Дилатомер

Дилатомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.ДИЛАТОМЕТР, содержащий регистрирующее устройство, кварцевьй цилиндр, по центру которого помещен поршень, центрируеьйй шайбами, выполненный из кварца, и исследуемый образец, отличающийся тем, что, с целью повьпаения точности измерений, поршень вьшолнен притертым по всей своей длине, а верхние концы поршня и цилиндра снабжены резиновой манжетой. 2. Дилатометр по п.1, отличающийся тем, что резиновая манжета установлена в растянутом положении. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОО44ЦЪЮ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 01 М 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВЩ ЕТЕЛЬСТВМ

ГОСЯ34РСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3491170/18-25 (22) 15. ()9. 82 (46) 15.06.85. Бюл. У 22 (72) В.П.Попов, Б.М.Валиев и И.Н.Рыбалко (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственньй университет им. А.М. Горького (53) 536.41 (088.8) (56) 1.Новикова С.М. Тепловое расширение твердых тел. М., "Наука", 1974.

2.Чеховский Ц.Я., Петухов В.А.

Дилатометр для измерений в интервале температур 100-1000 С при различных давлениях среды. ТВТ, 1968, 6,243 (прототип) . (54) (57) 1.ДИЛАТОЯЕТР, содержащий регистрирующее устройство, кварцевый цилиндр, по центру которого помещен поршень, центрируемый шайбами, выполненный из кварца, и исследуемый образец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, поршень выполнен притертым по всей своей длине, а верхние концы поршня и цилиндра снабжены резиновой манжетой.

2. Дилатометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что резиновая манжета установлена в растянутом положении.

1 11б 1854

Изобретение относится к теплофизическим исследованиям твердых тел при низких температурах и может быть использовано при измерении коэффициента теплового расширения (КТР) в, условиях невесомости, а также в подвижных лабораториях (например, на исследовательских судах, подводных судах, батискафах и т.д.) .

Известен дилатометр, содержащий 10 кварцевую трубку с конической опорой для исследуемого образца (цилиндр или параллелепипед по форме), на верхнюю плоскую грань которого опирается кварцевьй шток. В верхних кон- И цах трубки и поршня имеются отшлифованные плоскости, где нанесены ряд тонких рисок. При охлаждении или нагревании такой дилатометрической ячейки риски на штоке перемещаются относительно рисок, нанесенных на трубке, на величину удлинения испытуемого образца $1 t.

Недостатком данного устройства является возможное влияние на регистрируемые показания поперечных колебаний, возникающих в перпендикулярном к оси образца направлении (на— пример, случайные толчки от кипения криогенных жидкостей). нюю часть кварцевого поршня, например от кипения криогенных жидкостей, то точность передачи удлинения образца относительно кварцевой трубки существенно снижается.

Увеличение количества шайб вдоль кварцевого поршня должно лишь смещать возможную критическую частоту поперечных колебаний нагруженного поршня, создавая смещение максимума интенсивности механических шумов в сторону высоких частот. Эта резонансная ситуация реализуется, например, при замене жидкого азота, используемого в качестве криогенной жидкости, . жидким гелием, частота колебаний механических шумов (за счет кипения) которого на стенки контейнера повышается и приближается к собственной частоте колебаний кварцевого поршня, что снижает точность измерений KTP.

Кроме того, на точность измерений

KTP влияет стабильность температур кварцевой трубки и поршня с шайбами.

В случае. выполнения измерений КТР в вакууме возможен нежелательный градиент температур между поршнем и кварцевой трубкой, что также снижает точность определения KTP особенно в динамическом режиме охлаждения или нагрева исследуемого образца, претерпевающего фазовый переход например, с выделением или поглощением тепла.

Когда поршень с шайбами свободно перемещается внутри кварцевой трубки, существует также проблема герметизации дилатометрической ячейки, которая в прототипном .устройстве решается с помощью дополнительного иглообразного штока с минимальным KTP и системой фланцевых уплотнений.

Введение дополнительного штока для передачи удлинения от кварцевого поршня регистрирующему прибору создает дополнительный источник погрешности определения КТР.

Наиболее близок по технической сущности к изобретению. дилатометр, содержащий регистрирующее устройство, кварцевый цилиндр, по центру которого помещен поршень, центрируемьй шайбами, выполненный из кварца, и исследуемьй образец j2 1.

Диаметры кварцевых поршня и трубки выбраны так, что поршень может свободно без трения перемещаться вдоль оси симметрии всей дилатометрической ячейки, однако в верхней и нижней части кварцевого поршня. имеются выступы, выполненные из молибденовых шайб, ограничивающих поперечные перемещения кварцевого поршйя относительно исследуемого образца. Размеры образца и кварцевого поршня отличаются на порядок, поэтому если ось симметрии дилато- я) метрической ячейки совпадает (с . точностью 1-2 ) с вертикалью, то разность удлинений образца и кварцевой трубки однозначно передается регистрирующему устройству. Если отклонение от вертикали превышает на порядок {20-40 ) или имеют место поперечные силы, действующие на средЦель изобретения — повышение точ.— ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в дилатометре, содержащем регистрирующее устройство, кварцевый цилиндр, по центру которого помещен поршень, центрируемый шайбами, выполненньй из кварца, и исследуемый образец, поршень выполнен притертым по всей своей длине, а верхние концы поршня и цилиндра снабжены рези11618

Составитель В.Зайченко

Редактор N.Келемеш Техред И.Надь Корректор Г. Решетник

Заказ 3964/46 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

3 новой манжетой.,Для обеспечения устойчивого соединения поршня с образцом резиновая манжета установлена в растянутом положении.

Выполнение поршня притертым по 5 всей своей длине обеспечивает повышение точности измерений за счет устранения колебаний в кварцевом цилиндре при передаче термических удлинений от образца к регистрирую- 16 щему устройству, так как поршень занимает весь объем цилиндра над образцом»

В случае измерения KTP в вакууме однородность температурного поля ди= латометрической ячейки достигается за счет контактной теплопередачи притертых поверхностей цилиндра и поршня, что уменьшает собственный ход дилатометра и повышает точность измерений.

Резиновая манжета в процессе измерений находится в растянутом состоянии, действуя с постоянной (регулируемой) силой через поршень на 25 образец, который не может колебаться в таком поднятом состоянии при сдви говых внешних толчках, например при кипении криогенных жидкостей, служащих передающей средой, или в состоянии невесомости.

Непосредственное соединение поршня с регистрирующим устройством, исключающее промежуточные зьенья в отличие от аналогов.и прототипа, также

35 повышает точность измерений.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого дилатометра.

Дилатометр включает регистрирующее устройство 1, кварцевый цилиндр

2, поршень 3, исследуемый образец 4, резиновую манжету 5. Образец 4 опирается на дно кварцевого цилиндра 2 и поджимается поршнем 3, притертым по всей своей длине к внутренней (54 4 поверхности цилиндра 2. Поршень 3 выполнен с конической нижней частью.

На торцах образца 4 выполнены конические выступы для устойчивого соединения с поршнем 3. Верхние концы цилиндра 2 и поршня 3 снабжены резиновой манжетой 5. Регистрирующее устройство 1 соединено непосредственно с поршнем 3 и находится вне зоны нагрева или охлаждения.

В качестве регистрирующего устройства 1 в конкретном примере реализации выбран оптикатор, головка е которого непосредственно соединена с поршнем 3.

Устройство работает следующим образом.

При изменении температуры (например, при охлаждении криогенными жидкостями или при нагревании с помощью электрического нагревателя) удлинение исследуемого образца передается с помощью притертого кварцевого поршня 3 непосредственно регистрирующему устройству 1, находящемуся при комнатной температуре. Регистрирующее устройство 1 фиксирует изменение длины образца 4.

При изменении длины образца 4 резиновая манжета 5 растягивается, а при сжатии образца 4 указанная манжета 5 прижимает поршень 3 к исследуемому образцу 4, предотвращая его смещение относительно цилиндра 2 в условиях, например, невесомости или в земных условиях при внешних условиях.

Предлагаемая конструкция позволяет увеличить точность дилатометрических измерений за счет исключения погрешностей, возникающих при вибрациях, и за счет более строго обеспечения однородного распределения температуры по различным частям лилатометрической системы.