Ячейка для исследования диэлектрических характеристик твердых диэлектриков

 

.зГ ir " °; °

ОП ИЗДАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскма

Социалистических

Республик о»785712 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 1601.79 (21) ? 734504/18-25 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 07.1280 Бюллетень ¹ 45 (51)М. Кл.з

G N 27/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 551.508,7 (088. 8) Дата опубликования описания 07.1280 (72) Авторы изобретения

Ю. В. Подгорный, Е. И. Сергеева и A. A. Шахматов (71) Заявитель (54) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрических характеристик дисковых образцов твердых электроизоляционных материалов в диапазоне температур при помощи резонансных или мостовых измерителей емкости или добротности.

Известна ячейка для измерения диэлектрических характеристик твердых 10 диэлектриков в диапазоне температур, которая содержит контейнер. и два изолированных электрода. Для измерения образец помещается между электродами и далее вся электронная система поме- 15 щается в термостат (1), Недостатком данной ячейки является то, что ее емкость при изменении температуры зависит как от изменения диэлектрических характеристик иссле- 20 дуемого материала, так и от изменения его геометрических размеров.

Известна ячейка для измерения диэлектрических характеристик твердых, диэлектриков в диапазоне температур, 2з содержащая два изолированных электрода, охранное кольцо и дополнительный электрод. Ячейка представляет собой плоскопараллельный конденсатор с тремя электродами: одним верхним большим30 дисковым и двумя нижними — рабочим дисковым и кольцевым, соосным дисковому. Оба нижних активных электрода расположены в одной плоскости. Исследуемый образец помещается на нижний дисковый электрод. Кольцевой электрод предназначен дАя определения температурных изменений геометрических размеров образца путем измерения емкости между кольцевыми и верхним электродами (2) .

Недостатком этой ячейки является ограниченный частотный диапазон, так как данная конструкция не позволяет производить измерения методом сожранения емкости, ввиду отсутствия микрометрического винта и приспособления для выемки образца иэ,межэлектродного пространства в процессе измерения.

Ближайшим техническим решением к изобретению является ячейка, содержащая подвижный и неподвижный электроды, заключенные в корпус, состоящий из верхнего и нижнего оснований, соединенных теплоизоляционными стержнями, теплоизоляционную крышку, закрепленную под верхним сснованием, и поворотный манипулятор для перемещения образца (3) .

785/12

Недостатком известной конструкции является малая производительность и низкая экономичность, которые обусловлены необходимостью при каждой смене образца выдержки ячейки в течение опреде .енного времени, чтобы температура образца была близка к нОрмальной.

После смены образца надо вновь по ЭЪданному закону поднимать температуру в термостате, а затем выдерживать образец при этой температуре определенное время. Этот процесс достаточно 1© длителен, зависит от материала и геометрических размеров образца и может доходить до 2 — 3 ч.

Таким образом, производительность измерений на фиксированной температу= 1э ре — примерно 3-4 образца в смену, производительность же температурных исследований (снятие зависимостей диэлектрических характеристик материалов от температуры) еще ниже. 26

Целью изобретения является повышение производительности температурных измерений диэлектрических характеристик исследуемых вецеств.

Цель достигается тем, что известная ячейка дополнительно снабжена кассетой в виде полок, выполненных соответственно размеру образца и скрепленных между собой стяжками, через прокладки, причем прокладки выполнены в виде части кольца (9 (110) с внутренним диаметром, равным диаметру образца, а поворотный манипулятор имеет вырез такой, чтс его угол охвата составляет

240 — 250, причем геометрические центры электродов, полок и прокладок кассеты находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения манипулятора.

С целью предотвращения выпадания образцов иэ кассеты, она снабжена двумя цилиндрами, закрепленными соос- 40 но с полками кассеты по обе стороны от нижнего основания, причем цилиндры имеют вырез, сопрягающийся с прокладками кассеты, а между верхним цилиндром и плоскостью нижнего основания . 4 имеется зазор, равный расстоянию между полками кассеты.

На фиг. i,ïðåäñòàâëåí общий вид предложенной ячейки; на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 1.

Нижнее основание 1, соединенное с помощью теплоизоляционных несущих стержней 2 с верхним основанием 3, представляет собой каркас ячейки. Неподвижный потенциальный. электрод 4 закреплен на нижнем основании 1 через электроизоляционные втулки. Подвижный электрод 5 закреплен на штоке микрометрического винта б. Перемещение подвижного электрода осуществляется ручкой 7, а межэлектродное расстояние ц} отсчитывается по стандартной индикаторной головке 8. Перемецение образца в ячейке осуществляется поверхностным манипулятором 9, состоящим иэ пласти« ны с захватом для образца, закРеплен- ной на оси. Ось манипулятора вращается в направляющей 10. Манипулятор перемещается над нижним основанием 1.

Перемецение манипулятора осуществляется ручкой манипулятора 11, соединенной с ним посредством теплоизоляционного стержня и компенсируюцей муфты.

