RU143328U1

RU143328U1 - INSTALLATION FOR TESTING MATERIALS AT STRENGTH AT CRYOGENIC TEMPERATURES

Info

Publication number: RU143328U1
Application number: RU2013152898/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Хайлов; Василий Глебович Сазонов; Михаил Павлович Алексеев
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-07-20

Abstract

Установка для испытания материалов на прочность при криогенных температурах, содержащая нагружающее и измерительное устройства, герметичную рабочую камеру со съемной крышкой, источник холода, связанный закрепленными на его поверхности гибкими хладопроводами с зоной охлаждения, поверхность которого вместе с хладопроводами расположена в рабочей камере, а также захваты для крепления образца и сильфон, отличающаяся тем, что в рабочей камере расположена торцевая поверхность источника холода, а остальная его поверхность выполнена теплоизолированной, рабочая камера имеет двойную стенку, образующую замкнутую полость, часть этой полости охватывает источник холода, при этом гибкие хладопроводы закреплены на торцевой части источника холода.Installation for testing materials for strength at cryogenic temperatures, containing a loading and measuring device, a sealed working chamber with a removable cover, a cold source connected by flexible cold pipelines fixed to its surface with a cooling zone, the surface of which, together with the cold pipelines, is located in the working chamber, as well as grips for fastening the sample and a bellows, characterized in that the end surface of the cold source is located in the working chamber, and the rest of its surface is made of heat In the case of an oiled, the working chamber has a double wall forming a closed cavity, part of this cavity covers the source of cold, while flexible cold pipes are fixed to the end part of the source of cold.

Description

Установка для испытания материалов на прочность при криогенных температурах.Installation for testing materials for strength at cryogenic temperatures.

Полезная модель относится к области механических испытаний материалов при криогенных температурах до 20 K.The utility model relates to the field of mechanical testing of materials at cryogenic temperatures up to 20 K.

Известна «Установка для испытания материалов на трубчатых образцах при низких температурах» (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №300806, МПК G01n 3/18, Б.и. №13, 1971 г.). В этом описании указано, что предложенная установка отличается от известных тем, что она снабжена устройством для выравнивания температуры по длине образца, а также тем, что это устройство выполнено в виде упругих металлических пластин, закрепленных в трубке-корпусе охладителя и контактирующих своими свободными концами с внутренней поверхностью образца его рабочей части. Такое выполнение установки позволяет повысить точность результатов испытаний.The well-known "Installation for testing materials on tubular samples at low temperatures" (see the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 300806, IPC G01n 3/18, B.I. No. 13, 1971). In this description, it is indicated that the proposed installation differs from the known ones in that it is equipped with a device for equalizing the temperature along the length of the sample, and also in that this device is made in the form of elastic metal plates fixed in a tube-body of the cooler and in contact with their free ends with the inner surface of the sample of its working part. This installation allows you to increase the accuracy of the test results.

Упомянутая выше установка для испытания материалов на трубчатых образцах при низких температурах содержит вакуумную камеру, захваты, устройство для подачи внутрь образца рабочей среды под давлением с трубопроводом, устройство для подачи в образец хладоагента с трубопроводом, охладитель в виде трубки-корпуса, коаксиально закрепленного внутри образца, устройство для выравнивания температуры по длине образца, выполненное в виде упругих металлических пластин, закрепленных на трубке-корпусе охладителя и контактирующих своими свободными концами с внутренней поверхностью образца, датчики и измерительные приборы.The aforementioned installation for testing materials on tubular samples at low temperatures contains a vacuum chamber, grippers, a device for supplying a working medium under pressure with a pipeline into the sample, a device for supplying a refrigerant with a pipe to the sample, a cooler in the form of a tube-tube coaxially fixed inside the sample , a device for equalizing temperature along the length of the sample, made in the form of elastic metal plates mounted on a tube-body of the cooler and in contact with their free ends with the inner surface of the sample, sensors and measuring instruments.

