Устройство для низкотемпературныхмеханических испытаний образцовматериалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (u>842469

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.05. 79 (21) 2764067/25-28 (51)М. Кл

G 01 М

3/18 с присоединением заявки ¹ 2799361/25-28 а (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытии

Опубликовано 300681. Бюллетень ¹ 24 Дата опубликования описания 300681 (53) УДК 620. 172 ° .251 .18(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРН61Х

МЕХАНИЧЕСКИХ HCII61TAHHA ОБРАЗЦОВ

MATEPHMIOB

Изобретение относится к испыта- тельной технике, а именно к устройствам для низкотемпературных механических, испытаний образцов материалов.

Известно устройство для низкотем- пературных механизческих испытаний материалов, содержащее криостат G рабочей камерой, размещенные в ней опорную трубу, установленную внутри ее тягу, верхний конец которой выведен из рабочей камеры, захваты образца, соединенные соответственно с опорной трубой и тягой, и механизм замены образцов в захватах (1j .

Недостатка устройства являются 15 низкая производительность и большой расход хладагента.

Цель изобретения — повышение производительности и уменьшение расхода хладагента.

Укаэанная цель достигается тем, что тяга выполнена с продольной полостью для размещения испытуемых образцов, захваты образца кинематичес- . ки связаны с механизмом замены образцов и шарнирно соединены с тягой и опорной трубой.

Кроме того,на нижних частях опорной трубы и тяги выполнены резьбы, а механизм замены образцов выполнен в виде двух гаек-шестерен, образующих самотормозящиеся винтовые пары с нижними частями опорной трубы и тяги.

На нижних торцах опорной трубы и тяги выполнены по два диаметрально противоположных паза, устройство снабжено осями, размещенными в этих пазах перпендикулярно осям опорной трубы и тяги, захваты выполнены в виде двуплечих рычагов, закрепленных на на осях так, что их центры тяжести не совпадают с этими осями, одно плечо каждого из которых предназначено для взаимодействия с торцом гайкишестерни, а другое — с образцом.

Кроме того, устройство снабжено двумя герметизированными емкостями, одна из которых размещена над тягой и сообщена с ее полостью через затвор, а вторая емкость через другой затвор сообщена с рабочей камерой в верхней ее части.

Устройство также снабжено стаканом, размещенным в нижней части рабочей камеры под опорной трубой,механизмом транспортирования, выполненным в виде вертикального стержня, установленного параллельно опорной трубе с воэможностью тангенциального

842469 и осевого перемещений, и бункера с ! откидной дверцей, закрепленного на нижнем конце стержня и размещенного в стакане.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов; на фиг.2 — механизм замены образцов.

Устройство содержит криостат 1 с рабочей камерой 2, в которой размещены опорная труба 3 и установленная внутрри нее соосно тяга 4, верхний конец которой выведен за пределы рабочей камеры, захваты 5 и 6 образца

7, соединенные соответственно с опорной трубой 3 и тягой 4, а также меха15 низм замены образцов в захватах. Тяга

4 выполнена с продольной полостью 8 для размещения испытуемых образцов 7.

На нижних торцах опорной трубы 3 и тяги 4 выполнены по два диаметрально 20 противоположных паза, в которых перпендикулярно осям опорной трубы и тяги размещены оси 9 и 10. Захваты

5 и б, выполненные в виде двуплечих рычагов, закреплены на осях 9 и 10 5 так, что их центры тяжести не совпадают с этими осями. На нижних частях опорной трубы 3 и тяги 4 выполнены резьбы, а механизм замены образцов содержит две гайки-шестерни 11 и 12, имеющие возможность перемещения по этим резьбам и образующие с нижними частями опорной трубы и тяги самотормозящиеся винтовые пары, и шестерни

13 и 14, закрепленные на двух соос-. ных валах 15 и 16 и находящиеся в

35 зацеплении с гайками-шестернями 11 и 12. Верхние концы валов 15 и 16 выведены за пределы рабочей камеры

2 и снабжены маховичками 17 и 18.

Захваты 5 и б одним своим плечом мо- 40 гут взаимодействовать с головками

19 и 20 образца 7, а вторым — с торцами гаек-шестерен 11 и 12. Головки образцов выполнены в виде резьбовых колец со сферическими Tîððàìn, навер- 45 нутых на резьбовые хвостовики 21 образцов. B гайках-шестернях 11 и 12 выполнены кольцевые канавки 22 и 23, а в нижних участках опорной трубы и тяги смонтированы упорные штифты 24 и 25.

