×
26.08.2017
217.015.e79e

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к способам измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Согласно заявленному способу измерения температурного коэффициента линейного расширения твердых тел изготавливают одинакового размера образцы из эталонного и исследуемого материала. В трубку дилатометра устанавливают образец из эталонного материала и два упирающихся концами в противоположные поверхности образца толкателя с установленными на их свободных концах возвращающими зеркалами интерферометра. С помощью печи дилатометра нагревают, а потом охлаждают эталонный образец по определенной программе. При этом одновременно замеряют с помощью термопары изменение температуры образца и непрерывно регистрируют общее удлинение системы «эталонный образец - толкатели». В каждый интересующий момент непрерывной регистрации определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». Заменяют эталонный образец на исследуемый образец, который нагревают и охлаждают по той же программе, что и эталонный, при этом непрерывно регистрируют общее удлинение системы «исследуемый образец - толкатели». В каждый интересующий момент регистрации определяют удлинение исследуемого образца путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» удлинения толкателей, полученные ранее при той же температуре нагрева или охлаждения эталонного образца. По удлинению исследуемого образца и величине температуры его нагрева определяют величину среднего интегрального ТКЛР исследуемого материала. Значения температуры и результаты обработки интерферограмм записывают синхронно в память ПЭВМ. Линейные перемещения толкателей могут регистрироваться с помощью двух индикаторных головок, при этом общее удлинение образца и толкателей определяют как сумму показаний индикаторных головок. Технический результат - снижение погрешностей при измерении ТКЛР исследуемого материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью теплофизических измерений, а именно к способам измерения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР).

Известен способ измерения температурного коэффициента линейного расширения материала (пат. РФ №2551694, G01N 25/16, опубл. 27.05.2015), заключающийся в том, что в кварцевую пробирку устанавливают образец и кварцевый толкатель, упирающийся концом в поверхность образца, кварцевую пробирку соединяют с неподвижной осью индикаторной головки через переходник, выполненный из кварца, приводят в контакт со свободным концом толкателя подвижную ось индикаторной головки, нагревают образец до требуемой температуры, фиксируют показания индикаторной головки через необходимые интервалы времени, после достижения установленной температуры прекращают нагрев, записывают показания индикаторной головки при последовательном медленном охлаждении образца, а ТКЛР определяют по формуле αср=ΔL/(L⋅ΔT)+0,55⋅10-6.

Недостатком известного способа является его низкая точность определения ТКЛР, так как не учитывается изменение величины ТКЛР по длине толкателя из-за большого перепада температур, а используемая поправка для учета погрешности от расширения кварцевой пробирки, которое на длине образца не компенсируется расширением кварцевого толкателя, принимается только по усредненному значению ТКЛР кварцевого стекла (0,55⋅10-6), в то время как в обозначенном диапазоне температур нагрева (от 20 до 1050°C) ТКЛР кварцевого стекла существенно изменяется. Кроме того, не учитываются погрешности, возникающие из-за температурных деформаций элементов индикаторной головки, переходника и деталей их крепления.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения температурного коэффициента линейного расширения материала (Аматуни А.Н. Методы и приборы для определения температурных коэффициентов линейного расширения материалов - М.: Издательство стандартов, 1972 - с. 96-99), который выбран в качестве прототипа. Известный способ измерения ТКЛР твердых тел путем сравнения относительных удлинений исследуемого материала и эталонного материала с известным ТКЛР заключается в том, что в дилатометре устанавливают исследуемый образец и выполненный из эталонного материала толкатель, упирающийся концом в поверхность образца, нагревают и охлаждают образец по определенной программе, замеряют одновременно изменение температуры образца и удлинение исследуемого материала относительно удлинения эталонного материала, равного длине образца, определяют удлинение образца путем коррекции измеренной величины удлинения на расчетную величину удлинения эталонного материала, равного длине образца, а по удлинению образца и величине температуры его нагрева в каждый интересующий момент определяют величину ТКЛР исследуемого материала.