Образец устанавливают в захваты, связанные через тяги с прессом, и размещают в вакуумной камере. Вакуумной установкой в камере создают глубокий вакуум. По трубопроводам в образец подают хладагент и под необходимым давлением рабочую среду. С помощью датчиков со свободной наружной поверхности снимают осевые и тангенциальные деформации, которые регистрируются измерительными приборами. Для выравнивания температуры по длине образца к трубке-корпусу охладителя припаяны упругие металлические пластины, имеющие скользящий контакт с внутренней поверхностью образца и обеспечивающие дополнительный отвод тепла. Количество отводимого тепла регулируется количеством упругих пластин, и тем самым обеспечивается минимальный градиент температуры по длине рабочей зоны образца.The sample is installed in the grippers connected through traction with the press, and placed in a vacuum chamber. Vacuum installation in the chamber creates a deep vacuum. Through pipelines, the refrigerant and the working medium are supplied under the necessary pressure. Using sensors from the free outer surface, axial and tangential deformations are recorded, which are recorded by measuring instruments. To equalize the temperature along the length of the sample, elastic metal plates are soldered to the tube-casing of the cooler, which have sliding contact with the inner surface of the sample and provide additional heat removal. The amount of heat removed is controlled by the number of elastic plates, and this ensures a minimum temperature gradient along the length of the working area of the sample.

Совпадающими признаками этой установки и предлагаемого изобретения являются следующие. Установка для испытания материалов содержит вакуумную камеру, захваты для размещения объекта испытаний, устройство для выравнивания температуры по длине образца, выполненное в виде гибких металлических элементов, которые в рабочем состоянии контактируют с объектом испытаний.The matching features of this installation and the present invention are as follows. Installation for testing materials contains a vacuum chamber, grippers for placement of the test object, a device for equalizing the temperature along the length of the sample, made in the form of flexible metal elements that in working condition are in contact with the test object.

Недостатки этой установки заключаются в следующем. Эта установка предназначена для испытания только трубчатых образцов.The disadvantages of this installation are as follows. This setup is designed to test only tubular specimens.

Известна «Установка для механических испытаний образцов материалов при низких температурах» (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1185176, МПК G01N 3/18, Б.и. №38, 1985 г.).The well-known "Installation for mechanical testing of samples of materials at low temperatures" (see the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 1185176, IPC G01N 3/18, B.I. No. 38, 1985).

Установка содержит вакуумную камеру с расположенными в ней охлаждаемыми захватами для крепления образца, емкость для хладагента, патрубки для подачи хладагента из емкости в вакуумную камеру и вывода хладагента из нее соответственно, трубопровод, выполненный из частей для подвода хладагента к захвату и его отвода от другого захвата соответственно и части, которая соединяет между собой захваты. Одни части трубопровода имеют форму спиралей, а другая часть - форму змеевика для обеспечения возможности свободного перемещения захватов, эти части выполнены из материала с малой жесткостью. Установка снабжена регулятором напряжения, подаваемого на нагреватель, навитый на конец патрубка, погруженного в емкость с хладагентом. Охлаждаемые захваты выполнены из теплопроводного материала и имеют каналы для прохождения хладагента.The installation comprises a vacuum chamber with refrigerated grippers located therein for holding the sample, a container for refrigerant, pipes for supplying refrigerant from the tank to the vacuum chamber and withdrawing refrigerant from it, respectively, a pipeline made of parts for supplying refrigerant to the gripper and its removal from another gripper respectively, and the part that interconnects the grips. Some parts of the pipeline have the shape of spirals, and the other part is the shape of a coil to allow free movement of the grippers, these parts are made of material with low stiffness. The unit is equipped with a voltage regulator supplied to the heater, wound on the end of the pipe, immersed in a container with refrigerant. Cooled grips are made of heat-conducting material and have channels for the passage of refrigerant.

Установка работает следующим образом. Образец закрепляют в захватах, из вакуумной камеры откачивают воздух, подают напряжение на нагреватель, давление в емкости повышается и хладагент через патрубок и часть трубопровода подается к одному из захватов, проходит по его каналам, затем проходит через другую часть трубопровода к другому захвату, проходит по его каналам и через третью часть трубопровода и патрубок выводится из камеры. Посредством эффективного отвода тепла от образца через охлаждаемые захваты температура образца может быть понижена вплоть до температуры хладагента. После охлаждения образца до заданной температуры к нему через захваты прикладывают усилие от испытательной машины и проводят испытание. При этом части трубопровода упруго деформируются и не препятствуют нагружению образца и наблюдению за ним. Скорость охлаждения образца определяется расходом хладагента и может изменяться с помощью регулятора напряжения, подаваемого на нагреватель.Installation works as follows. The sample is fixed in grips, air is pumped out of the vacuum chamber, voltage is supplied to the heater, the pressure in the tank rises and the refrigerant through the pipe and part of the pipeline is supplied to one of the grippers, passes through its channels, then passes through another part of the pipeline to another gripper, passes through its channels and through the third part of the pipeline and the pipe is removed from the chamber. By efficiently removing heat from the sample through cooled traps, the temperature of the sample can be reduced down to the temperature of the refrigerant. After cooling the sample to a predetermined temperature, force is applied to it through the grippers from the testing machine and the test is carried out. Moreover, parts of the pipeline are elastically deformed and do not impede the loading of the sample and observation of it. The cooling rate of the sample is determined by the flow rate of the refrigerant and can be changed using the voltage regulator supplied to the heater.

Совпадающими признаками этой установки и предлагаемой полезной модели являются следующие. Установка для испытания материалов содержит вакуумную камеру, захваты для размещения объекта испытаний, устройство для охлаждения образца (подвода холода к объекту испытаний), выполненное в виде гибких металлических элементов, которые контактируют с объектом испытаний.The matching features of this setup and the proposed utility model are as follows. Installation for testing materials contains a vacuum chamber, grips for placing the test object, a device for cooling the sample (supply of cold to the test object), made in the form of flexible metal elements that are in contact with the test object.

Недостатки этой установки заключаются в следующем. Эта установка сделана так, что охлаждение объекта испытания происходит за счет прокачки по трубопроводам и каналам в захватных частях хладагента в газообразном состоянии. Это требует использования специальных захватов со специальной системой каналов для прохода газообразного хладагента. Также требуется система для сбора хладагента, прошедшего по каналам захватных частей и частям трубопроводов.The disadvantages of this installation are as follows. This installation is made so that the test object is cooled by pumping through pipelines and channels in the capturing parts of the refrigerant in a gaseous state. This requires the use of special grips with a special channel system for the passage of gaseous refrigerant. Also required is a system for collecting refrigerant passing through the gripping port channels and piping parts.

Известна «Машина для испытания материалов на прочность при низких температурах» (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №510665, М.Кл.² G01N 3/18, Б.и. №14, 1976 г.), эта машина принята в качестве прототипа. Эта машина изображена на фиг.1. Фиг.1 - это копия рисунка из упомянутого выше описания изобретения с некоторыми изменениями. (В частности, не указаны номера позиций.) Машина содержит нагружающее устройство (на фиг.1 не показано), измерительное устройство, герметичную камеру с расположенными в ней захватами для крепления образца, полые тяги, связанные с нагружающим устройством, тяги, связанные с измерительным устройством, наборы сетчатых дисков, емкость для хладагента, трубопроводы для сброса паров хладагента, гибкие хладопроводы и уплотнительный сильфон.The well-known "Machine for testing materials for strength at low temperatures" (see the description of the invention for the USSR copyright certificate No. 510665, M. Cl. ² G01N 3/18, B.I. No. 14, 1976), this machine is accepted in as a prototype. This machine is depicted in figure 1. Figure 1 is a copy of the figure from the above description of the invention with some modifications. (In particular, item numbers are not indicated.) The machine contains a loading device (not shown in FIG. 1), a measuring device, a sealed chamber with grippers located therein for securing the sample, hollow rods associated with the loading device, rods associated with the measuring device, sets of mesh disks, a container for refrigerant, pipelines for venting refrigerant vapor, flexible refrigerant piping and a sealing bellows.

