Устройство для определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ оо78И 99 (6t) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено 1801.79 (21) 2714906/18-25 (53)М. Кл. с присоединением заявкм Йо

G 01 и 25/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071280. Ьюллетеиь 45 (53) УДК 536.41 (088.8) Дата опубликования описания 071280 (72) Авторы изобретения

К.Н. Кан, О.В. Лавренев, Э.A.

A.É. Реутов и Л.В. Семен йч, (71) Заявитель

Ленинградский институт авнационн (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦЙЕНТА . ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов путем определения коэффициента теплового расширения и может быть испОльзовано в производстве синтетических 5 смол и пластических масс, а также в приборостроении, машиностроении, электротехнической промыщпенности и . др. при выборе материала с требуемыми физическими свойствами. IO

Известно устройство для определения коэффициейта линейного расшире- ния полимерных материалов $1), содержащее основание для установки образца, датчик линейных перемещений, эле- 3 менты передачи удлинения образца датчику линейных перемещений и нагревателя. Этот прибор хорошо работает на образцах из твердых пластмасс, но при размягчении полимера при темпера-;щ туре выше температуры стеклования или при определении коэффициента линейного расширения эластичного материала он дает заниженные показания из-за малой продольной жесткости образца, т.к. в этом случае измерительное уси- лие датчика линейных перемещений и . вес деталей, передающих удлинение образца датчику существенно деформируют образец. В этом приборе применяет-ЗО ся образец имеющий малую длину, что снижает точность измерения, а применение более длинного образца приводит к помере им устойчивости под воздействием измерительного усилия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности, большинству совпадающих признаков и достигаемому результату является устройство, содержащее подвижный термостат, в который введена кварцевая трубка со штоком, веркние концй которых выведены из термоетата и соединены с индукционным измерительным прибором, и компенсатор нагрузки, расположенный над термостатом и состоящий иэ фигурной гайки, навернутой на цилиндрический упор, жестко скрепленный со штоком, и пружины, торцы которой упираются в гайку и упор. Кварцевая трубка снабжена вертикальной щелью для введения цилиндрического образца. Шток упира- ется в образец (2 .

Описанное устройство принято авторами за прототип предлагаемого изобретения. При проведении испытания образец помещают в кварцевую трубку, нижний конец штока опускают

I на верхнюю плоскость образца н подво дят к этой части конструкции термо1

3 785199

1 стат. Образец нагревают или охлаждают и его удлинение передается посредством штока на и=;мерительный прибор. Йаличие компенсатора нагрузки позволяет свести к минимуму иэме- рйтелЬное усилие приложенное к образцу, что приводит к увеличению точности определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов по сравнению с известными аналогами.

К недостаткам прототипа необходимо отнести невысокую точность определения коэффициента линейного расширения полимерных материалов, а также сложность устройства. Это объясняется тем, что помещение образца внутрь кварцевой трубки не способствует рав- 3$ номерности его прогрева по всему --"объему,. так как кварц является материалом с нйзкой теплбпроводйостью.

Кроме того, при нагревании образца выше температуры стеклования испыты- 20 ваемый материал находится в высокоэластическом состоянии и возможна деформация (сминание) кромки йижнего торца образца в месте его соприкосновения с неплоским дном кварцевой трубки под действием собственного веса, что также оказывает влияние.на точность определения коэффициента линейного расширения материала образца.

Целью изобретения является повыше- . ние точности определения коэффициен- 30 та линейного расширения полимерных материалов при упрощении устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для определения коэф-3 фициента линейного расширения полимерных материалов, содержащее кварцевую трубку с входящим в нее штоком, " верхние .концы которых соединены с индикатором линейных перемещений, а нижние введены в термокриокамеру, 40 имеющую воэможность перемещения вдоль кварцевой, трубки, введены цилиндрическая опора с фланцем для установ.ки трубчатого образца с глухим центрирующим отверстием, выполненным .до ц уровня верхней поверхности фланца, в котором установлен нижний конец штоф ка, и съемная втулка Фиксации верхнего уровня поверхности образца с Фланцем, устанавливаемая на образце, р сквозное отверстие которой выполнено со ступенью, раСположенной на одном уровне с рабочей поверхностью фланца, в которой установлен нижний конец кварцевой трубки, причем цилиндрическая опора с фланцем для установки трубчатого образца и съемная втулка фиксации верхнего уровня поверхности ,образца выполнены иэ материала с высокой теплопроводностыо.

Выполнение цилиндрической опоры и 4© втулки фиксации верхнего уровня йо- верхности образца, между фланцами которых установлен трубчатый образец, иэ материала с высокой теплопроводностью (например, латуни), а также Я непосредственное помещение образца в термокриокамеру приводит к равномерности воздействия температуры на образец по его объему. Взаимное расположение элементов устройства, когда индикатор линейных перемещений через кварцевую трубку опирается на втулку фиксации верхнего уровня поверхности образца, установленную на верхнюю плоскость образца, а измерительный стержень индикатора линейных перемещений через шток упирается в цилиндрическую опору, на фланце которой ус-. таиовлен образец, обусловливает малое контактное давление на образец, так как вес индикатора и его измерительное усилие действуют навстречу друг другу. При применении индикаторной головки типа 1ИГМ в качестве индикатора линейных перемещений контактное давление на образец не превышает величину, обеспечивающую выполнение требований РОСТ 15 173-70 по точности определения коэффициента линейного расширения для материалов, находящихся как в стеклообраэном, так и в высокоэластическом состоянии.