Недостатком этого способа является то, что величину и характер изменения ТКЛР эталонного материала - сапфировых стержней, при нагревании и охлаждении необходимо определять с помощью отдельной установки, что весьма проблематично в виду значительной их длины. Эти сложности вносят погрешности в определение расчетной величины удлинения эталонного материала. При использовании схемы с одним толкателем возникают дополнительные погрешности, связанные с температурными деформациями неподвижной упорной стенки, взаимодействующей с образцом. Отмеченные погрешности оказывают влияние на точность определения величины ТКЛР исследуемого материала. Кроме того, использование длинных сапфировых стержней, изготовленных с высокой точностью, и использование для измерения перемещений нанесенных на сапфировые стержни решеток (сеток) с малым шагом определяет высокую стоимость известного способа.

Задачей изобретения является снижение погрешностей и материальных затрат при измерении температурного коэффициента линейного расширения исследуемого материала.

Поставленная задача решается за счет получения ряда технических результатов. Устраняются погрешности, связанные с воздействием неподвижной упорной стенки, взаимодействующей с образцом, а также погрешности, возникающие из-за высокого градиента температур в звеньях измерительной системы. Используемые образцы эталонного и исследуемого материала имеют небольшие размеры, а их конструктивные параметры (форма, размеры) и параметры установки образца имеют большие допуски, которые не влияют на точность изменений.

Указанные технические результаты достигаются следующим образом.

Изготавливают одинакового размера образцы из эталонного и исследуемого материала. В дилатометре устанавливают эталонный образец и два упирающихся концами в противоположные поверхности образца толкателя с установленными на их свободных концах возвращающими зеркалами интерферометра. Нагревают эталонный образец по определенной программе. В процессе нагрева одновременно замеряют изменение температуры образца и непрерывно регистрируют с помощью интерферометра общее удлинение системы «эталонный образец - толкатели». В каждый интересующий момент непрерывной регистрации определяют удлинение толкателей путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца из общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». По достижению наибольшей заданной температуры нагрев прекращают, а регистрацию измеряемых параметров продолжают в процессе охлаждения. Заменяют эталонный образец на исследуемый образец, нагревают и охлаждают исследуемый образец по той же программе, что и для эталонного образца, при этом непрерывно регистрируют общее удлинение системы «исследуемый образец - толкатели». В каждый интересующий момент регистрации определяют удлинение исследуемого образца путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» удлинения толкателей, полученные ранее при той же температуре нагрева эталонного образца. По удлинению исследуемого образца и величине температуры его нагрева в каждый интересующий момент определяют величину ТКЛР исследуемого материала.

На фиг. 1 изображена оптико-механическая схема, поясняющая реализацию описываемого способа, на фиг. 2 - оптико-механическая схема в случае измерения линейных перемещений толкателей с помощью индикаторных головок.

Способ осуществляется следующим образом.

Изготавливают одинакового размера образцы 1 из эталонного и исследуемого материала. В трубку 2 дилатометра, выполненную из огнеупорного материала, устанавливают образец 1 из эталонного материала и два упирающихся концами в противоположные поверхности образца 1 толкателя 3 и 4 с установленными на их свободных концах возвращающими зеркалами 5 и 6 интерферометра 7, включающего в себя также лазер 8 и поворотные зеркала 9. С помощью печи 10 дилатометра нагревают эталонный образец 1 по определенной программе. В процессе нагрева одновременно замеряют с помощью термопары 11 изменение температуры образца 1 и непрерывно регистрируют с помощью считывающего устройства 12 интерферометра 7 общее удлинение системы «эталонный образец - толкатели». В каждый интересующий момент непрерывной регистрации определяют удлинение толкателей 3 и 4 путем вычитания расчетного удлинения эталонного образца 1 из общего удлинения системы «эталонный образец - толкатели». По достижению наибольшей заданной температуры нагрев прекращают, а регистрацию измеряемых параметров продолжают в процессе охлаждения. Заменяют эталонный образец на исследуемый образец, нагревают и охлаждают исследуемый образец 1 по той же программе, что и для эталонного образца, при этом непрерывно регистрируют общее удлинение системы «исследуемый образец - толкатели». В каждый интересующий момент регистрации определяют удлинение исследуемого образца 1 путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» удлинения толкателей 3 и 4, полученные ранее при той же температуре нагрева эталонного образца. По удлинению исследуемого образца и величине температуры его нагрева в каждый интересующий момент определяют величину среднего интегрального ТКЛР исследуемого материала по формуле

