[go: up one dir, main page]

RU2794074C1 - Heating device for high-temperature tensile testing of samples - Google Patents

Heating device for high-temperature tensile testing of samples Download PDF

Info

Publication number
RU2794074C1
RU2794074C1 RU2022120101A RU2022120101A RU2794074C1 RU 2794074 C1 RU2794074 C1 RU 2794074C1 RU 2022120101 A RU2022120101 A RU 2022120101A RU 2022120101 A RU2022120101 A RU 2022120101A RU 2794074 C1 RU2794074 C1 RU 2794074C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical body
halves
hollow cylindrical
wall
inner shell
Prior art date
Application number
RU2022120101A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Шадрин
Ярослав Алексеевич Кожуховский
Original Assignee
Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2794074C1 publication Critical patent/RU2794074C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: technical physics.
SUBSTANCE: invention is related specifically to devices for high-temperature tensile testing of samples, and can be used to test specimens from various materials. The essence of the invention lies in the fact that the device is made in form of halves of a hollow cylindrical body formed by a perforated outer wall and an inner wall. Body halves are installed sequentially along the longitudinal axis. The device includes a lining with internal separators located perpendicular to the longitudinal axis of the heating device and designed to limit the heating zones, and is equipped with an additional inner shell and additional airgel thermal insulation that completely covers the outer surface of the lining. Radially oriented ribs are made on the outer surface of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell which are evenly spaced around the circumference. The double-circuit cooling system includes external and internal through annular channels communicated with the environment through the corresponding rows of holes in the covers of the housing halves.
EFFECT: creation of a heating device that allows to increase the performance of the device by reducing the overall dimensions and weight of the heating device, provided that the required temperature axial gradient is maintained along the working part of the sample of any geometric shape.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области технической физики, а именно к устройствам для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, и может быть использована для испытаний образцов как из металлических, так и неметаллических, например, керамических материалов.The invention relates to the field of technical physics, namely to devices for high-temperature tensile testing of samples, and can be used to test samples from both metallic and non-metallic, for example, ceramic materials.

Исследования прочностных характеристик образцов различной геометрической конфигурации, выполненных из металлических сплавов и керамических материалов, в процессе испытаний на растяжение являются необходимыми для формирования базы данных материалов. Однако процесс нагрева образцов из различных материалов имеет ряд технических сложностей, поскольку время нагрева образца до требуемой температуры с максимально допустимым температурным осевым градиентом вдоль образца обычно составляет значительную величину. Нагревательное устройство обладает значительными массой и габаритами, что исключает возможность его перемещения без специальных приспособлений. Поэтому актуальной задачей является совершенствование массовых и габаритных характеристик нагревательных устройств, а также сокращение времени нагрева образцов при сохранении необходимых температурных параметров.Studies of the strength characteristics of samples of various geometric configurations made of metal alloys and ceramic materials during tensile tests are necessary for the formation of a database of materials. However, the process of heating samples from various materials has a number of technical difficulties, since the time of heating the sample to the required temperature with the maximum allowable temperature gradient along the sample is usually significant. The heating device has a significant weight and dimensions, which excludes the possibility of its movement without special devices. Therefore, an urgent task is to improve the mass and overall characteristics of heating devices, as well as to reduce the heating time of samples while maintaining the required temperature parameters.

Известно устройство для термомеханических испытаний образцов на растяжение, выполненное в виде установленной на силовой раме теплоизолированной камеры, содержащей размещенные в камере опоры для испытуемого образца, систему нагрева и систему охлаждения (RU 2570103, 2015 г.). Известное техническое решение обеспечивает возможность проведения испытаний образцов при рабочей температуре до 1000°С.A device for thermomechanical tensile testing of samples is known, made in the form of a heat-insulated chamber mounted on a power frame, containing supports for the test sample placed in the chamber, a heating system and a cooling system (RU 2570103, 2015). Known technical solution provides the possibility of testing samples at operating temperatures up to 1000°C.

Известно нагревательное устройство для термомеханических испытаний образцов, выполненное в виде устанавливаемой в процессе испытаний на силовой раме камеры, содержащей размещенные в ней цилиндрический тепловой экран, охватывающий испытуемый образец, систему нагрева и систему охлаждения (RU 151088, 1961 г.). В известном техническом решении экран выполнен из полированного металла, обладающего высоким коэффициентом отражения, что обеспечивает эффективный нагрев испытуемого образца за счет лучистой энергии, выделяемой системой нагрева.A heating device for thermomechanical testing of samples is known, made in the form of a chamber installed during testing on a power frame, containing a cylindrical heat shield placed in it, covering the test sample, the heating system and the cooling system (RU 151088, 1961). In the well-known technical solution, the screen is made of polished metal with a high reflection coefficient, which ensures efficient heating of the test sample due to the radiant energy released by the heating system.

Известно нагревательное устройство для исследования прочностных свойств материалов на разрывных машинах, представляющее собой вакуумную печь, содержащую водоохлаждаемый цилиндрический корпус с размещенными в нем цилиндрической разъемной экранной изоляцией, выполненной в виде двух полуцилиндрических половин, и системой нагрева, выполненной в виде электронагревателей (RU 163919, 2016 г.). В известном техническом решении экранная изоляция представляет собой набор экранов, изготовленных из тугоплавких металлов. Во время нагрева и испытаний образцов при высоких температурах в вакууме лучистая энергия, излучаемая электронагревателями, отражается от экранной изоляции в рабочую зону.A heating device for studying the strength properties of materials on tensile machines is known, which is a vacuum furnace containing a water-cooled cylindrical body with cylindrical split screen insulation placed in it, made in the form of two semi-cylindrical halves, and a heating system made in the form of electric heaters (RU 163919, 2016 G.). In the well-known technical solution, screen insulation is a set of screens made of refractory metals. During heating and testing of samples at high temperatures in a vacuum, radiant energy emitted by electric heaters is reflected from the screen insulation into the working area.