Устройство снабжено двумя герметизированными емкостями 26 и 27.Емкость 26 размещена под тягой 4 и сообщена с ее полостью 8 через затвор

28, а емкость 27 через затвор 29 .— с рабочей камерой 2 в верхней ее части. Герметизированные емкости 26 и 27 снабжены вентилями 30 и 31. Устройство также снабжено стаканом 32, размещенным в нижней части рабочей каме- d0 ры 2 под опорной трубой 3, и механизмом транспортирования. Последний содержит вертикальный, стержень 33, установленный в рабочей камере 2 параллельно опорной трубе с возможностью тангенциального и осевого перемещений и имеющий в верхней части, выведенной за пределы рабочей камеры, маховичок 34, и размещенный в стакане 32 и закрепленный на нижнем конце стержня 33 бункер 35 с откидной дверцей

36. Стакан 32 установлен соосно с вертикальным стержнем 33 и эксцентрично относительно опорной трубы 3.

Для заливки хладагента (например жидкого гелия) предусмотрена переливная труба 37. Рабочая камера 2 окружена радиационным экраном 38, для охлаждения которого установлена азо ная ванна 39. Корпус криостата 1 герметично присоединен к траверсе 40 нагружающего устройства и уплотнен резиновым кольцом 41. Термоизолирующая полость 42 откачана до среднего вакуума, а термоизолирующая полость

43 — до высокого. Рабочая камера 2 через полость 8 и патрубок 44 сообщена с газгольдером (не показан) или с атмосферой.

Опорная труба 3 жестко закреплена на траверсе 40, а тяга 4 ввинчена в подвижный силовой орган 45 нагружающего устройства. Все подвижные соединения герметизированы уплотнениями

46-49. Верхняя часть рабочей камеры 2 сообщена с полостью 8 тяги через отверстия 50, выполненные в боковых стенках опорной трубы 3 и тяги 4. В днище стакана 32 выполнено коническое углубление 51, в котором помещен хвостовик стержня 33, а рядом со стаканом размещена стойка 52 с выступом

53. Устройство также снабжено затворами 54 и 55.

Устройство работает следующим образом.

Рабочую камеру 2 откачивают до получения необходимого вакуума и заполняют теплообменным газом (например гелием), а в ванну 39 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 38 и предварительного охлаждения объективов, опущенных в рабочую камеру. Далее в камеру 2 че- рез трубу 37 заливают жидкий хладагент (например гелий) до такого уровня, чтобы нижний образец полностью оказался погруженным в жидкость.

Образующиеся пары хладагента выходят через отверстия 5О, продольную полость

8 и патрубок 44 в газгольдер или в атмосферу. На своем пути холодные пары осуществляют отбор тепла от всех. образцов, которые расположены над нижним образцом в продольной полости 8, охлаждая их. По окончании заливки начинается рабочее движение тяги 4 с захватом б вверх. При этом к образцу прикладывается осевое усилие, под действием которого он разрушается.

Нижняя часть образца падает в бункер

35 и ее удар о бункер воспринимается и гасится через стержень 33 стаканом

32. Далее удаляют из захватов 5 и б

842469

Формула изобретения верхнюю часть разрушенного образца и подают новый образец в захваты 5 и 6 вместо разрушенного. Для этого тягу 4 возвращают в нижнее положение вращением маховичка 18 перемещают вверх. гайку-шестерню 12 по резьбе посредством вала 16 и шестерни 14.

При этом захваты 6 поворачиваются вокруг осей 10, например, под воздействием своих смещенных центров тя жести на некоторый угол и выходят из контакта с верхней головкой 20. разрушенного образца 7. Под воздействием собственного веса верхняя часть разрушенного и нижняя головка очеред ного образцов смещаются вниз в про- странство между захватами 5 и 6 и задерживаются нижним захватом 5 от дальнейшего смещения. Далее вращением маховичка 18 в обратную сторону перемещают гайку-шестерню 12 и рычаги захвата 6 в рабочее положение, а последующим вращением маховичка 17 перемещают через вал 15 и шестерню

13 гайку-шестерню 11 вверх. При этом захваты 5 поворачиваются вокруг своей оси на некоторый угол аналогично захватам 6 и освобождают путь для верхней части разрушенного образца, которая падает тоже в бункер 35, а нижняя головка очередного образца оказывается в рабочем положении, поскольку его верхняя головка 20 зави сает на захватах 6. Далее обратным вращением маховичка 17 возвращают в рабочее положение гайку-шестерню 11 и захваты 5. В результате очередной образец оказывается подготовленным к испытанию, которое осуществляется аналогично испытанию предыдущего.

После испытания нескольких образцов осуществляют подачу новой их партии в полость 8 тяги 4 и удаление разрушенных образцов из рабочей камеры 2.