αср=ΔL/(Lст⋅ΔТ),

где Lст - длина образца при стандартной температуре Тст=20°C;

ΔT=T1-Tст - изменение температуры T1 образца относительно стандартной температуры Тст;

ΔL=Li-Lст - удлинение образца при изменении его температуры на величину ΔT.

Для удобства обработки полученных данных значения температуры и результаты обработки интерферограмм записывают синхронно в память ПЭВМ 13.

При отсутствии возможности использования интерферометра измерение линейных перемещений толкателей 3 и 4 может производиться с помощью двух индикаторных головок 14 и 15, а общее удлинение образца и толкателей определяют как сумму показаний этих индикаторных головок.

Таким образом, за счет горизонтального расположения образца и двух толкателей устраняются погрешности, связанные с температурными деформациями неподвижной упорной стенки, взаимодействующей с образцом. Благодаря калибровке системы «эталонный образец - толкатели» с использованием в качестве эталонного образца стандартной меры ТКЛР (ГОСТ 8.018-2007) с известными характеристиками изменения ТКЛР в требуемом диапазоне температур, определяют зависимость общего удлинения толкателей от температуры. Так как удлинение исследуемого образца получают путем вычитания из общего удлинения системы «исследуемый образец - толкатели» определенного ранее удлинения толкателей, то все погрешности, связанные с большим градиентом температур и сложностью определения температурных деформаций вдоль толкателей, также устраняются. Использование двухсторонней системы измерения и точечного контакта толкателей с образцом позволяет снизить требования к точности изготовления и установки образца, что, в совокупности с небольшими размерами образца, существенно снижает затраты на его изготовление.


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 189 items.
21.03.2019
№219.016.eb0d

Способ проведения поинтервального гидроразрыва пласта в скважине и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для проведения поинтервального многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП) в скважинах преимущественно с горизонтальным окончанием или боковых стволах реанимируемых скважин. Способ заключается в том, что определяют интервалы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682391
Дата охранного документа: 19.03.2019
30.03.2019
№219.016.f8cd

Способ защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями

Использование: в области электротехники для защиты преобразовательной установки с трансформатором с 2n вторичными обмотками и 2n выпрямителями от коротких замыканий. Технический результат - повышение чувствительности защиты преобразовательной установки. Способ защиты преобразовательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683266
Дата охранного документа: 27.03.2019
30.03.2019
№219.016.f9e2

Ковш повышенной вместимости строительной машины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к ковшовым погрузчикам, в частности к ковшам погрузчиков. Ковш повышенной вместимости строительной машины содержит верхнюю, нижнюю, боковые и заднюю части ковша и гидроцилиндры. Ковш имеет подвижные боковые части с рычагами, два сегмента, которые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683472
Дата охранного документа: 28.03.2019
06.06.2019
№219.017.73d8

Система прогрева гидробака строительной машины

Система предназначена для гидропривода строительных машин, которые эксплуатируются в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз. Система содержит корпус, сверху которого имеется крышка, в крышке имеется сливная и напорная магистраль, в корпусе имеются стенки. ДВС и корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690548
Дата охранного документа: 04.06.2019
07.06.2019
№219.017.7550

Установка для исследования влияния эффекта морозного пучения грунта на заземляющий электрод

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования влияния эффекта морозного пучения грунта на заземляющий электрод. Предложенная установка для исследования влияния эффекта морозного пучения грунта на заземляющий электрод содержит полый корпус. Внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690731
Дата охранного документа: 05.06.2019
09.06.2019
№219.017.7606