Известные технические решения, указанные выше, реализуют в процессе испытаний схему с одной зоной нагрева. Существенным недостатком данной схемы является сложность регулирования температурного осевого градиента вдоль образца, поскольку тепловые потери через торцы нагревательного устройства при данной схеме нагрева приводят к значительному перепаду температур по длине образца, что снижает точность испытаний.The well-known technical solutions mentioned above implement a scheme with one heating zone during the testing process. A significant disadvantage of this scheme is the difficulty in controlling the temperature axial gradient along the sample, since heat losses through the ends of the heating device with this heating scheme lead to a significant temperature difference along the length of the sample, which reduces the accuracy of the tests.

Известно устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, содержащее полый цилиндрический корпус с глухими торцами и соосными отверстиями в торцах, выполненный в виде симметричных относительно продольной оси половин, шарнирно связанных между собой, активный и пассивный захваты, размещенные в соответствующих отверстиях верхнего и нижнего торцов цилиндрического корпуса и предназначенные для крепления испытуемого образца, теплоизоляционный экран, установленный на внутренних поверхностях половин цилиндрического корпуса и торцов, систему нагрева, установленную в полости, образованной половинами цилиндрического корпуса (US 5015825, 1991 г.). Известное техническое решение представляет собой нагревательное устройство в виде печи электрического сопротивления короткой длины, установленной между зажимами испытательной машины. Снижение тепловых потерь на торцах печи осуществляется за счет расположенного в корпусе внутреннего теплоизоляционного экрана, выполненного в виде керамической футеровки овального сечения, и дополнительной теплоизоляции, охватывающей футеровку и выполненной в виде матов из оксида алюминия низкой плотности, или диоксида циркония. Известное техническое решение реализует схему многозонного нагрева, причем регулирование температурных параметров в зонах нагрева осуществляется независимо относительно друг друга, что позволяет обеспечивать требуемый температурный осевой градиент по длине испытуемого образца. Размещение известного нагревательного устройства на раме испытательной машины возможно без изменения конструкции испытательной машины или конструкции захватов.A device for high-temperature tensile testing of samples is known, containing a hollow cylindrical body with blind ends and coaxial holes in the ends, made in the form of halves symmetrical about the longitudinal axis, hinged to each other, active and passive grippers placed in the corresponding holes of the upper and lower ends of the cylindrical body and intended for fastening the test sample, a heat-insulating screen installed on the inner surfaces of the halves of the cylindrical body and ends, a heating system installed in the cavity formed by the halves of the cylindrical body (US 5015825, 1991). A known technical solution is a heating device in the form of a short length electric resistance furnace installed between the clamps of the testing machine. Reducing heat losses at the ends of the furnace is carried out due to the internal heat-insulating screen located in the body, made in the form of an oval ceramic lining, and additional heat insulation covering the lining and made in the form of low-density aluminum oxide mats, or zirconium dioxide. The known technical solution implements a multi-zone heating scheme, and the temperature parameters in the heating zones are controlled independently relative to each other, which makes it possible to provide the required temperature axial gradient along the length of the test sample. Placing known heating device on the frame of the testing machine is possible without changing the design of the testing machine or the design of the grips.

Существенным недостатком известного технического решения являются ограниченные технические возможности, поскольку нагревательное устройство предназначено для испытаний коротких плоских образцов, а уменьшенные габаритные размеры устройства при недостаточно высоком уровне тепловой изоляции не обеспечивают значительного снижения тепловых потерь в процессе нагрева, что в результате значительно увеличивает время нагрева образца.A significant disadvantage of the known technical solution is limited technical capabilities, since the heating device is designed for testing short flat samples, and the reduced overall dimensions of the device with an insufficiently high level of thermal insulation do not provide a significant reduction in heat losses during heating, which as a result significantly increases the heating time of the sample.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и назначению к заявляемому техническому решению является нагревательное устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, содержащее полый цилиндрический корпус, образованный перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой и выполненный разъемным в виде двух половин, связанных между собой, верхнюю и нижнюю крышки, установленные на соответствующих торцах корпуса, и футеровку, выполненную разъемной, части которой установлены в полостях соответствующих половин цилиндрического корпуса, с центральными соосными отверстиями, выполненными в крышках и частях футеровки и предназначенными для размещения соответственно активного и пассивного захватов крепления испытуемого образца, трехзонную систему нагрева в виде секций электронагревателей, размещенных в соответствующих пазах, выполненных на внутренней поверхности частей футеровки, и двухконтурную систему охлаждения, выполненную в виде расположенных концентрично относительно продольной оси устройства внешнего сквозного кольцевого канала, ограниченного перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой цилиндрического корпуса и сообщенного с внешней средой через перфорацию внешней стенки цилиндрического корпуса и верхнюю и нижнюю крышки, и внутреннего сквозного кольцевого канала, сообщенного с внешней средой через верхнюю и нижнюю крышки (ttps://www.melytec.ru/production/mechanicaltest/vysokotemperaturnye-pechi/hto-15/). В известном техническом решении разъемный полый цилиндрический корпус выполнен в виде симметрично установленных относительно продольной оси половин корпуса, верхней и нижней крышек и установленной в полости половин корпуса футеровки. Внутренний сквозной кольцевой канал контура охлаждения образован внутренней стенкой корпуса и футеровкой, причем для обеспечения эффективного охлаждения поверхности внутренней стенки корпуса ширина внутреннего сквозного кольцевого канала увеличена. Футеровка представляет собой систему блоков, установленных в половинах корпуса и крышек. Известное техническое решение характеризуется значительными габаритными размерами и значительной массой нагревательного устройства, что требует применения специальных транспортировочных средств для установки устройства на раме испытательной машины и усложняет совмещение продольной оси нагревательного устройства с осью симметрии испытуемого образца. При этом блочное выполнение не обеспечивает изоляции зон нагрева с точки зрения конвективного и лучистого процессов теплообмена, что значительно затрудняет поддержание температурного осевого градиента по длине испытуемого образца в заданных пределах.The closest in terms of essential features and purpose to the claimed technical solution is a heating device for high-temperature tensile testing of samples, containing a hollow cylindrical body formed by a perforated outer wall and an inner wall and made detachable in the form of two interconnected halves, the upper and lower covers , installed on the corresponding ends of the body, and a lining made detachable, parts of which are installed in the cavities of the corresponding halves of the cylindrical body, with central coaxial holes made in the covers and parts of the lining and designed to accommodate, respectively, active and passive grippers for fastening the test sample, a three-zone heating system in the form of sections of electric heaters placed in the corresponding grooves made on the inner surface of the lining parts, and a double-circuit cooling system made in the form of an external through annular channel located concentrically relative to the longitudinal axis of the device, bounded by a perforated outer wall and the inner wall of the cylindrical body and communicated with the external environment through the perforation of the outer wall of the cylindrical body and the top and bottom covers, and the internal through annular channel communicated with the external environment through the top and bottom covers (ttps://www.melytec.ru/production/mechanicaltest/vysokotemperaturnye-pechi/hto-15/ ). In the known technical solution, the detachable hollow cylindrical body is made in the form of body halves symmetrically installed relative to the longitudinal axis, top and bottom covers, and a lining installed in the cavity of the body halves. The internal through annular channel of the cooling circuit is formed by the inner wall of the housing and the lining, and to ensure effective cooling of the surface of the inner wall of the housing, the width of the internal through annular channel is increased. The lining is a system of blocks installed in the halves of the body and covers. The known technical solution is characterized by significant overall dimensions and significant weight of the heating device, which requires the use of special transportation means to install the device on the frame of the testing machine and complicates the alignment of the longitudinal axis of the heating device with the axis of symmetry of the test sample. At the same time, the block design does not provide isolation of the heating zones from the point of view of convective and radiant heat transfer processes, which greatly complicates the maintenance of the temperature axial gradient along the length of the test sample within the specified limits.

