PL68955Y1 - Konstrukcja układu do pomiaru wydłużeń próbek w podwyższonych temperaturach z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych przeznaczonych do pracy w temperaturze pokojowej - Google Patents

Abstract

Konstrukcja układu do pomiaru wydłużeń próbek w podwyższonych temperaturach z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych, przeznaczonych do pracy w temperaturze pokojowej posiada rurki (7) i (12), umieszczone współśrodkowo jedna w drugiej, pozwalając na wydłużenie bazy pomiarowej próbki i pomiar poza piecem w warunkach temperatury pokojowej (1), z wykorzystaniem obejmy (16) i (17). Rurka (12) utrzymywana jest w pionowym położeniu przez prowadnicę (13), zamontowaną rozłącznie na cięgnie (3) za pośrednictwem prowadnicy (13) i jej zaczepu (14).

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest konstrukcja układu do pomiaru wydłużeń próbek w podwyższonych temperaturach z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych przeznaczonych do pracy w temperaturze pokojowej.

Problem pomiaru odkształceń próbek badanych w warunkach w podwyższonych temperaturach jest dzisiaj jednym z zasadniczych problemów eksperymentalnych badań podstawowych materiałów. Najczęściej badania te realizuje się przy wykorzystaniu specjalnych ekstensometrów wysokotemperaturowych. Znane też są rozwiązania pozwalające na pomiar odkształceń z wykorzystaniem specjalnych elementów przedłużających, dzięki którym odkształcenie bazy pomiarowej próbki znajdującej się wewnątrz pieca jest mierzone na zewnątrz tego pieca (np. adapter ME 31-400.850 firmy Zwick/Roell).

Istotą wzoru użytkowego jest konstrukcja układu do pomiaru wydłużeń próbek w podwyższonych temperaturach z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych przeznaczonych do pracy w temperaturze pokojowej. Konstrukcja zawiera rurki umieszczone współśrodkowo jedna w drugiej z wykorzystaniem obejmy, pozwalając na wydłużenie bazy pomiarowej próbki i pomiar poza piecem w warunkach temperatury pokojowej. Rurka utrzymywana jest w pionowym położeniu przez prowadnicę zamontowaną rozłącznie na cięgnie za pośrednictwem prowadnicy i jej zaczepu.

Przedmiot wzoru użytkowego przedstawiono na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia piec z próbką osiowosymetryczną, która ma zostać poddana np. procesowi jednoosiowego rozciągania monotonicznego, pełzania lub zmęczenia w podwyższonej temperaturze, fig. 2 przedstawia sposób zamocowania obejmy górnej wewnętrznej wraz z ostrzem w górnej granicy części pomiarowej próbki, fig. 3 pokazuje sposób ustalenia układu: rurka - prowadnica - cięgno, fig. 4 przedstawia obejmę zewnętrzną górną, zaś fig. 5 pokazuje przegubowe połączenie rurki cieńszej oraz obejmy wahliwej.

Przykład wykonania pokazano na rysunku według fig. 1 gdzie przedstawiono piec 1 z próbką osiowosymetryczną 2, która ma zostać poddana np. procesowi jednoosiowego rozciągania monotonicznego, pełzania lub zmęczenia w podwyższonej temperaturze.

Próbka jest zamontowana w cięgnach 3 wykonanych z materiału żarowytrzymałego, których końce pośrednio zaciśnięte są w szczękach maszyny wytrzymałościowej.

Położenie układu obejma wewnętrzna górna 4 - ostrze 5 - próbka 2 ustalone jest w ten sposób, że ostrze 5 znajduje się dokładnie w górnej granicy bazy pomiarowej próbki (fig. 2). Zostało ono połączone rozłącznie za pomocą wkrętów 6 z obejmą wewnętrzną górną 4, osadzoną na ceramicznej rurce cieńszej 7. Sama obejma może być zamontowana na rurce na stałe np. za pomocą kleju żaroodpornego i zabezpieczona wkrętem 8. Ostrze utrzymywane jest w opisywanym położeniu dzięki sprężynie 9 „obejmującej” owal próbki i dociskającej je do powierzchni próbki przy wykorzystaniu trzpienia 10.

Położenie układu obejma wewnętrzna dolna 11 - ostrze 5 - próbka 2 w dolnej granicy bazy pomiarowej próbki ustalane jest w analogiczny sposób, przy czym obejma dolna 11 osadzona jest na ceramicznej rurce 12 większej średnicy. Należy zwrócić uwagę, że ostrza 5 w obu obejmach 4 i 11 są identyczne. Rurki 7 i 12 są umieszczone jedna w drugiej zaś ich średnice dobrano tak, że mają one możliwość swobodnego przesuwania się względem siebie wzdłuż wspólnej osi. Warto przy tym podkreślić, że materiał rurek charakteryzuje się dużą sztywnością na rozciąganie i zginanie nawet w bardzo wysokich temperaturach oraz znikomą rozszerzalnością termiczną. Zastosowanie wspomnianego układu rurek współśrodkowych jest znamienną cechą proponowanego rozwiązania, dzięki któremu wydłużenie bazy pomiarowej próbki znajdującej się w warunkach wysokotemperaturowych może być mierzone poza piecem 1 tj. w warunkach temperatury pokojowej.

Kolejną znamienną cechą proponowanego rozwiązania jest sposób stabilizacji rurki 12 względem osi układu cięgno 3 - próbka 2 co przedstawiono szczegółowo na rysunku 3. Wspomniana rurka utrzymywana jest w pionowym położeniu dzięki korpusowi prowadnicy 13 oraz zaczepowi 14.