Машина работает следующим образом. Емкость для хладагента наполняется хладагентом. Из герметичной камеры откачивается воздух. Холод, поступающий через гибкие хладопроводы и захваты, охлаждает образец.The machine operates as follows. The refrigerant tank is filled with refrigerant. Air is pumped out of the sealed chamber. Cold flowing through flexible cold leads and grips cools the sample.

Пары хладагента, собирающиеся в верхней части емкости для хладагента, по трубопроводам поступают в полые тяги, проходят через набор сетчатых дисков, жестко присоединенных к тягам, и охлаждают их, компенсируя теплоприток по тягам к образцу. После охлаждения образца до требуемой температуры он нагружается через тягу, уплотненную сильфоном. В процессе испытания другая тяга неподвижна и связана с измерительным устройством.Refrigerant vapors that collect in the upper part of the refrigerant tank pass through the pipes into hollow rods, pass through a set of mesh disks rigidly attached to the rods, and cool them, compensating for heat gain along the rods to the sample. After cooling the sample to the required temperature, it is loaded through a rod sealed with a bellows. During the test, the other rod is stationary and connected to the measuring device.

Совпадающими признаками этой машины и предлагаемой полезной модели являются следующие. Машина для испытания материалов содержит герметичную рабочую камеру, захваты для размещения объекта испытаний, устройство для охлаждения образца, выполненное в виде гибких хладопроводов, которые соединяют источник холода и элементы, контактирующие с объектом испытаний.The matching features of this machine and the proposed utility model are as follows. The material testing machine contains a sealed working chamber, grippers for placing the test object, a device for cooling the sample, made in the form of flexible cold pipes that connect the cold source and the elements in contact with the test object.

Недостатки этой установки заключаются в следующем. Эта установка использует газообразный хладоагент для дополнительного охлаждения образца, а это требует размещения дополнительных трубопроводов в рабочей камере.The disadvantages of this installation are as follows. This installation uses gaseous refrigerant to further cool the sample, and this requires the placement of additional pipelines in the working chamber.

Задача полезной модели заключается в следующем. Разработать установку для испытания материалов при криогенных температурах, в которой, с целью расширения диапазона испытательной температуры и сокращения времени охлаждения, используется источник холода, герметично прикрепленный к рабочей камере, который работает автономно на основе замкнутого цикла расширения гелия.The objective of the utility model is as follows. To develop a facility for testing materials at cryogenic temperatures, in which, in order to expand the test temperature range and reduce the cooling time, a cold source is used, hermetically attached to the working chamber, which operates autonomously based on a closed helium expansion cycle.

Задача решается следующим образом. Каждый из гибких хладопроводов, передающих холод от источника холода к образцу и захватам, закреплен в отдельной зоне источника холода. Причем рабочая поверхность источника холода одновременно выполняет роль части стенки внутренней полости рабочей камеры, а эта рабочая поверхность источника холода имеет несколько резьбовых гнезд для крепления с помощью болтов концевых частей хладопроводов и проводников, идущих от датчиков, размещенных внутри рабочей камеры. При этом используется два сильфона, каждый из которых предназначен для обеспечения герметизации рабочей камеры при движении соответствующего захвата. Эта установка обеспечивает охлаждение образца до нужной температуры (около 20 К) и испытание материала. Может использоваться один сильфон, но для повышения надежности работы установки следует использовать два сильфона.The problem is solved as follows. Each of the flexible cold pipelines transferring cold from the cold source to the sample and grips is fixed in a separate zone of the cold source. Moreover, the working surface of the cold source simultaneously serves as part of the wall of the internal cavity of the working chamber, and this working surface of the cold source has several threaded sockets for fastening the end parts of the cold pipes and conductors from the sensors located inside the working chamber with bolts. In this case, two bellows are used, each of which is designed to ensure sealing of the working chamber during the movement of the corresponding grip. This installation provides cooling of the sample to the desired temperature (about 20 K) and material testing. One bellows can be used, but two bellows should be used to increase the reliability of the installation.

Сущность полезной модели заключается в том, что источник холода выполнен теплоизолированным и находится вне рабочей камеры, а в рабочей камере расположена его торцевая поверхность, выполняющая роль теплообменника, на которой закреплены гибкие хладопроводы. При этом рабочая камера имеет двойную стенку, предназначенную для заполнения жидким азотом, причем непосредственно в полости рабочей камеры нет емкостей и трубопроводов, содержащих жидкий или газообразный хладагент. С целью расширения диапазона испытательной температуры и сокращения времени охлаждения используется источник холода, герметично прикрепленный к рабочей камере, который работает автономно на основе замкнутого цикла расширения гелия, а каждый из гибких хладопроводов, передающих холод от источника холода к образцу и захватам, закреплен в отдельной зоне источника холода. Причем рабочая поверхность источника холода одновременно выполняет роль части стенки внутренней полости рабочей камеры, а эта рабочая поверхность источника холода имеет несколько резьбовых гнезд для крепления с помощью болтов концевых частей хладопроводов и проводников, идущих от датчиков, размещенных внутри рабочей камеры. При этом используется два сильфона, каждый из которых предназначен для обеспечения герметизации рабочей камеры при движении соответствующего захвата. Хладопроводы могут крепиться к поверхности источника холода не обязательно с помощью болтов (винтов), но и другими способами.The essence of the utility model lies in the fact that the cold source is thermally insulated and is located outside the working chamber, and its end surface is located in the working chamber, which acts as a heat exchanger on which flexible cold pipes are fixed. At the same time, the working chamber has a double wall, designed to be filled with liquid nitrogen, and there are no tanks and pipelines directly in the cavity of the working chamber containing liquid or gaseous refrigerant. In order to expand the test temperature range and reduce the cooling time, a cold source is used, hermetically attached to the working chamber, which operates autonomously on the basis of a closed helium expansion cycle, and each of the flexible cold pipelines transferring cold from the cold source to the sample and grips is fixed in a separate zone source of cold. Moreover, the working surface of the cold source simultaneously serves as part of the wall of the internal cavity of the working chamber, and this working surface of the cold source has several threaded sockets for fastening the end parts of the cold pipes and conductors from the sensors located inside the working chamber with bolts. In this case, two bellows are used, each of which is designed to ensure sealing of the working chamber during the movement of the corresponding grip. Cooling pipes can be attached to the surface of the cold source, not necessarily with bolts (screws), but also in other ways.

Па фиг.1 показана известная «Машина для испытаний материалов на прочность при низких температурах». Фиг.1 - это копия (с некоторыми изменениями, в частности, не указаны номера позиций) рисунка из описания изобретения «Машина для испытания материалов на прочность при низких температурах» (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №510665, М.Кл.² G01N 3/18, Б.и. №14, 1976 г.).Pa figure 1 shows the well-known "Machine for testing materials for strength at low temperatures." Figure 1 is a copy (with some changes, in particular, item numbers are not indicated) of the figure from the description of the invention “Machine for testing materials for strength at low temperatures” (see the description of the invention to the USSR copyright certificate No. 510665, M.Kl. ² G01N 3/18, B.I. No. 14, 1976).

На фиг.2 показан общий вид заявляемой «Установки для испытания материалов на прочность при криогенных температурах» (показан разрез, чтобы нагляднее было видно схему установки испытуемого образца и схему расстановки хладопроводов, соединяющих источник холода с образцом и с захватами для крепления образца).Figure 2 shows a General view of the claimed "Installation for testing materials for strength at cryogenic temperatures" (sectional view, so you can clearly see the installation diagram of the test sample and the arrangement of cold pipelines connecting the cold source to the sample and with grips for mounting the sample).