Таким образом, существенным недостатком известного технического решения являются низкие эксплуатационные характеристики устройства.Thus, a significant drawback of the known technical solution is the low performance of the device.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в расширении арсенала технических средств, а именно в создании нагревательного устройства для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, позволяющего повысить эксплуатационные характеристики устройства.The technical problem solved by the claimed invention is to expand the arsenal of technical means, namely, to create a heating device for high-temperature tensile testing of specimens, which makes it possible to improve the performance of the device.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в реализации его назначения, то есть в создании нагревательного устройства для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, позволяющего обеспечить повышение эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения габаритных размеров и массы нагревательного устройства при условии поддержания требуемого температурного осевого градиента вдоль рабочей части образца в процессе испытаний путем исключения влияния конвективных и лучистых тепловых потоков за счет ограничения зон нагрева, уменьшения тепловых потерь и времени нагрева образца, и обеспечения эффективного охлаждения внешней поверхности устройства в процессе испытаний образцов любой геометрической формы.The technical result achieved by the implementation of the present invention consists in the implementation of its purpose, that is, in the creation of a heating device for high-temperature tensile testing of samples, which makes it possible to improve the performance of the device by reducing the overall dimensions and weight of the heating device, provided that the required temperature axial gradient is maintained along the working part of the sample during testing by eliminating the influence of convective and radiant heat fluxes by limiting the heating zones, reducing heat losses and heating time of the sample, and ensuring effective cooling of the outer surface of the device during testing of samples of any geometric shape.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в нагревательном устройстве для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, содержащем полый цилиндрический корпус, образованный перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой и выполненный разъемным в виде двух половин, связанных между собой, верхнюю и нижнюю крышки, установленные на соответствующих торцах корпуса, и футеровку, выполненную разъемной, части которой установлены в полостях соответствующих половин цилиндрического корпуса, с центральными соосными отверстиями, выполненными в крышках и частях футеровки и предназначенными для размещения соответственно активного и пассивного захватов крепления испытуемого образца, трехзонную систему нагрева в виде секций электронагревателей, размещенных в соответствующих пазах, выполненных на внутренней поверхности частей футеровки, и двухконтурную систему охлаждения, выполненную в виде расположенных концентрично относительно продольной оси устройства внешнего сквозного кольцевого канала, ограниченного перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой цилиндрического корпуса и сообщенного с внешней средой через перфорацию внешней стенки цилиндрического корпуса и верхнюю и нижнюю крышки, и внутреннего сквозного кольцевого канала, сообщенного с внешней средой через верхнюю и нижнюю крышки, согласно предлагаемому техническому решению половины полого цилиндрического корпуса установлены последовательно вдоль продольной оси нагревательного устройства, на обращенных друг к другу торцах половин корпуса выполнены фланцы, футеровка содержит внутренние перегородки, расположенные перпендикулярно продольной оси нагревательного устройства и предназначенные для ограничения зон нагрева, а нагревательное устройство снабжено дополнительной внутренней оболочкой с глухой донной частью и фланцем, расположенным в средней части оболочки, установленной в полости цилиндрического корпуса концентрично относительного внутренней стенки последнего, крышкой, расположенной на верхнем торце дополнительной внутренней оболочки, и дополнительной теплоизоляцией, выполненной из аэрогеля и размещенной на внутренней поверхности дополнительной внутренней оболочки и крышки последней и полностью охватывающей внешнюю поверхность частей футеровки, при этом фланец дополнительной внутренней оболочки, верхняя и нижняя крышки полого цилиндрического корпуса содержат по меньшей мере два ряда сквозных отверстий, а фланцы половин полого цилиндрического корпуса один ряд сквозных отверстий, причем отверстия расположены равномерно по окружности, а на наружной поверхности внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса, дополнительной внутренней оболочки и крышки последней выполнены радиально ориентированные ребра, расположенные равномерно по окружности между соответствующими отверстиями фланца дополнительной внутренней оболочки и фланцев половин полого цилиндрического корпуса, причем на наружной поверхности внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки ребра расположены вдоль продольной оси устройства, половины полого цилиндрического корпуса и дополнительная внутренняя оболочка связаны между собой при помощи соответствующих фланцев, в глухой донной части дополнительной внутренней оболочки, ее крышке и внутренних перегородках футеровки выполнены сквозные центральные отверстия, соосные с центральными отверстиями в верхней и нижней крышках полого цилиндрического корпуса, части внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов контуров системы охлаждения, расположенные в верхней и нижней половинах цилиндрического корпуса, сообщены между собой при помощи соответствующих рядов отверстий в фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса, внутренний сквозной кольцевой канал ограничен соответственно стенкой дополнительной оболочки и внутренней стенкой половин полого цилиндрического корпуса, причем внешний и внутренний сквозные кольцевые каналы сообщены с окружающей средой каждый через соответствующий ряд соосных сквозных отверстий в верхней и нижней крышках.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a heating device for high-temperature tensile testing of samples containing a hollow cylindrical body formed by a perforated outer wall and an inner wall and made detachable in the form of two interconnected halves, the upper and lower covers mounted on the corresponding ends of the body, and a lining made detachable, parts of which are installed in the cavities of the corresponding halves of the cylindrical body, with central coaxial holes made in the covers and parts of the lining and designed to accommodate, respectively, active and passive grips for fastening the test sample, a three-zone heating system in the form of sections electric heaters placed in the corresponding grooves made on the inner surface of the lining parts, and a two-circuit cooling system made in the form of an external through annular channel located concentrically relative to the longitudinal axis of the device, bounded by a perforated outer wall and the inner wall of the cylindrical body and communicated with the external environment through the perforation of the outer the walls of the cylindrical body and the top and bottom covers, and the internal through annular channel communicated with the external environment through the top and bottom covers, according to the proposed technical solution, the halves of the hollow cylindrical body are installed sequentially along the longitudinal axis of the heating device, on the ends of the body halves facing each other are made flanges, the lining contains internal baffles located perpendicular to the longitudinal axis of the heating device and designed to limit the heating zones, and the heating device is equipped with an additional inner shell with a blind bottom and a flange located in the middle part of the shell installed in the cavity of the cylindrical body concentric relative to the inner wall of the latter , a cover located at the upper end of the additional inner shell, and additional thermal insulation made of airgel and placed on the inner surface of the additional inner shell and the cover of the last and completely covering the outer surface of the lining parts, while the flange of the additional inner shell, the upper and lower covers of the hollow cylindrical the housings contain at least two rows of through holes, and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body have one row of through holes, the holes being evenly distributed along the circumference, and on the outer surface of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, the additional inner shell and the cover of the latter, radially oriented ribs are made, located evenly around the circumference between the corresponding holes of the flange of the additional inner shell and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body, and on the outer surface of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell, the ribs are located along the longitudinal axis of the device, the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell are interconnected with the help of appropriate flanges, through central holes are made in the blind bottom part of the additional inner shell, its cover and internal partitions of the lining, coaxial with the central holes in the upper and lower covers of the hollow cylindrical body, parts of the outer and inner through annular channels of the cooling system circuits, located in the upper and lower halves of the cylindrical body are connected to each other by means of the corresponding rows of holes in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body, the internal through annular channel is limited, respectively, by the wall of the additional shell and the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, and the outer and inner through annular channels communicated with the environment each through a corresponding row of coaxial through holes in the top and bottom covers.

Существенность отличительных признаков технического решения подтверждается тем, что только совокупность всех конструктивных признаков, описывающая предлагаемое изобретение, позволяет обеспечить решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, а именно:The significance of the distinguishing features of the technical solution is confirmed by the fact that only the totality of all design features describing the invention makes it possible to provide a solution to the technical problem posed with the achievement of the claimed technical result, namely:

- установка половин полого цилиндрического корпуса последовательно вдоль продольной оси нагревательного устройства, выполнение на обращенных друг к другу торцах половин корпуса фланцев, снабжение нагревательного устройства дополнительной внутренней оболочкой с глухой донной частью и фланцем, расположенным в средней части оболочки, установленной в полости корпуса концентрично относительно внутренней стенки последнего, крышкой, расположенной на верхнем торце дополнительной внутренней оболочки, и дополнительной теплоизоляцией, выполненной из аэрогеля, размещенной на внутренней поверхности дополнительной внутренней оболочки и крышки последней и полностью охватывающей внешнюю поверхность частей футеровки, связь половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки между собой при помощи соответствующих фланцев позволяет уменьшить габаритные размеры и массу нагревательного устройства, снизить тепловые потери и сократить временя нагрева образца до требуемой температуры;- installation of halves of a hollow cylindrical body in series along the longitudinal axis of the heating device, making flanges on the ends of the body halves facing each other, supplying the heating device with an additional inner shell with a blind bottom and a flange located in the middle part of the shell installed in the body cavity concentrically relative to the inner walls of the latter, a cover located on the upper end of the additional inner shell, and additional thermal insulation made of airgel, placed on the inner surface of the additional inner shell and the cover of the last and completely covering the outer surface of the parts of the lining, connecting the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell to each other with the help of appropriate flanges, it allows to reduce the overall dimensions and weight of the heating device, reduce heat losses and reduce the time of heating the sample to the required temperature;

- выполнение в футеровке внутренних перегородок, расположенных перпендикулярно продольной оси нагревательного устройства и предназначенных для ограничения зон нагрева, выполнение в фланце дополнительной внутренней оболочки и фланцах половин полого цилиндрического корпуса, верхней и нижней крышках последнего по меньшей мере двух рядов, а в фланцах половин полого цилиндрического корпуса одного ряда сквозных отверстий, расположенных равномерно по окружности, выполнение на наружных поверхностях внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса, дополнительной внутренней оболочки и крышки последней радиально ориентированных ребер, расположенных равномерно по окружности между соответствующими отверстиями фланца дополнительной внутренней оболочки и фланцев половин полого цилиндрического корпуса, расположение ребер на наружных цилиндрических поверхностях внутренних стенок половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки вдоль продольной оси устройства, выполнение в глухой донной части дополнительной внутренней оболочки, ее крышке и внутренних перегородках футеровки сквозных центральных отверстий, соосных с центральными отверстиями в верхней и нижней крышках полого цилиндрического корпуса, сообщение частей внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов контуров системы охлаждения, расположенных в верхней и нижней половинах цилиндрического корпуса, между собой при помощи соответствующих рядов отверстий в фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса, ограничение внутреннего сквозного кольцевого канала соответственно стенкой дополнительной внутренней оболочки и внутренней стенкой половин полого цилиндрического корпуса, сообщение внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов с окружающей средой через соответствующие ряды сквозных отверстий в верхней и нижней крышках, обеспечивает поддержание требуемого температурного осевого градиента вдоль рабочей части образца в процессе испытаний путем исключения влияния конвективных и лучистых тепловых потоков за счет ограничения зон нагрева.- implementation in the lining of internal partitions located perpendicular to the longitudinal axis of the heating device and designed to limit the heating zones, the implementation in the flange of the additional inner shell and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body, the upper and lower covers of the last at least two rows, and in the flanges of the halves of the hollow cylindrical body of one row of through holes spaced evenly around the circumference, the execution on the outer surfaces of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, the additional inner shell and the cover of the last radially oriented ribs, located evenly along the circumference between the corresponding holes of the flange of the additional inner shell and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body, arrangement of ribs on the outer cylindrical surfaces of the inner walls of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell along the longitudinal axis of the device, the execution in the blind bottom part of the additional inner shell, its cover and internal partitions of the lining of through central holes coaxial with the central holes in the upper and lower covers of the hollow of the cylindrical body, communication of the parts of the outer and inner through annular channels of the cooling system circuits located in the upper and lower halves of the cylindrical body, with each other using the corresponding rows of holes in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body, limiting the internal through annular channel, respectively, by the wall of the additional the inner shell and the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, communication of the outer and inner through annular channels with the environment through the corresponding rows of through holes in the upper and lower covers, ensures the maintenance of the required temperature axial gradient along the working part of the sample during testing by eliminating the influence of convective and radiant heat flows by limiting the heating zones.

Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно:Significant features may develop and continue, namely:

- выполнение ребер, расположенных на цилиндрических поверхностях внутренней стенки полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки выполнены V-образными, с углом 30°…60° при вершине, при охватывании ветвей каждого ребра соответствующего сквозного отверстия в фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса, обеспечивает эффективное охлаждение внешней поверхности устройства в процессе испытаний образцов любой геометрической формы- the execution of the ribs located on the cylindrical surfaces of the inner wall of the hollow cylindrical body and the additional inner shell are made V-shaped, with an angle of 30° ... 60° at the top, while covering the branches of each rib of the corresponding through hole in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body , provides effective cooling of the outer surface of the device during testing of samples of any geometric shape

Изобретение поясняется следующим подробным описанием и иллюстрациями, где:The invention is illustrated by the following detailed description and illustrations, where:

- на фиг. 1 изображен общий вид устройства в изометрической проекции;- in Fig. 1 shows a general view of the device in isometric projection;

- на фиг. 2 изображен вид устройства снизу;- in Fig. 2 shows a bottom view of the device;

- на фиг. 3 изображен продольный разрез устройства;- in Fig. 3 shows a longitudinal section of the device;

- на фиг. 4 изображен поперечный разрез устройства.- in Fig. 4 shows a cross section of the device.

На фигурах приняты следующие обозначения:The following designations are used in the figures:

1 - верхняя половина корпуса;1 - upper half of the body;

2 - нижняя половина корпуса2 - lower half of the body

3 - верхняя крышка корпуса;3 - top case cover;

4 - нижняя крышка корпуса;4 - bottom case cover;

5 - центральное отверстие верхней крышки 3 корпуса;5 - the central hole of the top cover 3 of the housing;

6 - центральное отверстие нижней крышки 4 корпуса;6 - central hole of the bottom cover 4 of the housing;

7 - фланец верхней половины 1 корпуса;7 - flange of the upper half of body 1;

8 - фланец нижней половины 2 корпуса;8 - flange of the lower half of the 2nd body;

9 - внешняя перфорированная стенка корпуса;9 - outer perforated wall of the body;

10 - внутренняя стенка корпуса;10 - inner wall of the housing;

11 - дополнительная внутренняя оболочка;11 - additional inner shell;

12 - глухая донная часть дополнительной внутренней оболочки 11;12 - deaf bottom part of the additional inner shell 11;

13 - фланец дополнительной внутренней оболочки 11;13 - flange additional inner shell 11;

14 - крышка дополнительной внутренней оболочки 11;14 - cover of the additional inner shell 11;

15 - болтовое соединение фланцев 7, 8, 13;15 - bolted connection of flanges 7, 8, 13;

16 - ряды сквозных отверстий в крышках 3, 4;16 - rows of through holes in covers 3, 4;

17 - ряды сквозных отверстий в фланцах 7, 8, 13;17 - rows of through holes in flanges 7, 8, 13;

18 - футеровка;18 - lining;

19 - внутренние перегородки футеровки 18;19 - internal baffles lining 18;

20 - зоны нагрева;20 - heating zones;

21 - сквозные центральные отверстия в глухой донной части 12, крышке 14 и внутренних перегородках 19;21 - through central holes in the blind bottom part 12, cover 14 and internal partitions 19;

22 - дополнительная теплоизоляция;22 - additional thermal insulation;

23 - радиально ориентированные ребра;23 - radially oriented ribs;

24 - электронагреватели;24 - electric heaters;

25 - пазы футеровки 18;25 - lining grooves 18;

26 - токовыводы;26 - current leads;

27 - внешний сквозной кольцевой канал;27 - external through annular channel;

28 - внутренний сквозной кольцевой канал;28 - internal through annular channel;

29 - транспортировочные скобы;29 - shipping brackets;

30 - опоры.30 - supports.

