Устройство для низкотемпературных механических испытаний материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„,>957051 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.12.79 (21) 2847006/25-28 с присоединением заявки № 3228475/28 (23) Приоритет— (51) М.К .

G 01 N 3/18

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 17.09.82 (53) УДК 620.172. .251.1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Д. Абушенков, В. К. Чернецкий и В.

Физико-технический институт низких

АН Украинской СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для низкотемпературных механических испытаний материалов.

Известно устройство для низкотемпературных механических испытаний материалов, содержащее криостат, размещенные в нем захваты образца, опорную трубу цилиндрической формы и установленный внутри опорной трубы с зазором силовой шток, взаимодействуюшие с соответствующими за- 1о хватами образца (1).

Недостатком этого устройства является большой расход хладагента из-за больших теплопритоков по опорной трубе и силовому штоку.

Целью изобретения является снижение 15 расхода хладагента.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературных механических испытаний материалов, содержащем криостат, размещенные в нем захваты образца, опорную трубу и силовой шток, взаимодействующие с соответствующими захватами образца, опорная труба выполнена расширенной в нижней части и заполнена упругой средой до уровня выше на2 чала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1.

Устройство содержит криостат 1, в рабочей камере 2 которого размещена опорная труба 3, выполненная расширенной в нижней части. В расширенной части опорной трубы 3 размещен поршень 4. Внутренняя полость опорной трубы 3 заполнена упругой средой 5 до уровня выше начала ее расширенной части . В верхней части опорной трубы 3 размещен силовой шток 6, выполненный в виде плунжера. С опорной трубой 3 и поршнем 4 связаны соответственно верхний 7 и нижний 8 захваты образца 9. Соединение опбрной трубы 3 с верхним захватом 7 выполнено резьбовым.

В качестве упругой среды 5 использованы, например, упругие стальные шарики небольшого диаметра, (1 — 2 мм), покрытые твердой смазкой (например, дисульфидмолибденовым смазочным покрытием), обладающие способностью воспринимать до95705!

Формула изобретения

3 статочно большие контактные напряжения в условиях низких температур.

Диаметр расширенной части опорной трубы 3 в несколько раз (в 2 — 3 раза) превышает диаметр ее узкой части.

Захват 7 расположен в пазу 10, выполненном в поршне 4. Через этот паз на образце 9 может быть закреплен тензометрдеформометр (не показан) для точного измерения деформации образца 9 при испытании. На поршень 4 наклеены тензорезисторы 11, предназначенные для измеlO рения рабочих усилий, передаваемых образцу 9. Опорная труба 3 закреплена на траверсе 12 испытательной машины. Криостат 1 также присоединен к траверсе 12 и герметизирован уплотнителем 13. Подвиж-1 ное соединение силового штока б с траверсой 12 герметизировано уплотнителем

14. Для заливки хладагента в рабочую камеру 2 криостат 1 снабжен переливной трубой 15. Рабочая камера 2 через патрубок ! б сообщена с газгольдером (не показан) или с атмосферой. Рабочую камеру 2 охватывает радиациочный экран 17, для охлаждения которого в криостате установлена ванна 18. Термоизолирующая полость 19 откачана до среднего вакуума, а термоизолиру.ощая полость 20 откачана дО высокого вакуума. В верхней части рабочей камеры 2 предусмотрен торцовый радиационный эк чн 21.

Устройств . работает следующим обра- о зом.

При снято, корпусе криостата 1 образец 9 устанавливают в захватах 7 и 8.

После этого к траверсе 12 присоединяют криостат 1, а силовой шток 6 присоединяют к захвату 22 испытательной машины. Рабочую камеру 2 откачивают до получения необходимого вакуума и заполняют теплообменным газом (например, гелием), а в ванну 18 заливают жидкий азот для охлаждения радиационного экрана 17 и предва- 4в рительного охлаждения рабочей камеры 2, и размещенных в ней узлов. По окончании процесса предварительного охлаждения в рабочую камеру 2 заливают жидкий хладагент через трубу 15. Холодные пары его при заливке интенсивно охлаждают стенку

45 рабочей камеры 2, образец 9 с захватами 7 и 8 и опорную трубу 3, а затем выходят через патрубок 16 за пределы рабочей камеры. По окончании заливки включают рабочую нагрузку на образец 9, испытатель- so ная машина перемещает силовой шток 6

4 вниз. При этом силовой шток 6 воздействует через упругую среАу 5 на поршень 4.

При этом к поршню 4 прикладывается рабочее усилие, пропорциональное величине отношения площадей сечения расширенной и узкой частей опорной трубы 3, т. е. пропорциональное квадрату отношения их диаметров. Под действием этого усилия поршень 4 перемещается вниз и через нижний захват 8 нагружает испытываемый ооразец 9 требуемым усилием.

В связи с тем, что площадь поперечного сечения силового штока б в несколько раз (в 4 — 9 раз) меньше, чем площадь поршня 4, то к штоку 6 может быть приложена в несколько раз меньшая нагрузка, чем к испытуемому образцу 9. Благодаря этому опорная труба 3 и силовой шток 6 в устройстве выполнены менее массивными и со значительно меньшими величинами их поперечных сечений, чем в известных устройствах. Тсплоприток через упругую сред о из стальных шариков весьма незначителен. За счет эгого значительно снижены теплопритоки к жидкому хладагенту, что, в свою очередь, приводит к снижению расхода жидкого хладагента.

К,роме того, устройство исключает необходимость использования мощных разрывных машин, так как оно обеспечивает возможность испытания образцов материалов

llpH больших нагрузках на маломощных машинах.

Устройство для низкотемпературных «еханических испытаний материалов, со.>ер жащее криостат, размещенные в нем захва ты образца, опорную трубу и силовой шток, взаимодействующие с соответствующими захватами образца, отличающееся тем, что. с целью снижения расхода хладагента, опорная труба выполнена расширенной в нижней части и заполнена упругой средой до уровня выше начала расширения, а силовой шток выполнен в виде плунжера, размещенного в узкой части опорной трубы с возможностью взаимодействия с упругой средой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Новиков Н. В. и др. Механические *спытания конструкционных материалов. Киев, «Наукова думка», 1974, с. 136. рис. 74 (прототип).

957051

11

У

1У

77

Составитель Г. Алехов

Редактор Л. Гратилло Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 6585/30 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4