Криостат к испытательным машинам

Криостат к испытательным машинам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. пкоое а |стен s Ь. Ф +ФнМ о .,лло те|% |М F"Ф.

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНgЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

<„, 796716

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.03,79 (21)274299 1/25-28 (51)М. Кл . с присоединением заявки РЙ

С 01й 3/18

Гееудерстеенный комитет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 620.172.

° 251.18 (088.8) ае делам нзе4ретений н аткрытнй

Опубликовано 15.01.81, Бюллетень J%2

Дата опубликования описания 18.0 1 8 1 (72) Авторы изобретения о

В. К. Чернецкий, И. Д. Абушенков и В. Я. Ильичев (71) Заявитель физико-технический институт низких температур

AH Украинской CCP (54) КРИОСТАТ К ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ

МАШИНАМ

Изобретение относится к низкотемпературным испытаниям, а именно к криостатам к испытательным машинам для испытания на растяжение и сжатие.

Известен криостат к испытательным машинам, содержащий рабочую камеру, 5 заполняемую при испытаниях хладагентом, и установленные в ней опорную трубу и тягу для крепления образца 1 1) .

Наиболее близким. к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является криостат к испытательным машинам, содержащий рабочую камеру, заполняемую при испытаниях хладаген том, установленные в ней концентрично опорную трубу и тягу для крепления образца, охватывающий камеру радиационный экран с закрепленным на нем азотным баком (2)

Недостатком этих криостатов являетоя то, что они не могут обеспечить быстрого предварительного охлаждения и последующего отогрева внутренних частей криостата по окончании испытаний.

Цель изобретения — ускорение предварительного охлаждения и последующего отдгрева внутренних частей криостата.

Цель достигается тем, что криостат снабжен кольцевой камерой, охватывающей рабочую камеру у ее днища, и двумя сильфонами соединенными с опорной трубой и тягой, один из которых закреплен на торцах последних, а другой—

I на их средних частях, и нагревательными элементами, установленными соответственно у днища азотного бака и на его выходе, а кольцевая камера и полость опорной трубы, ограниченная сильфонами, сообщены с азотным баком и атмосферой.

На чертеже показана .схема криостата.

Криостат содержит рабочую камеру 1, заполняемую при испытаниях хладагентом, установленные в ней концентрично опорную трубу 2 и тягу 3, охватывающий

796716 рабочую камеру 1 радиационный акрин

4 с закрепленным на нем азотным баком 5, кольцевую камеру 6, охватывающую рабочую камеру l у ее днища, сильфон 7, закрепленный на торцах опорной трубы 2 и тяги 3, сильфон 8, закрепленный на других частях послецних таким ебразом, что образуется полость 9.

Кольцевая камера b и полость 9 сообщены с атмосферой и азотным баком 5.

Послецний снабжен двумя электрическими нагревателями 10 и 11. Нагреватель 10 установлен на выходе из азотного бака

5, а нагреватель 11 у его цниша. Азотный бак 5 снабжен заливной горловиной

1 и вентилем 13. Кольцевой зазор 14 между опорной трубой 2 и тягой 3 сообщен с атмосферой через патрубок 15.

Кольцевая камера 6 и полость 9 связаны

) между собой каналами 16 и 17 с вентилем 18 и каналами 19 и 20 с вентилем 21, Рабочая камера 1 герметизирована уплотнительными устройствами

22, 23 и 24. Тяга 3 подсоецинена к нагружающему органу 25 испытательной машины, а опорная труба 2 закреплена на траверсе 26. К траверсе 26 крепится также корпус 27 криостата. Для заливки хладагента криостат снабжен переливной трубой 28. Термоизолируюшие полости

29 и 30 откачаны цо высокого вакуума (10 мм рт. ст.) и сообщены между собой через отверстие 31. На опорной трубе 2 и тяге 3 закреплены торцовые радиационные экраны 32 и 33. Для лучшего охлаждения хладагентом тяга 3 выполнена в нижней части полой, а в боковой стенке опорной трубы 2 выполнен ряд отверстий 34 для прохождения паров хладагента.

Криостат к испытательным машинам работает следующим образом.

При снятии криостата испытуемый образец 35 устанавливается в смежных торцах опорной трубы 2 и тяги 3. После атого к траверсе 26 присоединяется криостат, рабочая камера 1 которого откачивается через патрубок 15 до получения необходимого вакуума, а в азот- ный бак 5 через открытый вентиль 13 заливается жидкий азот цля охлаждения радиационного экрана 4 и предварительного охлаждения объектов, опущенных рабочую камеру 1 (т.е. нижних участ-: ков опорной трубы 2, тяги 3, внутренней стенки рабочей камеры 1 и образца 35) перец заливкой хлацагента, например жидкого гелия.

