Кварцевый дилатометр

 

Союз Советскня

Соцналнстнческнх уеслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ >798573

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.3

6 01 и 25/16 (22) Заявлено 20. 04. 79 (23) 2757456/18-25 с лрнсоеднненнею заявкн №вЂ” (23) Прнорнтат—

Государстввнвмй вопятот

СССР яе дмвн взобретоквЯ я вткрмтюЯ

Опублнковано 230181. Бюллетень ¹ 3 (53) УДН 536 41 (088.8) Лата опубликования описания 2 601.81 (72) Авторы изобретення

В.И.Вьваванюк и В.T.Aëûìîâ (73) Заявитель (54) КВАРЦЕВЫЙ ДИЛАТОМЕТР

Изобретение относится к измерениям теплофизических свойств .веществ и может быть использовано для исследования теплового расширения твердых материалов в диапазоне теМператур "

4,2-473 К..

Известны кварцевые дилатометрыдля исследования теплового расширения рдых тел t1). 30

Основным недостатком этих дилатометров является недостаточная точ« ность измерений при температуре ниже 70 К из-за неудовлетворительной стабилизации температуры кварцевой конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является квар« цевый дилатометр, который позволяет проводить измерения в диапазоне температур 4,2-300 K. Дилатометр состоит иэ криостата, в который залит жидкий гелий для термостатирования трубки со столиком и толкателя и охлаждения образца, нагревателя для поддержания заданной температуры образца и датчиков измерения его температуры и удлинения. Части дилатометра контактирующие с образцом (конец толкателя и столика), заключены в медный экран, соединенный жгутом иэ тонкой медной проволоки с медным цилиндром, кото рый во время опыта имеет 4,2 К, что позволяет уменьшить нагрев толкателя и столика от образца и нагревателя, и таким образом повысить точность измерений (2).

Недостатком конструкции является то, что в процессе нагрева испытуемого образца в дилатометре возникает перепад температур между блоком и медным экраном, а также между медным экраном и термостатируемой кварцевой конструкцией, следовательно изменяется температура кварцевой конструкции.

Это приводит к понижению точности йэмерений и ограничивает верхний температурный предел измерения

ДОО К, так как с повышением температуры измерения температурный перепад резко увеличивается, следовательно, резко понижается точность измерения дилатометра.

Кроме того, использование дилатометра при температурах выше 300 К для исследования веществ,вЫделяющих в процессе нагрева летучие соединения, которые частично осаждаются в зазоре между толкателем и направляющей трубкой из-за чего в процессе измерений происходит временное или

798573

35 полное заклинивание толкателя, т.е. снижается надежность измерений.

Цель изобретения, — повышение точности и надежности измерений.

Эта цель достигается тем, что дополнительно введен стакан, дно которого закреплено на столике, нижний ,торец толкателя выполнен также в виде стакана, охватывающего дополни-

-тельный стакан без контакта с ним, дно которого изготовлено заодно со столиком, при этом высота каждого иэ стаканов, охватывающих образец, меньше длины образца, а в измерительной трубке выполнены окна, одно из которых установлено ниже, а другое — выше уровня низкокипящей жид- кости °

В дилатометре в процессе измерений все полости-и зазоры, находящиеся ниже уровня ниэкокипящей жидкости, кроме полости, в которой находится образец с нагревателем, заполнены низкокипящей жидкостью, и . таким образом конструкция полностью термостатируется-путем прямого контакта с низкокипящей жидкостью, что позволяет резко уменьшить температурный дрейф кварцевой конструкции, а следовательно повысить точность и расширить температурный диапазон измерений. При этом летучие соединения, например вода, фенол и другие, выделяющиеся при нагреве образца, осаждаются на поверхностях стаканов, поэтому они не могут приводить к заклиниванию толкателя в процессе измерения, а как следствие этого повышается надежность измерений на дилатометре.

На чертеже изображен дилатометр, общий вид,в разрезе.

Дилатометр имеет криостат, состоящий из двух сосудов Дьюара 1 и 2.

В криостате размещена кварцевая конструкция, которая содержит измерительную трубку 3, столик 4 со стаканом 5, толкатель б со стаканом 7, при этом стакан 7 с зазором одет .на стакан 5, а в измерительной трубке для заполнения ее внутренних полостей низкокипящей жидкостью (за исключением полости, в которой находится образец 8 с нагревателем 9) выполнены отверстия, одно 10 ниже, а другое 11 выше уровня жидкости.

Радиальная фиксация толкателя обеспЕчивается направляющей трубкой 12.

Удлинение образца при его нагреве измеряется датчиком 13, а температура термопарой 14.

Полностью смонтированный дилатометр заправляется низкокипящими жидкостями. Сосуд Дьюара 1 жидким . азотом, сосуд Дьюара 2 жидким гелием.

С помощью нагревателя устанавливается требуемая температура образца, а. затем измеряется его удлинение. При заливке жидкого гелия, он попадает в полость, где находится образец с нагревателем, однако при включении наГревателя гелий быстро испаряется, и в полости образуется избыточное давление, которое исключает в процессе проведения измерений проникновение в нее жидкого гелия. Все же остальные части кварцевоР конструкции, а самое главное толкатель и измерительная трубка со столиком, изменение температуры которых в течение эксперимента снижает точность измерений, термостатируются путем прямого контакта жидкого гелия с их поверхностями.

Устройство повышает точность и надежность измерений кварцевых дилатометров, сохраняя при этом их преимущества попросту конструкции, надежность в эксплуатации, низкую стоимость и другие,.

Формула изобретения

Кварцевый дилатометр, состоящий из криостата с низкокипящей жидкостью, термостатируемых измерительной трубки со столиком и толкателя, нагревателя для подцержания заданной температуры образца и датчиков измерения его температуры и удлинения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений дополнительно введен стакан, .дно которого закреплено на столике, а нижний . торец толкателя выполнен также в виде стакана, охватывающего дополнительный стакан без.контакта с ним, дно которого изготовлено заодно со столиком, при этом высота каждого из стаканов, охватывающих образец, меньше длины образца, а в измерительной трубке выполнены окна, одно из которых установлено ниже, а другое — выше уровня низкокипящей жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новикова С.И. Тепловое расширейие твердых тел. М., "Наука", 1974 с. 58-60.

2.Труды 1-oro Всесоюзного симпозиума. Л- 13-16 апреля- 1966 г., "Наука", Л., 1967, с. 182-183 (прототип).

798573

Составитель А.Волков

Редактор В.Жиленко Техред А, Ач Корректор Ю.Макаренко

Заказ 10012/52 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г.ужгород.ул.Проектная.4 ъ