Способ многостадийной опрессовки труб в скважине и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности и может быть использована для испытания внутренним давлением (опрессовкой) бурильных или насосно-компрессорных труб в скважине. Технический результат - упрощение конструкции, предварительная настройка устройства по давлению опрессовки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691037
Дата охранного документа: 07.06.2019
23.08.2019
№219.017.c2aa

Устройство прогрева контуров гидрофицированной машины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования, и других машин, гидропривод которых эксплуатируется в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз. Устройство прогрева контуров гидрофицированной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697908
Дата охранного документа: 21.08.2019
02.10.2019
№219.017.cb4d

Способ формирования в грунте буроинъекционной анкерной сваи с армированным контролируемым уширением

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии устройства буроинъекционных анкерных свай, грунтовых анкеров, предназначенных для закрепления оползневых склонов, кессонов, подпорных стен, мачт, башен, стоек и других ответственных объектов. Способ формирования в грунте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701273
Дата охранного документа: 25.09.2019
02.10.2019
№219.017.ce7f

Установка для оценки эффективности экранирования кровельными материалами электромагнитного поля от линий электропередач в естественных условиях

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности оценки эффективности экранирования кровельных материалов на разной высоте от линий электропередач, сокращение времени и уменьшение трудоемкости оценки эффективности экранирования кровельных материалов от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700574
Дата охранного документа: 18.09.2019
02.10.2019
№219.017.cf6f

Утяжеленный буровой раствор

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к буровым растворам на водной основе, используемым при бурении в сложных геологических условиях, например при бурении разведочных и эксплуатационных скважин в условиях аномально-высоких давлений АВПД. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700132
Дата охранного документа: 12.09.2019
Showing 81-87 of 87 items.
17.02.2018
№218.016.2cd1

Поршневой насос

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидких тел с возможностью размещения в скважинах. Поршневой насос содержит корпус с всасывающими и напорными клапанами. Внутри корпуса с возможностью вращения и с возможностью взаимного, относительного вдоль оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643881
Дата охранного документа: 06.02.2018
17.02.2018
№218.016.2cf1

Способ идентификации установившегося переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона

Изобретение относится к энергетике, а именно к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для построения микропроцессорных устройств защиты от коротких замыканий. Способ идентификации установившегося переменного тока в проводнике с помощью замыкающего геркона и микропроцессора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643680
Дата охранного документа: 05.02.2018
10.05.2018
№218.016.47b3

Способ исследования деформации материала

Изобретение относится к оптическим способам измерения деформаций в области исследования механических свойств материалов, в частности инструментальных сталей и твердых сплавов, путем приложения сжимающих статических нагрузок. В способе исследования деформаций материала полируют одну из боковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650746
Дата охранного документа: 17.04.2018
10.05.2018
№218.016.47b7

Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов при повышенной температуре

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов оптическими средствами измерения путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок. Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов при повышенной температуре содержит основание с неподвижной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650740
Дата охранного документа: 17.04.2018
10.05.2018
№218.016.47e0

Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов при повышенной температуре

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов оптическими средствами измерения путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок. Устройство содержит основание с неподвижной плитой и подвижную плиту. На основании установлены лазер, расположенные по ходу его излучения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650741
Дата охранного документа: 17.04.2018
10.05.2018
№218.016.47f7

Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов при повышенной температуре

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов оптическими средствами измерения путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок. Устройство содержит основание с неподвижной плитой и подвижную плиту. На основании установлены лазер, светоделитель и зеркало, с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650742
Дата охранного документа: 17.04.2018
09.06.2018
№218.016.5c7f

Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов при повышенной температуре

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов оптическими средствами измерения путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок. Устройство содержит основание с неподвижной плитой и подвижную плиту. На основании установлены лазер, светоделитель и зеркало. Луч,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655949
Дата охранного документа: 30.05.2018
+ добавить свой РИД