Нагревательное устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение представляет собой разъемный полый цилиндрический корпус, включающий соответственно верхнюю и нижнюю половины 1 и 2, установленные последовательно вдоль продольной оси устройства, верхнюю крышку 3 и нижнюю крышку 4, расположенные на противоположных торцах половин 1 и 2, с выполненными в крышках 3 и 4 центральными соосными отверстиями 5 и 6, предназначенными для размещения соответственно активного и пассивного захватов крепления испытуемого образца (на чертеже не показаны). На обращенных друг к другу торцах половин 1 и 2 корпуса выполнены соответствующие фланцы 7 и 8 (см. фиг. 1, 3). Корпус нагревательного устройства образован частями внешней перфорированной стенки 9 и частями внутренней стенки 10 половин 1 и 2 корпуса. При этом нагревательное устройство снабжено дополнительной внутренней оболочкой 11, которая установлена в полости корпуса концентрично относительно внешней и внутренней стенок 9 и 10 половин 1 и 2 корпуса, выполнена неразъемной цилиндрической, содержащей глухую донную часть 12, фланец 13, расположенный в средней части дополнительной внутренней оболочки 11, и крышку 14, установленную на верхнем торце дополнительной внутренней оболочки 11. Половины 1 и 2 корпуса и дополнительная внутренняя оболочка 11 связаны между собой болтовым соединением 15 в соответствующих фланцах 7, 8 и 13 (см. фиг. 1, 2). В верхней крышке 3, нижней крышке 4 и фланцах 7, 8 и 13 выполнены по меньшей мере два ряда сквозных отверстий 16 и 17, расположенных равномерно по окружности (см фиг. 1, 2, 4). Конструктивные элементы корпуса изготовлены из жаростойкого и жаропрочного сплава, например, из сплава AISI304 или сплава 12Х18Н10Т. В полости корпуса концентрично относительно дополнительной внутренней оболочки 11 размещена футеровка 18, изготовленная из алюмосиликатного волокнистого материала низкой плотности и низкой теплопроводности, включающая внутренние перегородки 19, расположенные перпендикулярно продольной оси устройства и предназначенные для ограничения зон 20 нагрева. При этом в глухой донной части 12 дополнительной внутренней оболочки 11, в крышке 14 и внутренних перегородках 19 футеровки 18 выполнены сквозные центральные отверстия 21, соосные с центральными отверстиями 5 и 6 в верхней и нижней крышках 3 и 4 полого цилиндрического корпуса. На внутренней поверхности дополнительной внутренней оболочки 11 и внутренней поверхности крышки 14 размещена дополнительная теплоизоляция 22, выполненная из аэрогеля, обладающего низкой плотностью и сверхнизкой теплопроводностью, которая ниже, чем у воздуха, и полностью охватывающая внешнюю поверхность футеровки 18. На наружной поверхности внутренней стенки 10 половин 1 и 2 полого цилиндрического корпуса, на наружной поверхности дополнительной внутренней оболочки 11 и на наружной поверхности крышки 14 выполнены радиально ориентированные ребра 23, причем на наружной поверхности внутренней стенки 10 половин 1 и 2 полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки 11 радиально ориентированные ребра 23 расположены вдоль продольной оси устройства (см. фиг. 3). При этом последние расположены равномерно по окружности между соответствующими рядами сквозных отверстий 17 фланца 13 дополнительной внутренней оболочки 11 и фланцев 7 и 8 половин 1 и 2 полого цилиндрического корпуса. В частном случае радиально ориентированные ребра 23 могут быть выполнены V-образными, с углом 60° при вершине, при этом ветви каждого из них охватывают соответствующие ряды сквозных отверстий 17 (см. фиг. 4). Нагревательное устройство содержит трехзонную систему нагрева и двухконтурную систему охлаждения. Трехзонная система нагрева включает секции спиральных электронагревателей 24, изготовленные из жаростойкого материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, например, из сплава GS SY или сплава Х23Ю5Т, уложенные в окружном относительно продольной оси нагревательного устройства направлении в соответствующих пазах 25, выполненных на внутренней поверхности футеровки 18. При этом каждая зона нагрева включает по крайней мере два спиральных электронагревателя 24, каждый из которых электрически связан с источником питания (на чертеже не показан) через токовыводы 26, помещенные в соответствующие трубки, изготовленные из керамического электроизолирующего материала, например, из корундовой керамики с содержанием оксида алюминия 98%. Двухконтурная система охлаждения включает концентрично расположенные вдоль продольной оси устройства внешний сквозной кольцевой канал 27, ограниченный соответственно частями перфорированной внешней стенки 9 и внутренней стенки 10 частей 1 и 2 корпуса и сообщенный с внешней средой через перфорацию внешней стенки 9 и соответствующие ряды сквозных отверстий 16 в верхней и нижней крышках 3 и 4. Внутренний сквозной кольцевой канал 28 ограничен соответственно частями внутренней стенки 10 половин 1 и 2 корпуса и дополнительной внутренней оболочкой 11 и сообщен с внешней средой через центральные отверстия 5 и 6 в верхней и нижней крышках 3 и 4. При этом части внешнего сквозного кольцевого канала 27 и внутреннего сквозного кольцевого канала 28 системы охлаждения, расположенные в половинах 1 и 2 корпуса, сообщены между собой при помощи рядов сквозных отверстий 17 в фланцах 7, 8 соответственно верхней и нижней половин 1 и 2 корпуса и фланца 13 дополнительной внутренней оболочки 11 (см. фиг. 2, 4). На фланце 13 дополнительной внутренней оболочки 11 установлена транспортировочная скоба 29, а на нижней крышке 4 расположены опоры 30 (см. фиг. 1).The heating device for high-temperature tensile testing of samples is a split hollow cylindrical body, including, respectively, upper and lower halves 1 and 2, installed in series along the longitudinal axis of the device, top cover 3 and bottom cover 4, located at opposite ends of halves 1 and 2, with made in covers 3 and 4 with central coaxial holes 5 and 6, designed to accommodate, respectively, active and passive grips for fastening the test sample (not shown in the drawing). On facing each other, the ends of the halves 1 and 2 of the body are made corresponding flanges 7 and 8 (see Fig. 1, 3). The body of the heating device is formed by parts of the outer perforated wall 9 and parts of the inner wall 10 of the body halves 1 and 2. At the same time, the heating device is provided with an additional inner shell 11, which is installed in the cavity of the housing concentrically with respect to the outer and inner walls 9 and 10 of halves 1 and 2 of the housing, is made of an integral cylindrical containing a blind bottom part 12, a flange 13 located in the middle part of the additional inner shell 11, and a cover 14 mounted on the upper end of the additional inner shell 11. Halves 1 and 2 of the body and the additional inner shell 11 are interconnected by a bolted connection 15 in the corresponding flanges 7, 8 and 13 (see Fig. 1, 2). In the top cover 3, the bottom cover 4 and the flanges 7, 8 and 13, at least two rows of through holes 16 and 17 are made, spaced evenly around the circumference (see Fig. 1, 2, 4). The structural elements of the body are made of heat-resistant and heat-resistant alloy, for example, AISI304 alloy or 12X18H10T alloy. In the body cavity, concentrically with respect to the additional inner shell 11, a lining 18 is placed, made of aluminosilicate fibrous material of low density and low thermal conductivity, including internal partitions 19 located perpendicular to the longitudinal axis of the device and designed to limit heating zones 20. At the same time, in the blind bottom part 12 of the additional inner shell 11, in the cover 14 and the internal partitions 19 of the lining 18, through central holes 21 are made, coaxial with the central holes 5 and 6 in the upper and lower covers 3 and 4 of the hollow cylindrical body. On the inner surface of the additional inner shell 11 and the inner surface of the lid 14 there is an additional thermal insulation 22, made of airgel, which has a low density and ultra-low thermal conductivity, which is lower than that of air, and completely covers the outer surface of the lining 18. On the outer surface of the inner wall there are 10 halves 1 and 2 of the hollow cylindrical body, on the outer surface of the additional inner shell 11 and on the outer surface of the cover 14, radially oriented ribs 23 are made, and on the outer surface of the inner wall 10 of the halves 1 and 2 of the hollow cylindrical body and the additional inner shell 11, radially oriented ribs 23 are located along the longitudinal axis of the device (see Fig. 3). The latter are evenly spaced along the circumference between the respective rows of through holes 17 of the flange 13 of the additional inner shell 11 and the flanges 7 and 8 of the halves 1 and 2 of the hollow cylindrical body. In a particular case, the radially oriented ribs 23 can be made V-shaped, with an angle of 60° at the top, with the branches of each of them covering the corresponding rows of through holes 17 (see Fig. 4). The heating device contains a three-zone heating system and a two-circuit cooling system. The three-zone heating system includes sections of spiral electric heaters 24 made of a heat-resistant material with high electrical resistivity, for example, from GS SY alloy or Kh23Yu5T alloy, laid in the circumferential direction relative to the longitudinal axis of the heating device in the corresponding grooves 25 made on the inner surface of the lining 18. In this case, each heating zone includes at least two spiral electric heaters 24, each of which is electrically connected to a power source (not shown in the drawing) through current leads 26 placed in corresponding tubes made of ceramic electrically insulating material, for example, corundum ceramics containing aluminum oxide 98%. The double-circuit cooling system includes an external through annular channel 27 concentrically located along the longitudinal axis of the device, limited, respectively, by parts of the perforated outer wall 9 and the inner wall 10 of parts 1 and 2 of the body and communicated with the external environment through the perforation of the outer wall 9 and the corresponding rows of through holes 16 in the upper and bottom covers 3 and 4. The internal through annular channel 28 is limited, respectively, by parts of the inner wall 10 of halves 1 and 2 of the body and an additional inner shell 11 and communicates with the external environment through the central holes 5 and 6 in the upper and lower covers 3 and 4. parts of the outer through annular channel 27 and the inner through annular channel 28 of the cooling system, located in the halves 1 and 2 of the housing, are interconnected by means of rows of through holes 17 in the flanges 7, 8, respectively, of the upper and lower halves 1 and 2 of the housing and the flange 13 of the additional inner shell 11 (see Fig. 2, 4). A transport bracket 29 is installed on the flange 13 of the additional inner shell 11, and supports 30 are located on the bottom cover 4 (see Fig. 1).

