×
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 171-180 of 189 items.
04.02.2020
№220.017.fd17

Транспортная развязка

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при проектировании пересечений автомагистралей с двумя-восемью полосами движения. Транспортная развязка включает основной путепровод, на пересечении главной дороги и второстепенной дороги образует сектора, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712820
Дата охранного документа: 31.01.2020
04.02.2020
№220.017.fd32

Способ исследования деформаций и напряжений методом технического зрения

Изобретение относится к области использования систем технического зрения для исследования деформаций и напряжений методом хрупких тензочувствительных покрытий с помощью системы технического зрения. Способ исследования деформаций и напряжений методом технического зрения состоит из программной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712758
Дата охранного документа: 31.01.2020
24.04.2020
№220.018.183f

Способ приготовления хлебобулочного изделия

Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ приготовления хлебобулочного изделия включает приготовление теста путем смешивания всего количества муки, воды, соли и заквасочной культуры, брожение теста, его разделку, расстойку и выпечку тестовых заготовок. Замес теста осуществляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719726
Дата охранного документа: 22.04.2020
25.04.2020
№220.018.18cf

Сборная червячная фреза с групповой схемой резания

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях металлорежущих инструментов для фрезерования деталей. Сборная червячная фреза содержит корпус и установленные в нем твердосплавные режущие пластины. Корпус фрезы состоит из отдельных дисков, собранных на втулке, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720011
Дата охранного документа: 23.04.2020
12.07.2020
№220.018.3239

Способ рассоления бурового шлама с получением грунта

Изобретение относится к области рекультивации нарушенных земель и ликвидации шламовых амбаров. Способ включает внесение в буровой шлам фосфогипса в количестве 2% массовых долей с последующим механическим перемешиванием. Дополнительно осуществляют омагничивание жидкой фазы отходов бурения с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726241
Дата охранного документа: 10.07.2020
08.08.2020
№220.018.3de3

Способ получения воды из воздуха

Изобретение относится к области водоснабжения. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами, подаче паровоздушной смеси в конденсаторы и отборе влаги. Для принудительного насыщения воздуха влагой и осаждения влаги в конденсаторах под давлением используют энергию сжатого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002729408
Дата охранного документа: 06.08.2020
20.04.2023
№223.018.4d8a

Способ заканчивания добывающей скважины, вскрывшей переходную зону газовой залежи

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к способу заканчивания добывающей скважины, вскрывшей переходную зону газовой залежи. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в разработке эффективного способа заканчивания добывающей скважины, вскрывшей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793351
Дата охранного документа: 31.03.2023
20.04.2023
№223.018.4da2

Многослойная полипропиленовая армированная труба

Изобретение относится к трубопроводным конструкциям и может использоваться для транспортировки жидких углеводородов, а именно для нефти с удельной плотностью в пределах ρ=0,831-0,860 г/см в системах надземных промысловых нефтепроводов, при отрицательных температурах окружающей среды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793376
Дата охранного документа: 31.03.2023
14.05.2023
№223.018.56bd

Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах. Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах, включающая земляное полотно из местного некондиционного грунта с размещенным армирующим водонепроницаемым геосинтетическим и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732774
Дата охранного документа: 22.09.2020
14.05.2023
№223.018.56d5

Способ опреснения морской воды

Изобретение относится к области автономного получения чистой пресной воды. Способ состоит в насыщении атмосферного воздуха водяными парами в испарителях, подаче паровоздушной смеси в конденсаторы и отборе влаги. Насыщение атмосферного воздуха водяными парами в испарителях осуществляют при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732929
Дата охранного документа: 24.09.2020
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