Для одновременного помещения в ячейку нескольких образцов служит кассета 12, которая состоит из полок, выполненных в размер образца и соединенных через прокладки 13, представляющие собой части кольца толщиной, большей толщины образца, стяжками 14. Смена образца производится перемещением кассеты в вертикальном направлении ручкой 15, при этом прокладки кассеты которые

Ф занимают угол меньше 110, перемещаются в вырезе манипулятора, угол захвата которого 250о Геометрические центры электродов и полок кассеты расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения манипулятора.

Точную установку образцов в межэлектродное пространство и в кассету обеспечивают ограничители манипулятора 16 и 17, установленные на нижнем основании 1 и регулируемые с помощью эксцентриков.

Кассета перемещается в направляющем колодце, состоящем из верхнего

18 и нижнего 19 цилиндров с вырезами, сопрягающимися с прокладками кассеты для прохождения кассеты. Направляющий колодец закреплен соосно с полками кассеты по обе стороны нижнего основания, а между верхним цилиндром и плоскостью нижнего основания .имеется зазор

/ равный расстоянию между полками кассеты. Внутренний диаметр направляющего колодца больше диаметра образца с учетом его температурного расширения

Р а диаметр захвата манипулятора больше внутреннего диаметра кольца.

Такая конструкция обеспечивает одновременное помещение в термостат серии образцов твердых диэлектриков и их измерение после того, как температура образца достигнет необходимой величины.

Следствием этого является повышение производительности температурных исследований диэлектрических характеристик образцов твердых диэлектриков.

Загрузка образцов в ячейку производится следующим образом.

После подъема электрода 5 ручкой 7 на высоту, большую толщины образца, манипулятор 9 перемещается ручкой 11 в положение электрод и поднимается в верхнее положение. Затем образец помещается в межэлектродное пространство. Далее кассета 12, ручкой 15 перемещается так, чтобы ее первая полка рас- полагалась в плоскости нижнего основания и перемещением манипулятора вниз и далее в положение кассета образец помецаеМ:я в кассету. Для загрузки следующего образца кассета 12 пе785712 ремещается на следующую полку, а манипулятор 9 перемещается ручкой 11 в .I положение электрод и поднимается . в верхнее положение. Остальные образцы разгружаются в кассету аналогичным способом.

Измерение диэлектрической проницаемссти образцов твердых диэлектриков методом сохранения емкости производится в следующей последовательности.

Ячейка, загруженная образцами, помещается в термостат.

Устанавливается нужная температура измерения по заданному для данного материала закону.

Подвижный электрод ручкой 7 опускается до упора и выставляется нуль.ин- 1$ дикаторной головки.

Подвижный электрод поднимается на высоту, большую толщины образца.

Образец с помощью манипулятора 9 ручкой 11 перемещается из кассеты 12 Щ в межэлектродное пространство, после этого подвижный электрод опускается до упора, а манипулятор 9 ручкой 11 поднимается вверх.

Измеряется межэлектродное расстоя- ние t и запоминается емкость ячейки, после чего манипулятор 9 ручкой 11 опускается вниз для захвата образца.

Подвижный электрод поднимается вверх.

Образец перемещается манипулятором З

9 иэ межэлектродного пространства в кассету.

С помощью ручки 7 перемещением подвижного электрода 5 емкость ячейки восстанавливается равной заполнен- З ной.

Измеряется межэлектродное расстояwe

Перемещением кассеты в захват манипулятора вводится следующий обра- ф) эец.

Дальнейшие операции аналогичны вышеописанным.

Расчет диэлектрической проницаемости ведется по известной формуле.

Введение в состав ячейки кассеты в виде полок дает воэможность повысить производительность температурных измерений диэлектрических характеристик исследуемых веществ.

Формула изобретения

1. Ячейка для исследования диэлектрических характеристик твердых диэлектриков, содержащая подвижный и неподвижный электроды, заключенные в корпус, состоящий из верхнего и нижне го оснований, соединенных теплоизоляционными стержнями, теплоизоляционную крышку, закрепленную под верхним основанием и поворотный манипулятор для перемещения образца, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения производительности измерений, она дополнительно снабжена кассетой в виде полок, выполненных соответственно размерам образца и скрепленных между собой стяжками через прокладки, выполненные в виде части кольца (V (110) с внутренним диаметром, равным диаметру образца, а угол захвата манипулятора составляет 250@, причем геометрические центры электродов и полок кассеты расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения манипулятора.

2. Ячейка по п.1, о т л и ч а ю " щ а я с я тем, что, с целью укрепления образцов в кассете, она снабжена двумя цилиндрами, закрепленными соосно с полками кассеты по обе стороны нижнего основания, причем в цилиндрах выполнены вырезы, сопрягающиеся с прокладками кассеты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. R,Н.А, И1ЕЕэ, M.A.Â. Sc.A. inst.

P. EPectronic engineering, 1964, October. р. 682.

2. Иаккэмон и уорк. Приборы для научных исследований. 1965, 9 8 с.95.

3. Технический отчет по работе Разработка базовой конструкции лабораторного диэлькометра для жидких и твердых сред типа ТАНГЕНС-2N инв.

9 Б 231303 Госреестр3230-73 (прототип), 785712

А-А

Фиг 2

Составитель A.Ïëàòîâà

Техред М.Петко Корректор Л.Иван

Редактор Н.Ахмедова

Тираж 1019, ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8831/45

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная,