RU2210756C1

RU2210756C1 - Installation for high-temperature tests of materials

Info

Publication number: RU2210756C1
Application number: RU2001134461/28A
Authority: RU
Inventors: ев Б.В. Бел; Б.В. Беляев; В.Ф. Деревенских; В.И. Ховайко; А.М. Бабин; шевич П.П. Эль; П.П. Эльяшевич
Original assignee: Военный инженерно-космический университет им. А.Ф.Можайского
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-08-20
Also published as: RU2001134461A

Abstract

FIELD: testing equipment. SUBSTANCE: installation has heating furnace of tubular form with heat insulation, tie-rods positioned along axis of heating furnace and grippers to fix specimens made fast to tie-rods. Tie-rods across section not exceeding length of heating furnace are tubular and have outer diameter equal to diameter of grippers that amounts to 0.85-0.95 diameter of internal surface of heating furnace. EFFECT: increased efficiency thanks to reduction of total thermal losses along tie-rods. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для высокотемпературных испытаний материалов. The invention relates to testing equipment, to devices for high-temperature testing of materials.

Известна установка для высокотемпературных испытаний материалов, содержащая нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами (а.с. СССР 112321, М. Кл. G 01 N 3/00, 1957). A known installation for high-temperature testing of materials, containing a tubular heating furnace with heat insulation, rods located along the axis of the heating furnace, and rod grippers for attaching samples, rigidly connected with rods (AS USSR 112321, M. Cl. G 01 N 3 / 00, 1957).

Недостатком данной установки является ее низкая экономичность, обусловленная тем, что увеличение диаметра тяг в печи уменьшает тепловое сопротивление для общего теплового потока от нагревателя на поверхность тяг и захватов и тепловое сопротивление для теплового потока, идущего по тягам из рабочего объема печи наружу, что при равенстве теплового потока, поступающего от нагревателя на тяги, и теплового потока, выходящего по тягам наружу, вызывает общее уменьшение температуры между нагревателем и тягами по их длине, не приводящее к увеличению температуры образца при данной величине тепловых потерь по тягам наружу из рабочего объема печи. The disadvantage of this installation is its low efficiency, due to the fact that an increase in the diameter of the rods in the furnace reduces the thermal resistance for the total heat flux from the heater to the surface of the rods and grippers and the thermal resistance for the heat flux going through the rods from the working volume of the furnace to the outside, which is equal the heat flux coming from the heater to the rods and the heat flux exiting through the rods to the outside causes a general decrease in temperature between the heater and rods along their length, which does not lead to an increase sample temperature as for a given value of thermal losses of the tie rods to the outside of the working volume of the furnace.

Задачей изобретения является создание установки для высокотемпературных испытаний материалов, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в повышении экономичности установки путем снижения тепловых потерь. The objective of the invention is to provide an installation for high-temperature testing of materials, providing a technical result, which consists in increasing the efficiency of the installation by reducing heat loss.

Этот технический результат в установке для высокотемпературных испытаний материалов, содержащей нагревательную печь трубчатой формы с теплоизоляцией, тяги, расположенные вдоль оси нагревательной печи, и стержневые захваты для крепления образцов, жестко связанные с тягами, достигается тем, что тяги на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности нагревательной печи. This technical result in the installation for high-temperature testing of materials containing a tubular heating furnace with heat insulation, rods located along the axis of the heating furnace, and rod grips for attaching the samples, rigidly connected with rods, is achieved by the fact that the rods in a section of length not less than length of the heating furnace, made tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers and constituting 0.85-0.95 of the diameter of the inner surface of the heating furnace.

На чертеже изображена схема установки. The drawing shows the installation diagram.

Установка содержит нагревательную печь 1 трубчатой формы, содержащую кожух 2, нагреватели 3 и изоляцию 4, тяги 5, расположенные вдоль оси нагревательной печи 1, стержневые захваты 6, жестко связанные с тягами 5, причем тяги 5 на участке длиной, не меньшей длины нагревательной печи 1, выполнены трубчатыми с наружным диаметром, равным диаметру захватов 6 и составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности печи 1. The installation comprises a tubular heating furnace 1, comprising a casing 2, heaters 3 and insulation 4, rods 5 located along the axis of the heating furnace 1, rod grips 6, rigidly connected with rods 5, and rods 5 over a length of at least the length of the heating furnace 1, made tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers 6 and constituting 0.85-0.95 of the diameter of the inner surface of the furnace 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Образец 7 закрепляют в захватах 6. Для создания в образце 7 заданной температуры испытания на нагреватели 3 подается энергия, которая преобразуется в тепловую и передается на образец 7, захваты 6 и тяги 5. Температура нагревателей 3, образца 7, захватов 6 и участков тяг 5, находящихся в печи 1, повышается, и начинается отвод тепла по тягам 5 наружу за пределы рабочего объема печи 1. С повышением температуры в печи 1 отвод тепла по тягам 5 возрастает, а приток тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5 уменьшается. Через некоторый промежуток времени устанавливается динамическое равновесие, при котором отвод тепла по тягам 5 равен притоку тепла от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и тяги 5, и температура на них изменяться не будет, при этом она будет постоянной в сечении, перпендикулярном оси печи 1, но вдоль оси неодинаковой. Рассеяние тепла от нагревателей 3 в окружающее пространство в установившемся режиме идет по следующему пути: от нагревателей 3 на образец 7, захваты 6 и расположенные в рабочем объеме печи 1 участки тяг 5, затем теплопроводностью по тягам 5 наружу и с расположенных снаружи печи 1 участков тяг 5 на массу испытательной машины и одновременно излучением и конвекцией с поверхности тяг 5. Снижение тепловых потерь обеспечивается при этом улучшением теплопередачи от нагревателей 3 на тяги 5 за счет того, что диаметр находящегося в рабочем объеме печи 1 участков тяг 5 находится в пределах 0,85-0,95 внутреннего диаметра печи 1. Это приводит к снижению теплового сопротивления для общего теплового потока, проходящего от нагревателей 3 на тяги 5. При этом снижение теплового сопротивления для общего теплового потока, проходящего с расположенных в рабочем объеме печи 1 участков тяг 5 на участки тяг 5, расположенные снаружи печи 1, не допускается. Для этого участки тяг, находящиеся в объеме печи, выполнены трубчатыми с площадью поперечного сечения, допускающего передачу максимального усилия на образец 7. В этом случае за счет снижения теплового сопротивления между нагревателями 3 и тягами 5 при прежних значениях тепловых сопротивлений других участков теплоотвода температура на захватах 6 тяг 5 повышается и соответственно повышается температура образца для постоянного значения тепловых потерь. После достижения заданной температуры образец 7 нагружают при помощи испытательной машины. Sample 7 is fixed in grippers 6. To create a predetermined test temperature in sample 7, heaters 3 are supplied with energy, which is converted into heat and transferred to sample 7, grippers 6 and rods 5. The temperature of heaters 3, sample 7, grippers 6 and sections of rods 5 located in the furnace 1, increases, and heat removal begins along the rods 5 outside the working volume of the furnace 1. With increasing temperature in the furnace 1, the heat removal along the rods 5 increases, and the heat flow from the heaters 3 to the sample 7, grippers 6 and rods 5 decreases. After a certain period of time, a dynamic equilibrium is established, in which the heat removal through the rods 5 is equal to the heat influx from the heaters 3 to the sample 7, the grippers 6 and the rods 5, and the temperature on them will not change, while it will be constant in the cross section perpendicular to the axis of the furnace 1, but along the axis is not the same. The heat dissipation from the heaters 3 into the surrounding space in the steady state goes along the following path: from the heaters 3 to the sample 7, grippers 6 and sections of rods 5 located in the working volume of the furnace 1, then thermal conductivity along the rods 5 to the outside and from the sections of rods located outside the furnace 1 5 to the mass of the testing machine and at the same time by radiation and convection from the surface of the rods 5. The reduction of heat loss is ensured by improving heat transfer from the heaters 3 to the rods 5 due to the fact that the diameter of the furnace 1 in the working volume is 1 sections of rods 5 is in the range of 0.85-0.95 of the inner diameter of furnace 1. This leads to a decrease in thermal resistance for the total heat flux passing from the heaters 3 to the rods 5. In this case, a decrease in thermal resistance for the total heat flux passing from in the working volume of the furnace 1 sections of rods 5 to sections of rods 5 located outside the furnace 1 is not allowed. For this, the sections of the rods located in the furnace volume are made tubular with a cross-sectional area that allows maximum force to be transmitted to the specimen 7. In this case, by reducing the thermal resistance between the heaters 3 and the rods 5, at the same values of the thermal resistances of other sections of the heat sink, the temperature at the grips 6 rods 5 increases and, accordingly, the temperature of the sample increases for a constant value of heat loss. After reaching the set temperature, the sample 7 is loaded using a testing machine.

Данная установка позволяет получить технический результат, заключающийся в том, что уменьшаются тепловые потери по тягам за счет выполнения их полыми с диаметром, составляющим 0,85-0,95 диаметра внутренней поверхности печи, что позволило уменьшить общее тепловое сопротивление между внутренней поверхностью нагревательной печи и тягами, то есть повышается экономичность установки. This installation allows to obtain a technical result, namely, that thermal losses are reduced along the rods due to their hollow with a diameter of 0.85-0.95 of the diameter of the inner surface of the furnace, which allowed to reduce the total thermal resistance between the inner surface of the heating furnace and traction, that is, increases the efficiency of the installation.

Claims

Installation for high-temperature testing of materials, containing a tubular heating furnace with heat insulation, rods located along the axis of the heating furnace, and rod grippers for attaching samples rigidly connected to the rods, characterized in that the rods in a section of length not less than the length of the heating furnace are made tubular with an outer diameter equal to the diameter of the grippers and comprising 0.85-0.95 of the diameter of the inner surface of the heating furnace.