На фиг.3 показан фрагмент фиг.2.Figure 3 shows a fragment of figure 2.

На фиг.4 показана заявляемая «Установки для испытания материалов на прочность при криогенных температурах» со снятой съемной крышкой (по отношению к изображенному на фиг.2 и 3 фиг.4 - это вид слева).Figure 4 shows the inventive "Installation for testing materials for strength at cryogenic temperatures" with the removable cover removed (in relation to the one shown in Figures 2 and 3 of Figure 4 is a left view).

На фигурах обозначены следующие элементы.The following elements are indicated in the figures.

1 - установочный кронштейн.1 - mounting bracket.

2 и 3 - тяги испытательной машины (сама испытательная машина, ее нагружающее и измерительное устройства на фиг. не показаны).2 and 3 — thrusts of the testing machine (the testing machine itself, its loading and measuring devices are not shown in FIG.).

4 - испытуемый образец.4 - test sample.

5 и 6 - сильфоны, обеспечивающие герметичность рабочей камеры и необходимую подвижность захватов, в которых закреплен испытуемый образец 4.5 and 6 - bellows, ensuring the tightness of the working chamber and the necessary mobility of the grippers, in which the test sample 4 is fixed.

7 - съемная крышка испытательной установки.7 - removable cover of the test setup.

8 - герметичная рабочая камера.8 - sealed working chamber.

9 - полость в стенке съемной крышки, предназначенная для заливки жидкого азота.9 - a cavity in the wall of the removable cover, designed for pouring liquid nitrogen.

10 - полость в стенке корпуса рабочей камеры, предназначенная для заливки жидкого азота.10 - a cavity in the wall of the housing of the working chamber, designed for pouring liquid nitrogen.

11 - стенка рабочей камеры, выполненная из теплоизоляционного материала.11 - wall of the working chamber made of heat-insulating material.

12 - патрубок вакуумирования рабочей камеры.12 - pipe evacuation of the working chamber.

13 - патрубок для подачи жидкого азота в полость в стенке съемной крышки.13 - pipe for supplying liquid nitrogen to the cavity in the wall of the removable cover.

14 - патрубок для подачи жидкого азота в полость в стенке корпуса рабочей камеры. (Соответствующие патрубки, предназначенные для выхода воздуха из полости в стенке съемной крышки и из полости в стенке корпуса рабочей камеры при заливке жидкого азота на фиг. не показаны.)14 - pipe for supplying liquid nitrogen to the cavity in the wall of the housing of the working chamber. (Corresponding nozzles designed for air to escape from the cavity in the wall of the removable cover and from the cavity in the wall of the working chamber body when pouring liquid nitrogen are not shown in Fig.)

15 - холодильная головка, она имеет теплоизолированные стенки, а ее торцевая часть (см. позицию 23 на фиг.3 и 4) выполняет роль источника холода (теплообменника). К этой торцевой части крепятся хладопроводы.15 - refrigeration head, it has heat-insulated walls, and its end part (see position 23 in FIGS. 3 and 4) acts as a source of cold (heat exchanger). Cold pipelines are attached to this end part.

16 - разъем вывода электрокабелей.16 - connector output electrical cables.

17 и 18 - хладопроводы, подсоединенные к захватам образца.17 and 18 - cold pipelines connected to the grips of the sample.

19 и 20 - хладопроводы, подсоединенные к образцу.19 and 20 - cold pipelines connected to the sample.

21 - датчик температуры образца.21 - sample temperature sensor.

22 - датчик температуры торцевой части источника холода.22 - temperature sensor of the end of the cold source.

23 - торцевая часть холодильной головки (источника холода).23 - end part of the refrigeration head (source of cold).

