RU1778655C - Дилатометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области тепловых испытаний материалов, а именно к области дилатометрических измерений. Цель изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  вли ни  термического расширени  толкателей на результаты измерений . Дилатометр включает нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкател  из идентичного материала, одни концы которых расположены внутри нагревател  и контактируют с образцом, а другие выведены за пределы нагревател , и измеритель перемещений. При этом толкатели выполнены равной длины и снабжены ос ми поворота, параллельными между собой и перпендикул рными линии между контрольными точками образца. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области тепловых испытаний материалов, а именно, к области дилатометрических измерений твердых тел.

Известен дилатометр, в котором дл  передачи изменени  рассто ни  между контрольными точками образца к индикатору перемещени  используетс  система из коаксиальных элементов - стакана, на дно. которого устанавливаетс  образец и толкател , опирающегос  на торец образца.

Недостатком этого устройства  вл етс  значительна  погрешность, обусловленна  разным термическим расширением элементов указанной кинематической системы: внешний стакан имеет температуру, отличную от температуры введенного в него толкател ; это объ сн етс  неидентичностыо условий их теплообмена с окружающей средой и неидентичностью геометрических факторов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к за вл емому техническим решением  вл етс  дилатометр , включающий нагреватель образца и измеритель его температуры, два толкател  с идентичными сечени ми и из идентичных материалов, одни концы толкателей расположены внутри нагреватеп  и предназначены дл  контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы наг ревател , измеритель изменени  рассто ни  между контрольными точками толкателей за пределами нагревател .

Недостатком устройства-прототипа  вл етс  ограничение точности зз счет вклада в результат измерени  термического расширени  одного из толкателей на длине, равной контролируемой длине образца; дополнительна  погрешность возникает за счет неравенства температур двух толкате (Л

С

Х|

VI

00 Os

ел ел

лей из-за различи  их геометрических характеристик (отличи  их по длине).

Цель данного изобретени  - повышение точности за счет уменьшени  вли ни  термического расширени  толкателей на результаты измерений.

Устройство позвол ет за счет исключени  вклада в результат измерени  расширени  части одного из толкателей повысить точность измерений.

Изобретение по сн етс  чертежами, где на фиг. 1 представлена обща  кинематическа  схема устройства; на фиг. 2 - ее вариант.

В устройстве на основание 1 (см, фиг. 1) опираютс  идентичные толкатели 2 и 3. Толкатели 2, 3 сочленены с опорными элементами 4 посредством осей поворота А, перпендикул рных плоскости чертежа. Опорные элементы 4 выполнены с возможностью перемещени  по основанию 1 посредством корректоров 5. Между концами толкателей 2, 3 помещен испытуемый образец 6; он контактирует с толкател ми в точках Б.

Образец 6 и примыкающие к нему части толкателей 2, 3 размещены внутри нагревател  7 (показан пунктиром). Температура образца 6 измер етс  измерителем 8. Измеритель перемещени  9 фиксирует изменение рассто ни  между контрольными точками толкателей В. Ограничитель 10 лимитирует перемещени  толкателей 2 и 3. Пружина 11 обеспечивает однозначное положение толкател  2 за счет его контакта с ограничителем. Пружина 12 удерживает толкатель 3 в рабочем положении, но не преп тствует его перемещению при термическом расширении образца 6 (между ограничителем 10 и толкателем 3 сохран етс  зазор). Точки Б лежат на пр мых лини х, соедин ющих точки А и Б.

Устройство работает следующим образом . Образец б вводитс  внутрь нагревател  7 и фиксируетс  между толкателем 2, 3 с контактом с ними в точках Б. Перемещением опорных элементов 4 корректорами 5 обеспечиваетс  такое положение толкателей 2, 3, при котором в момент измерени  линии АБ перпендикул рны линии ББ, Нагревателем 7 задаетс , а измерителем 8 контролируетс  начальна  температура испытани . Измеритель перемещени  9 фиксирует показание, соответствующее начальной температуре испытани  (или выводитс  на нулевое значение этого показани ). Задаетс  конечна  температура испытани , отличающа с  от начальной на заданную величину и фиксируетс  приращение показаний измерител  перемещени 

9. Изменение длины образца 6, соответствующее заданному изменению температуры равно изменению рассто ни  между точками В помноженному на отношение отрезка АВ к отрезку АВ. Это отношение всегда меньше единицы при взаимном расположении точек А, Б, В, представленном на чертеже, однако, оно может быть и больше единицы, если взаимное расположение точек А, Б, В соответствует схеме фиг. 2, причем длина отрезков АВ больше длины отрезков АВ. Возможно также осуществление измерений в динамическом температурном режиме.

Повышение точности в предложенном устройстве по сравнению с устройством- прототипом достигаетс  благодар  исключению вклада в результат измерени  расширени  части одного из толкателей 2,

3, равной длине образца б, а также вклада за счет неравного нагрева двух толкателей 2, 3 различной длины. Дополнительное повышение точности обеспечиваетс  возможностью обеспечени  взаимной перпендикул рности (или приближени  к ней) за счет перемещени  осей поворота толкателей 2, 3: при этом минимальны поправки в приведенное выше расчетное соотношение. Кроме того, повышение точности обусловлено размещением на одной линии оси поворота , точки контрол  перемещени  образца 6 и точки контрол  толкател ; при этом исключаетс  отклонение от расчетного соотношени  за счет термического расширени 

толкателей в поперечном направлении.

При реализации устройства может использоватьс  любой известный индикатор перемещени  - индукционный, емкостной датчики, механотрон и др. Дл  рабочих температур до 700 - 800°С толкатели могут быть выполнены из кварца (конструкционного материала с малым ТКЛР). При более высоких температурах целесообразно выполнение их составными: из жаростойкого

материала в зоне высоких температур (керамика и др.) и из кварца в температурной зоне менее 700 - 800°С.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Дилатометр, включающий нагреватель образца, измеритель его температуры, два толкател  из идентичных материалов с идентичными сечени ми, одни концы которых расположены внутри нагревател  и предназначены дл  контакта с контрольными точками образца, а другие выведены за пределы нагревател , и измеритель изменени  рассто ни  между контрольными точками толкателей за пределами нагревател , отличающийс  тем, что, с целью

   повышени  точности за счет уменьшени  вли ни  термического расширени  толкателей на результаты испытаний, толкатели выполнены равной длины и снабжены ос ми поворота, параллельными между собой и Перпендикул рными линии между контрольными точками образца, при этом контрольные точки толкателей расположены на равных рассто ни х от контрольных точек образца.

   0
2. 2,Дилатометр по п. 1,отличающий- с   тем, что он выполнено с возможностью перемещени  осей поворота толкателей в направлении измер емого изменени  размера образца.
3. 3.Дилатометр по п. 1,отличающий- с   тем, что контрльна  точка толкател  лежит в плоскости, проход щей через ось поворота и его точку, предназначенную дл  контакта с контрольной точкой образца.

   б

   /

   {

   Vur.1

   бхЈ

   /

   8

   8

   &

   9 иг. 2