После заливки азота в бак 5 вентиль

13 закрывается, а вентили 18 и 21 открываются и включается алектронагреватель 11. При атом в азотном баке 5 начинается интенсивное испарение жидкого азота. Пары его поступают через открытый вентиль 21 и каналы 19 и 20 в герметичные кольцевую камеру 6 и полость 9, интенсивно охлаждают нижние участки

1á опорной трубы 2, тяги 3, образец 35 и стенки рабочей камеры 1. Забрав тепло от указанных элементов, пары азота уходят в атмосферу через каналы 16 и 17 и открытый вентиль 18. На входе и на

1з выходе в полость 9 пары азота омывают гофры сильфонов 8 и 7, которые, ввиду своего ребристого профиля, создают интенсивную турбулизацию паров азота, что способствует более интенсивному и быстрому охлаждению опорной трубы 2, тяги 3 и образца 35. Турболентный поток паров азота создается также и в кольце1 вой камере 6, цля чего она выполневэ в виде узкой кольцевой щели. Поскольку ! большая масса холодных паров азота непосредственно контактирует с нижними участками:.опорной трубы 2, тяги 3 и стенки рабочей камеры 1, ато способствует быстрому их охлаждению до reMBepQ

3О туры жидкого азота.

По окончании предварительного охлаждения объектов, опушенных в рабочую камеру 1, выключается алектронагреватель и открывается вентиль 13, через который в дальнейшем выходят наружу пары азота из азотного бака 5.

Затем закрываются вентили 18 и 21 и тем самым герметизируются кольцевая камера 6 и полость 9 (для предотвра, щения засасывания в них атмосферного воздуха после заполнения рабочей камеры 1 хладагентом). После этого в рабочую камеру 1 через трубу 28 заливает-ся хладагент (например жидкий гелий).

4 Холодные пары гелия уходят через патрубок 15, при этом они прохоцят через радиальный кольцевой зазор 14 между опорной трубой 2 и тягой 3, а также через кольцевой зазор межцу внутренней стенкой рабочей камеры 1 и опорной трубой 2, охла цают торцовые радиационные акраны 32 и 33, а также отбирают тепло, идущее в рабочую камеру 1 по опорной трубе 2, тяге 3 и стенке рабочей камеры 1. Радиационные экраны 32 и 33 предотвршцают теплообмен излучения между теплыми верхними частями и жидким гелием и уменьшают интенсивность его испарения.

5 79

Далее включается рабочее движение тяги 3 вверх. При этом к испытываемому образцу 35 прикладывается осевое усилие, под действием которого образец деформируется. По окончании испытания образца 35 перед снятием криостата осуществляется ускоренный процесс отог» рева до комнатной температуры всех объектов, опущенных в криостат. Для этого снова закрывается вентиль 13, а вентили 18 и 21 открываются. Включаются оба нагревателя 10 и 11. Пары азота нагреваются нагревателем 10 и через вентиль 21 и каналы 19 и 20 поступают в кольцевую камеру 6 и полость 9, осуществляя ускоренный нагрев опорной трубы 2, тяги 3, образца 35 и стенки рабочей камеры 1. После этого пары азота уходят в атмосферу через каналы 16 и 17 и . вентиль 18. По окончании процесса ускоренного".- нагрева конструкции криостат снимается, удаляется испытанный образец и устанавливается новый образец.

Благодаря тому, что опускаемые в рабочую камеру 1 объекты ускоренно нагреваются до комнатной температуры, после снятия криостата предотвращается конденсация и намораживание атмосферной влаги на охлаждаемых частях конс трукци и.

Изобретение обеспечивает ускорение процесса предварительного охлаждения и последующего нагрева до комнатной температуры рабочих участков опорной . трубы, тяги и стенки рабочей камеры.

Это уменьшает длительность эксперимента и снижает стоимоСтЬ эксперимен-. тальных работ. Преимуществом яв67 16 d ляется и то, что в полостях 29 и 30 (сообщенных одна с другой через отверсг тие 31) не нужно обеспечивать разные величины вакуума, что упрощает конструкцию и увеличивает ее надежность.

Формула изобретения

Криостат к испытательным машинам, содержащий рабочую камеру, заполняемую при испытаниях хладагентом, установленные в ней концентрично опорную трубу и тягу для крепления образца, охватывающий камеру радиационный экран с закрепленным на нем азотным баком, о т л ичающийся тем, что,сцелью ускорения предварительного охлаждения и последующего отогрева, он снабжен кольцевой камерой, охватывающей рабочую камеру у ее днища, и двумя сильфонами, соединенными с опорной трубой и тягой, один из которых закреплен на торцах последних, а другой — на их сред2 них частях, и нагревательными элементами, установленными соответственно у днища азотного бака и на его выходе, а кольцевая камера и полость опорной трубы, ограниченная сильфонами, сообщены с азотным баком и атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новиков Н. В. и др. Ме;панические испытания инструкционных материалов

И при низких температурах. Наукова думка", Киев, 1974, с. 96, рис. 40.

2. Авторское свидетельство СССР

М 186179, кл. G 01N 3/18, 1965 (прототип).