Таким образом, в описываемом устрой,стве малое контактное давление на образец обеспечивается беэ применения компенсатора. Кроме того, расположение трубчатого образца между цилиндрической опорой и втулкой Фиксации верхнего уровня поверхности образца позволяет устранить деформацию образца, что,способствует повышению точности измерения коэффициента линейного расширения, а также упрощает правильную установку образца при испытаниях.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства с частичным вырезом стенки термокриокамеры для наглядности.

Устройство для определения коэфФициента линейного расширения полимерных материалов содержит цилиндрическую опору 1, на фланце которой установлен трубчатый образец 2. Шток 3 упирается в глухое центрирующее отверстие в цилиндрической опоре, выполненное на уровне нижней поверхности образца и находится, таким образом; на одном уровне с нижней поверхностью образца. Верхний йонец штока

3 соединен с измерительным стержнем индикатора линейных перемещений 4.

СверхУ .на образец устанавливается съемная втулка фиксации верхнего уровня поверхности образца 5 с фланцем, имеющая сквозное ступенчатое отверстйе, выполненное на уровне рабочей (соприкасающейся с образцом) поверхности фланца, в которое упирается нижний конец кварцевой трубки б, находящийся на одном уровне с верхней поверхностью образца. Удлинение образца через кварцевую трубку б передается жестко связанному с ней ин785199

Формула изобретения дикатору линейных перемещений. Свяэь может быть осуществлена, например, при помощи цангового зажима 7. Термокриокамера 8 с корпусом 9 подводится к образцу по направляющим 10 °

Устройство работает следующим об1 . азам. Испытываемюй трубчатый образец устанавливают между фланцами цилиндрической опоры и втулки фиксации верхнего уровня поверхности образца, подводят термокрнокамеру и устанавлйвают требуемый температурный режим испытания.Под действием температуры происходит изменение длины образЦа, которое через кварцевую трубку, установленную в ступенчатом отверстии втулки фиксации верхнего уровня поверхности образца, передается на корпус индикатора линейных перемещений. Происходит взаимное перемещение корпуса индикатора и его измерительного стержня, соединенного со штоком и остающегося неподвижным относительно образца. Это взаимное перемещение отмечается на шкале индикатора.

Цилиндрическая опора и съемная втулка были выполнены из латуни. Испытания показали работоспособность установки, высокую точность определения коэффициента линейного расширения, обеспечивающую выполнение требований ГОСТ 15 173-70 для материалов, находящихся как в стеклообраэном, так и в высокоэластическом состоянии

Необходимо подчеркнуть, что определение кЬэффициента линейного расши-. рения полимерных материалов, находящихся в высокоэластическом состоянии (т.е. в состоянии, при котором они легко деформируются) представляет достаточно сложную задачу, ввиду необходимости соблюдения следующих требований: малое контактное давление на образец, обеспечивающее выполнение требования ГОСТ 15 173-70 по точности определения коэффициента линейного расширения; одинаковая температура по всему объему образца Во время измерения его удлинения.

Эти требования выполняются при испытании полимерных материалов указанным устройством.

Устройство для определения коэффициента линейного расшнрения полимерных материалов, содержащее кварцевую

)Q трубку с входящим в нее штоком; верхние концы которых соединены с индикатором линейных перемещений, а нижние

|введены в термокриокамеру, имеющую воэможность перемещения вдоль кварцевой трубки, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента линей-. .ного расширения при упрощении устройства, оно снабжено цилиндрической опорой с фланцем для установки трубчатого образца с глухим центрирующим отверстием, выполненным до уровня верхней поверхности фланца, в котором установлен нижний конец штока, и съемной втулкой фиксации верхнего

23 уровня поверхности образца с фланцем, 1 установленной на образце, сквозное отверстие которой выполнено со ступенью, расположенной на одном уровне с рабочей поверхностью фланца, в ко30 торой установлен нижний конец кварце вой трубки., причем цилиндрическая опара с фланцем для установки трубчатого образца и съемная втулка фиксации верхнего уровня поверхности об35 раэца выполнены иэ материала с высокой теплопроводностью .

/ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прибор для определения коэффи4п циента линейного расширения пластмасс

pfIP-1, разработка СКВ ИИИТ, завод-изготовитель ЗИП, г.. Иваново.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 168038, кл. G 01 и 25/16, 1965 (прототип).

785199 . Составитель В.Гусева

Редактор Н.Ахмедова Техред С,Мигунова Корректор М,Коста

Заказ .8744/19 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4