Korpus oraz zaczep są zamocowane rozłącznie na cięgnie 3 za pośrednictwem wkrętów 15. Utrzymanie prowadnicy w konkretnym położeniu na cięgnie realizowane jest dzięki siłom tarcia pomiędzy powierzchniami cięgna i prowadnicy. Rurka 12 umieszczona jest w otworze prowadnicy z lekkim luzem promieniowym. Pionowy przesuw rurki względem prowadnicy jest tym samym swobodny. Dodatkowo w celu minimalizacji tarcia pomiędzy powierzchnią rurki i ścianką otworu prowadnicy można wykorzystać środek smarny. W przypadku gdy ruchomym uchwytem maszyny wytrzymałościowej jest uchwyt górny wspomniane przemieszczenia są minimalne i wynikają jedynie z rozszerzalności temperaturowej materiału próbki i cięgna. Jeżeli zaś ruchomym uchwytem jest uchwyt dolny wówczas przemieszczenia te są porównywalne z wydłużeniem bazy pomiarowej próbki. Przed przystąpieniem

Claims (1)

1. do badań położenie korpusu prowadnicy 13 i zaczepu 14 względem cięgna 3 należy ustalić tak aby osie rurek, oś symetrii prowadnicy oraz oś cięgna znalazły się w jednej płaszczyźnie. Znamiennym dla proponowanego rozwiązania jest także sam sposób pomiaru wydłużenia bazy pomiarowej za pośrednictwem dowolnego czujnika przemieszczeń np. ekstensometru co wiąże się z wykorzystaniem specjalnych elementów w postaci obejmy zewnętrznej górnej 16 oraz obejmy wah-liwej 17. Należy zwrócić uwagę, że w przypadku gdy próbka 2 będzie rozciągana końce rurek 7 i 12 znajdujące się na zewnątrz pieca będą zbliżać się do siebie. W takim przypadku chcąc dokonać pomiaru można by skorzystać np. z ekstensometru pozwalającego na pomiar wydłużenia (skrócenia) przy ściskaniu. W większości przypadków zakresy pomiarowe ekstensometrów są znacznie mniejsze w przypadku ściskania niż rozciągania co może stanowić poważne utrudnienie jeżeli np. prowadzimy badania w wysokich temperaturach gdzie odkształcenia mogą być bardzo duże. Proponowane rozwiązanie pozwala na wykorzystanie ekstensometru osiowego, którego zakres pomiarowy przy rozciąganiu jest znacznie większy niż przy ściskaniu. Obejma zewnętrzna górna 16 zamontowana jest na rurce 12 np. za pomocą kleju i zabezpieczona wkrętem 18 (fig. 4). Kształt tej obejmy przypomina ceownik, którego dolna półka przygotowana jest do zamocowania jednego z ramion ekstensometru. Drugie ramię wspomnianego ekstensometru montowane jest do obejmy wahliwej 17. W rezultacie obejma 17 i dolna pólka obejmy 16 w trakcie rozciągania próbki 2 będą oddalać się od siebie, przy czym wartość tego przemieszczenia będzie odpowiadać wartości wydłużenia bazy pomiarowej próbki. Należy podkreślić, że o ile obejma 16 zamocowana jest na rurce 0 większej średnicy nieruchomo, o tyle obejma 17 stanowi swego rodzaju przegubowe połączenie 1 pozwala na swobodny obrót osi cieńszej rurki względem samej obejmy a tym samym względem ramienia ekstensometru. Szczegóły przegubowego zamocowania obejmy wahliwej 17 na rurce cieńszej 7 przedstawiono na rysunku według fig. 5. Rolę przegubu płaskiego pełnią tu krótka stalowa tulejka 19 osadzona na stałe na rurce cieńszej 7 i mająca możliwość obrotu na końcach specjalnych wkrętów 20. Sama tulejka 19 jest osadzona na stałe na cieńszej rurce np. za pomocą kleju. Rozstaw obejm 16 i 17 oraz długości rurek 7 i 12 mogą być dostosowane do bazy pomiarowej dowolnego ekstensometru. Tuleje górna 21 i dolna 22 stanowią wstępne zabezpieczenie przed napływem zimnego powietrza do wnętrza pieca. Jednocześnie tuleja górna 21 pozwala na zamontowanie trzech termopar 23 we wnętrzu pieca. Należy podkreślić, że pomiar przemieszczenia może być dokonywany nie koniecznie za pomocą ekstensometru ale za pomocą dowolnego czujnika (czujników) przemieszczeń co czyni proponowane rozwiązanie uniwersalnym. Zastrzeżenie ochronne Konstrukcja układu do pomiaru wydłużeń próbek w podwyższonych temperaturach z wykorzystaniem urządzeń pomiarowych przeznaczonych do pracy w temperaturze pokojowej, znamienna tym, że rurki (7) i (12) umieszczone są współśrodkowo jedna w drugiej pozwalając na wydłużenie bazy pomiarowej próbki i pomiar poza piecem w warunkach temperatury pokojowej (1) z wykorzystaniem obejmy (16) i (17), przy czym rurka (12) utrzymywana jest w pionowym położeniu przez prowadnicę (13) zamontowaną rozłącznie na cięgnie (3) za pośrednictwem prowadnicy (13) i jej zaczepu (14).