя, а устройство охлаждения снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды. Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в обеспечении испытаний крупногабаритных цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки, сокращение времени выхода на заданный температурный режим, снижение теплопотерь, массы и габаритов, повышение температуры испытаний до 1400°C и выше, в повышении КПД установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх