Устройство для измерения теплопроводности твердых образцов в области низких температур

 

Союз Советскмх

Социалистнческня

Ресттублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()))890192 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (5 l ) M. Кл.

6 01I)I 25/18 (22)Заявлено, 6.02.79(21) 2732013/18-25 с присоединением заявки .))е (23) Приоритет

Опубликовано 15. 12.81. Бюллетень Ю 46

1Ьеудайетескнык кемитет

СССР

h0 делам кзебретеник к открытий (53) УДК 586.6(088.8) Дата опубликования опысания 18. 12.8 1 (72) Авторы изобретения

Э. Е. Андерс и В. А. Рыков

Физико-технический институт низких температур

АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

ТВЕРДЫХ ОБРАЗЦОВ В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к исследованиям или анализу материалов с помощью тепловых средств.

На современном этапе развития научно-технического прогресс а криогенн ая техника нашла широкое применение в

S различных отраслях народного хозяйства. В связи с этим актуальным являеъся всестороннее изучение физических, в частности, тепловых .свойств технически важных конструкционных материалов, удовлетворяющих условиям работы при низких температурах.

Известны устройства для измерения теплопроводности при низких температу рах. Указанная система представляет co-.. бой два устройства для проведения измерений в интервале 2-80 К и 65-300 К, отличающихся rtpyr от друга рабочими характеристиками. Каждое из них состоит иэ

26 вакуумной камеры, хладопровода, имеющега контакт с хладоагентом, держателя образца, экрана и теплового ключа с теп» лообменным газом для обеспечения иэмерений при температурах, превышающих. температуру хладоагента Г1)

Однако использование двух устройств для измерений в интервале 2-300 К и также применение теплового ключа ус« ложняет проведение эксперимента, делая его очень длительным.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство, состоящее из ваку тмированного стакана, в котором размещен погружаемый в жидкий хладоагент хладопровод с прикрепленным к нему винтом держателем образца, Между хладопроводом и держате-, лем образца устанавливается шайба теплосопротивления из материала с низкой теплопроводностью, Для ограничения паразитных теплопритоков к образцу держатель образца снабжен радиационным экраном. На хладопроводе, держателе образ IrB и радиационном экране размещены изоляционные кольца для пайки проводов измерительных цепей. I Устройство позволяет измерять теплопроводность образцов в

890 192 интервале температур 2-300 К. Переход от одного температурного интервала к другому обеспечивается путем установки между хланопроводом и держателем образца шайб с различным сопротивлением, а не применением теплового ключа 323 .

Однако для смены шайбы теплосопротивления в известном устройстве необходимо открутить расположенные в труднодоступном месте винты крепления держателя. образца к хладопроводу, удерживая держатель образца на весу, заменить шайбу, вновь собрать узел, обеспечить равномерное. прижатие поверхностей сопрягаемых элементов, проверить и восстановить измерительные цепи, провода которых повреждаются при смене шайб, так как при этом держатель образца не имеет жесткой опоры. На все операции смены шайбы теплосопротивле ния и обеспечения дальнейшего проведения эксперимента требуется 5 - 7 ч.

Таким образом, недостатком известного устройства является длительность и трудоемкость операции смены шайб теплосопротивления, выполнение которой не- . обходимо для обеспечения измерений в широком интервале температур.

Целью изобретения является сокршцение времени измерений в широком интервале температур.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения теплопроводности твердых образцов в области низких температур, состоящее из расположенных по одной оси вакуумированного стакана и хлайопровода, погруженных в хладоагент, держателя образца, механически прикрепленного к хладопроводу, шайбы теплосопротивления, установленной между держателем и хлайопроводом, радиационного экрана, припаянного к держателю образца, снабжено выполненным из материала с низкой теплопроводностью хвостовиком, механически закрепленным на хладопроводе по одной с ним оси, теплоизолированным от хладопровода втужой и вставленным в осевое отверстие держателя образца, и цилиндрическим штифтом с эксцентриком, располо женным цо оси устройства, причем штифт вставлен в совмещенные радиальные отверстия хвостовика и держателя образца.

На чертеже схематически показана конструкция предлагаемого устройства, состоящего из вакуумированного стакана

1, массивного хладопровода 2, держателя 3 образца 4, шайбы теплосопротив ления 5, радиационного экрана 6 и узла, 5

10 I5

55 состоящего из закрепленного на хладопроводе хвостовика 7, цилиндрического штифта 8 с эксцентриком по оси устройства и фиксирующих винтов 9. Хвостовик 7 может быть выполнен из матери ала с низкой теплопровонностью или теплоизолирован от хладопровода при помощи втулок 10, изготовленных, например, из фторопласта. На хладапроводе 2, держателе 3 образца и радиационном экране 6 установлены изоляционные кольца 11 с контактами для пайки проводов измерительных цепей.

В держателе образца выполнены райиальное отверстие в виде паза, в котором устанавливается штифт с эксцентриком, а также осевое отверстие нля установки хвостовика. Верхней частью хвостовик жестко крепится к массивному хладопроводу. На хвостовике имеется радиальное отверстие, в которое вставляется эксцентрик штифта, способный вращаться в этом отверстии. При враще» нии штифта с эксцентриком происходит осевое перемещение нержателя образца относительно неподвижного хвостовика, что и обеспечивает сжатие или разьединение образца и массивного хладопровода.

Фиксация штифта в зажатом состоянии обеспечивается двумя винтами 9, однако, как показал опыт эксплуатации, ими пользоваться необязательно.

Для смены шайбы теплосопротивления необхонимо обеспечить разьединение держателя образца от массивного хладопровода до образования зазора 2-3 мм между соприкасающимися поверхностями, для чего достаточно с помощью гаечного ключа подвернуть ключ с эксцентриком о на угол 90 . В образовавшийся зазор можно установить фигурную шайбу (с зевом) любого теплосопротивления, снова повернуть ключом штифт с эксцентриком до упора, надежно стянув держатель образца с массивным хладопроводом.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем: удобен доступ к механизму разьединения хладопровода и держателя образца; ограничено свободное перемещение держателя образца, что исключает поврежйение проводов измерительных цепей; обеспечена соосность хладопровода и держателя образца.

В результате время для смены шайбы теплосопротивления и обеспечения дальнейшего проведения эксперимента сокращается до 10-20 мин (a при эксплуатации известного устройства, это время составляет 7 ч).

Устройство цля измерения теплопроводности твердых образцов в области ,низких температур, состоящее из расположенных по одной оси вакуумированного стакана, и хлацопровоца, погруженных в хладоагент, держателя образца, механически прикрепленного к хлацопроводу, шайбы теплосопротивления, установленной между держателем и хладопроводом, радиационного экрана, принаянного к цержателю образца, о т л ичающеес ятем, что, сцельюсокращения времени измерений в широком интервале температур, оно снабжено выполненным из материала с низкой тепл провоцностью хвостовик ом, механически закрепленным с помощью штифта на хлаФормула изобретения

890192 б цопроводе по одной с ним оси, теплоизолированным от хладопровоца втулкой и вставленным в осевое отверстие держателя по оси устройства, причем штифт вставлен в совмещенные радиальные отверстия хвостовика и держателя образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Клейм Колдуэлл. Система для из10 мерения теплопровоцности при низких температурах. - "Приборы цля научных исследований, 1966, М 10, с. 3.

2, Сухаревский Б. Я., Андерс Э. E.

Казанская Т. Г. Установка для.измерения теплопровопности и электропровоцности кристаллических образцов в интервале температур 2-300 К. - Сб. Физика конденсированного состояния. Харьков, 1969, 4, с. 135 {прототип), Заказ 10957/68

Подписное

Л Патент ул. Проектная, 4