Для этого открывают затвор 28 и несколько образцов, помещенных в герметизированную емкость 26, под воздействием своего веса перемещаются вниз в полость 8 тяги 4. После этого закрывают затвор 28 и перекачивают в газгольдер через вентиль 30 порцию . газообразного хладагента, попавшего в емкость 26 (эту перекачку осуществляют с целью устранения дополнительных потерь дорогостоящего хладагента)

По окончании откачки емкости 26 открывают затвор.55 и в нее помещают новые образцы, после чего затвор .закрывают и через вентиль 30 откачивают из емкости 26 попавшую в нее порцию атмосферного воздуха. Таким образом, емкость 26 оказывается подготовленной для нового цикла загрузки образцов в полость 8. Выгрузка испытанных образцов из рабочей камеры 2 осуществляется с помощью бункера 35.

Для этого он вместе с испытанными образцами посредством стержня 33 поворачивается в положение а и тем же стержнем перемещается в верхнее положение б. При этом дверца 36 уцерживается в закрытом положении сначала боковой стенкой стакана 32, а в процессе подъема — стойкой 52. В верхнем положении дверца под напором веса испытанных образцов откидывается в положение в. Разрушенные образцы падают по наклонной плоскости из бункера 35 на затвор 29, после чего бункер перемещается стержнем 33 вниз.

В начале этого движения под воздействием выступа 53 дверца 36 возвращается в исходное рабочее положение.

Далее поворотом вокруг оси стержня

33 бункер,35 вновь вводится под тя15 гу 4. Из емкости 27 через вентиль 31 откачивают воздух и открывают затвор

29, при этом испытанные образцы падают в емкость 27. Далее затвор 29 закрывают, а порцию газообразного

gp хладагента, попавшего в эту емкость, перекачивают через вентиль 31 в газгольдер. Так емкость 27 оказывается подготовленной к приему новой порции испытанных образцов. Когда же она оказывается переполненной испытанными образцами, ее разгружают через открытый затвор 54. По окончании разгрузки и последующего закрытия затвора 54 емкость 27 можно откачать через вентиль 31 от попавшего в нее воздуха. Процессы загрузки новых образцов в емкость 26 и выгрузки испытанных образцов из емкости 27 могут. быть совмещены во времени между собой и со временем испытания образцов в криостате.

Предлагаемое устройство обесп: чивает возможность испытания неограниченного числа образцов без частых

40 разборок и сборок криостата, что повышает производительность испытаний, снижает их стоимость и .уменьшает расход дорогостоящего хладагента.

1. Устройство для низкотемпературных механических испытаний образцов материалов, содержащее криостат с рабочей камерой, размещенные в ней опорную трубу, установленную внутри нее тягу, верхний конец которой выведен из рабочей камеры, захваты образца, соединенные соответственно с ээ опорной трубой и тягой, и механизм замены образцов в захватах, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения. производительности и уменьшения расхода хладагента, тяга выполнена с продольной полостью для размещения испытуемых образцов, захваты образца кинематически связаны с механизмом замены образцов и шарнирно соединены с тягой и опорной

6 трубой.

842469

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новиков Н.В. и др. Механические

Щ испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев,"Наукова думка", 1974, с.92, рис. 35 (прототип).

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на нижних дастях опорной трубы и тяги выполне ны резьбы, а механизм замены образцов выполнен в виде двух гаек-шестерен, образующих самотормозящиеся винтовые пары с нижними частями опорной трубы и тяги.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на нижних торцах опорной трубы и тяги выполнены по два диаметрально противо1 положных паза, устройство снабжено осями, размещенными в этих пазах перпендикулярно осям опорной трубы и тяги, захваты выполнены в виде двуплечих рычагов, закрепленных на осях так, что их центры тяжести не совпадают с этими осями, одно плечо каждого из которых предназначено для взаимодействия с торцом гайки-шестерни, а другое — с образцом, 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя герметизированными емкостями,,одна из которых размещена над

-тягой и сообщена с ее полостью через затвор, а вторая емкость через другой затвор сообщена с рабочей камерой в верхней ее части.

5. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено стаканом, размещенным в нижней части рабочей камеры под опорной трубой, механизмом транспортирования, выполненным в виде вертикального стержня, установленного параллельно опорной трубе с воэможностью тангенциального и осевого перемещений, и бу. кера с откидной дверцей, закрепленного на нижнем конце стержня и раэме"

5 щенного в стакане.

842469

Фиа. 2

Составитель Г.Алехов

Редактор Т.Мермелштайн Техред C,Ìèãóíoâà Корректор Г.Решетник

Заказ 5054/43 . Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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