24, 25, 26, 27 - места крепления хладопроводов (крепление хладопроводов к торцевой части источника холода может осуществляться путем вскручивания болтов (винтов) в углубления с резьбой; на фиг.4 показаны числами не все места крепления хладопроводов).24, 25, 26, 27 — the mounting points of the cold pipelines (the mounting of the cold piping to the end part of the cold source can be carried out by twisting the bolts (screws) into the grooves with thread; figure 4 shows not all the mounting locations of the cold piping).

Аппаратура испытательной установки проводит запись (синхронно во времени) величины прилагаемого усилия и величины перемещения захватов.The equipment of the test setup records (synchronously in time) the magnitude of the applied force and the magnitude of the movement of the grips.

(Эта аппаратура на фиг. не показана.) При необходимости на образец крепится датчик, замеряющий деформацию образца, показания которого записываются также синхронно во времени, а также проводится запись показаний датчиков температуры.(This equipment is not shown in Fig.). If necessary, a sensor is mounted on the sample, which measures the deformation of the sample, the readings of which are also recorded synchronously in time, and the temperature sensors are also recorded.

Установка работает следующим образом. В исходном состоянии установка размещена в рабочей зоне испытательной машины, предназначенной для растяжения образцов до разрушения. Захваты для закрепления образца подсоединены к захватам испытательной установки. Подсоединены патрубки к соответствующим магистралям для вакуумирования герметичной рабочей камеры и для подачи жидкого азота. К разъему вывода электрокабелей подсоединена аппаратура для регистрации замеряемых параметров (например, температуры на поверхности источника холода и на поверхности испытуемого образца).Installation works as follows. In the initial state, the installation is located in the working area of the testing machine, designed to stretch the samples to failure. The grips for securing the sample are connected to the grips of the test setup. Pipes are connected to the corresponding highways for evacuating the sealed working chamber and for supplying liquid nitrogen. Equipment for recording measured parameters (for example, temperature on the surface of the cold source and on the surface of the test sample) is connected to the output terminal of the electric cables.

Снимается съемная крышка 7 камеры. В захваты установки закрепляется образец 4. К рабочей части образца и к захватам прикрепляются гибкие проводники холода (хладопроводы) 17-20, закрепленные на торцевой поверхности источника холода 23. Для удобства на рабочей (торцевой) поверхности источника холода 23 сделаны резьбовые гнезда 24-27, к которым с помощью болтов прикрепляются хладопроводы (их обычно изготавливают из меди (гибкий медный провод)). К поверхности образца и к захватам хладопроводы могут прикрепляться, например, с помощью металлических хомутов. Устанавливаются датчики температуры. Например, один датчик 22 для регистрации температуры на поверхности источника холода, один датчик 21 для регистрации температуры на поверхности образца (в рабочей части). Съемная крышка 7 камеры устанавливается на свое рабочее место и присоединяется к корпусу рабочей камеры с помощью болтов. Затяжка болтов обеспечивает герметичное соединение крышки к корпусу рабочей камеры.The removable cover 7 of the camera is removed. The sample grips are fixed to the clamps of the installation 4. Flexible cold conductors (cold pipes) 17-20 are attached to the working part of the sample and to the clamps, fixed on the end surface of the cold source 23. For convenience, threaded sockets 24-27 are made on the working (end) surface of the cold source 23. to which cold pipes are attached with bolts (they are usually made of copper (flexible copper wire)). Cold pipes can be attached to the surface of the sample and to the grips, for example, using metal clamps. Temperature sensors are installed. For example, one sensor 22 for detecting temperature on the surface of a cold source, one sensor 21 for detecting temperature on the surface of a sample (in the working part). The removable lid 7 of the camera is installed at its workplace and is attached to the housing of the working chamber with bolts. Tightening the bolts ensures a tight connection of the cover to the housing of the working chamber.

Включается установка и рабочая камера вакуумируется до давления около 10^-3 мбар (≈0,1 Па).The installation is turned on and the working chamber is evacuated to a pressure of about 10 ^-3 mbar (≈0.1 Pa).

В патрубки 13 и 14, предназначенные для подачи жидкого азота, подается жидкий азот. Жидкий азот предназначен для обеспечения лучшей теплоизоляции рабочей камеры. Но предварительные испытания показали, что и без жидкого азота удается охладить образец до нужной температуры за приемлемый интервал времени.In the nozzles 13 and 14, designed to supply liquid nitrogen, liquid nitrogen is supplied. Liquid nitrogen is designed to provide better thermal insulation of the working chamber. But preliminary tests showed that even without liquid nitrogen, it is possible to cool the sample to the desired temperature in an acceptable time interval.

Включается установка источника холода. Регистрируется температура на рабочей поверхности источника холода и на рабочей поверхности образца.Installation of a source of cold is included. The temperature is recorded on the working surface of the cold source and on the working surface of the sample.

При достижении нужного значения температуры на рабочей поверхности образца включается испытательная установка для разрыва образца. Наличие сильфонов 5 и 6 у каждого захвата обеспечивает герметичность, в том числе, и при динамических явлениях, которыми обычно сопровождается процесс разрушения образца.Upon reaching the desired temperature value on the working surface of the sample, a test setup is switched on to break the sample. The presence of bellows 5 and 6 at each grip ensures tightness, including during dynamic phenomena, which usually accompany the process of sample destruction.

Если температура образца имеет значение, которое ниже требуемой величины, то включается подогреватель и температура на торцевой поверхности источника холода плавно повышается до требуемой величины. При достижении нужного значения температуры на рабочей поверхности образца включается испытательная установка для разрыва образца.If the sample temperature has a value that is lower than the required value, the heater is turned on and the temperature at the end surface of the cold source gradually rises to the required value. Upon reaching the desired temperature value on the working surface of the sample, a test setup is switched on to break the sample.

Аппаратура испытательной установки проводит запись (синхронно во времени) величины прилагаемого усилия и величины перемещения захвата. (Эта аппаратура на фиг. не показана.) При необходимости на образец крепится датчик, замеряющий деформацию образца, показания которого записываются также синхронно во времени, а также проводится запись показаний датчиков температуры.The equipment of the test setup records (synchronously in time) the magnitude of the applied force and the magnitude of the displacement of the gripper. (This equipment is not shown in Fig.). If necessary, a sensor is mounted on the sample, which measures the deformation of the sample, the readings of which are also recorded synchronously in time, and the temperature sensors are also recorded.

Как указано выше, источником холода является холодильная головка, ее торцевая поверхность выполняет роль теплообменника - к ней крепятся хладопроводы. А боковая поверхность холодильной головки выполнена теплоизолированной. Рабочая камера 8 имеет двойную стенку, образующую замкнутую полость, причем часть этой полости (см. часть полости 10, расположенную около холодильной головки 15) охватывает часть боковой поверхности холодильной головки 15 (см. фиг.2).As indicated above, the source of cold is the refrigeration head, its end surface acts as a heat exchanger - cold pipelines are attached to it. And the side surface of the refrigeration head is made insulated. The working chamber 8 has a double wall forming a closed cavity, and a part of this cavity (see part of the cavity 10 located near the refrigeration head 15) covers part of the side surface of the refrigeration head 15 (see figure 2).

Claims

Installation for testing materials for strength at cryogenic temperatures, containing a loading and measuring device, a sealed working chamber with a removable cover, a cold source connected by flexible cold pipelines fixed to its surface with a cooling zone, the surface of which, together with the cold pipelines, is located in the working chamber, as well as grips for fastening the sample and a bellows, characterized in that the end surface of the cold source is located in the working chamber, and the rest of its surface is made of heat In the case of an oiled, the working chamber has a double wall forming a closed cavity, part of this cavity covers the source of cold, while flexible cold pipes are fixed to the end part of the source of cold.