Нагревательное устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение работает следующим образом.Heating device for high-temperature tensile testing of specimens operates as follows.

Нагревательное устройство при помощи транспортировочных скоб 29 вручную устанавливают опорами 30 на раме испытательной машины (на чертеже не показана), испытуемый образец любой геометрической формы (на чертеже не показан) закрепляют в захватах, тяги которых устанавливают в соответствующих центральных отверстиях 5 и 6 верхней и нижней крышек 3 и 4 корпуса, сквозных центральных отверстиях 21 соответственно в глухой донной части 12, крышке 14 и внутренних перегородках 19 футеровки 18, размещая испытуемый образец в соответствующих зонах 20 нагрева. Совмещают продольную ось и геометрический центр устройства с осью симметрии и центром образца, через токовыводы 26 подключают секции спиральных электронагревателей 24 к источнику питания и осуществляют нагружение образца растягивающей (сжимающей, растягивающей и сжимающей) нагрузкой. При этом регулирование температуры спиральных электронагревателей 24 осуществляют по независимым программам. Для обеспечения требуемого температурного осевого градиента вдоль рабочей части образца любой геометрической формы, при температуре наружной поверхности образца в его рабочей части не ниже 1200°С, реализуются три зоны 20 нагрева: центральная зона нагрева рабочей части образца, и две зоны нагрева периферийных частей образца и переходников (на чертежах не показаны), при помощи которых осуществляется интеграция образца в тяги захватов. Минимальное время нагрева центральной части образца до требуемой температуры с соответствующим температурным осевым градиентом вдоль основной части образца обеспечивается за счет малых габаритов нагревательного устройства, характеризующегося минимальным рабочим объемом, в пределах которого нагревательные элементы расположены максимально близко в радиальном направлении относительно продольной оси устройства, а также за счет существенного снижения тепловых потерь за счет применения на всей внешней поверхности футеровки 18 дополнительной теплоизоляции 22 из аэрогеля. В процессе испытаний внутренние перегородки 19 футеровки 18 обеспечивают изоляцию зон 20 нагрева спиральных электронагревателей 24, что позволяет исключить тепловое воздействие нагревательных элементов, принадлежащих периферийным зонам нагрева, на рабочую часть образца посредством излучения и конвекции, а также предотвратить взаимное тепловое влияние излучением и конвекцией в системе секций спиральных электронагревателей 24. Циркуляция воздуха по внутреннему сквозному кольцевому каналу 28 осуществляется через центральные отверстия 5, 6 в верхней и нижней крышках 3 и 4 и через ряды сквозных отверстий 17 фланца 13 дополнительной внутренней оболочки 11. Эффективное конвективное охлаждение поверхности внешней перфорированной стенки 9 половин 1 и 2 корпуса нагревательного устройства до температуры меньше 50°С обеспечивается внешним сквозным кольцевым каналом 27, циркуляция воздуха по которому осуществляется через ряды сквозных отверстий 16 в верхней и нижней крышках 3 и 4, ряды сквозных отверстий 17 в фланцах 7 и 8 верхней и нижней половин 1 и 2 корпуса и в фланце 13 дополнительной внутренней оболочки 11. Наличие перфорации на внешней стенке 9 способствует подсасыванию окружающего воздуха в внешний сквозной кольцевой канал 27. Конвективное охлаждение наружной поверхности дополнительной внутренней оболочки 11 нагревательного устройства обеспечивается внутренним сквозным кольцевым каналом 28, циркуляция воздуха по которому осуществляется через центральные отверстия 5, 6 верхней и нижней крышек 3 и 4 и ряды сквозных отверстий 17 в фланце 13 дополнительной внутренней оболочки 11. В процессе нагрева образца охлаждающий воздух при движении по внешнему сквозному кольцевому каналу 27 и внутреннему сквозному кольцевому каналу 28 омывает радиальные ребра 23 на наружной поверхности внутренней стенки 10 половин 1 и 2 полого цилиндрического корпуса, на наружной поверхности дополнительной внутренней оболочки 11 и на наружной поверхности крышки 14. Наличие радиальных ребер 23 способствует интенсификации конвективного процесса теплоотдачи от соответствующих деталей нагревательного устройства в окружающую среду. Измерение температуры рабочей части испытуемого образца и его периферийных частей осуществляется при помощи хромель алюмелевых термопар (на чертеже не показаны).The heating device with the help of transport brackets 29 is manually installed by supports 30 on the frame of the testing machine (not shown in the drawing), the test sample of any geometric shape (not shown in the drawing) is fixed in the grips, the rods of which are installed in the corresponding central holes 5 and 6 of the upper and lower covers 3 and 4 of the body, through central holes 21, respectively, in the blind bottom part 12, the cover 14 and the internal partitions 19 of the lining 18, placing the test sample in the respective heating zones 20. The longitudinal axis and the geometric center of the device are aligned with the axis of symmetry and the center of the sample, sections of spiral electric heaters 24 are connected to the power source through current leads 26, and the sample is loaded with a tensile (compressive, tensile and compressive) load. At the same time, the temperature control of the spiral electric heaters 24 is carried out according to independent programs. To ensure the required temperature axial gradient along the working part of the sample of any geometric shape, at a temperature of the outer surface of the sample in its working part not lower than 1200°C, three heating zones 20 are implemented: the central heating zone of the working part of the sample, and two heating zones of the peripheral parts of the sample and adapters (not shown in the drawings), with the help of which the sample is integrated into the gripper rods. The minimum heating time of the central part of the sample to the required temperature with the corresponding temperature axial gradient along the main part of the sample is provided due to the small dimensions of the heating device, which is characterized by a minimum working volume, within which the heating elements are located as close as possible in the radial direction relative to the longitudinal axis of the device, as well as due to a significant reduction in heat losses due to the use of additional thermal insulation 22 from airgel on the entire outer surface of the lining 18. In the process of testing, the internal partitions 19 of the lining 18 provide isolation of the heating zones 20 of the spiral electric heaters 24, which makes it possible to exclude the thermal effect of the heating elements belonging to the peripheral heating zones on the working part of the sample through radiation and convection, and also to prevent the mutual thermal influence of radiation and convection in the system sections of spiral electric heaters 24. Air circulation through the internal through annular channel 28 is carried out through the central holes 5, 6 in the upper and lower covers 3 and 4 and through the rows of through holes 17 of the flange 13 of the additional inner shell 11. Efficient convective cooling of the surface of the outer perforated wall 9 halves 1 and 2 of the body of the heating device to a temperature of less than 50 ° C is provided by an external through annular channel 27, through which air is circulated through the rows of through holes 16 in the top and bottom covers 3 and 4, the rows of through holes 17 in the flanges 7 and 8 of the top and bottom halves 1 and 2 of the body and in the flange 13 of the additional inner shell 11. The presence of perforation on the outer wall 9 contributes to the suction of ambient air into the outer through annular channel 27. Convective cooling of the outer surface of the additional inner shell 11 of the heating device is provided by the internal through annular channel 28, air circulation through which it is carried out through the central holes 5, 6 of the upper and lower covers 3 and 4 and the rows of through holes 17 in the flange 13 of the additional inner shell 11. During the heating of the sample, the cooling air, when moving through the outer through annular channel 27 and the inner through annular channel 28, washes radial ribs 23 on the outer surface of the inner wall 10 of halves 1 and 2 of the hollow cylindrical body, on the outer surface of the additional inner shell 11 and on the outer surface of the cover 14. The presence of radial ribs 23 contributes to the intensification of the convective process of heat transfer from the corresponding parts of the heating device to the environment. Measurement of the temperature of the working part of the test sample and its peripheral parts is carried out using chromel-alumel thermocouples (not shown in the drawing).

Таким образом, установка половин полого цилиндрического корпуса последовательно вдоль продольной оси нагревательного устройства, снабжение нагревательного устройства дополнительной внутренней оболочкой с фланцем, расположенным в средней части оболочки, установленной в полости корпуса концентрично относительно внутренней стенки последнего, и дополнительной теплоизоляцией, выполненной из аэрогеля, полностью охватывающей внешнюю поверхность частей футеровки, связь половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки между собой при помощи соответствующих фланцев, выполнение в футеровке внутренних перегородок, расположенных перпендикулярно продольной оси нагревательного устройства и предназначенных для ограничения зон нагрева, выполнение в фланце дополнительной внутренней оболочки и фланцах половин полого цилиндрического корпуса, верхней и нижней крышках последнего соответствующих рядов сквозных отверстий, расположенных равномерно по окружности, выполнение на наружных поверхностях внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса, дополнительной внутренней оболочки радиально ориентированных ребер, расположенных равномерно по окружности между соответствующими отверстиями фланца дополнительной внутренней оболочки и фланцев половин полого цилиндрического корпуса, расположение ребер на наружных цилиндрических поверхностях внутренних стенок половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки вдоль продольной оси устройства, сообщение частей внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов контуров системы охлаждения, расположенных в верхней и нижней половинах цилиндрического корпуса, между собой при помощи соответствующих рядов отверстий в фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса, ограничение внутреннего сквозного кольцевого канала соответственно стенкой дополнительной оболочки и внутренней стенкой половин полого цилиндрического корпуса, ограничение внутреннего сквозного кольцевого канала стенкой дополнительной оболочки и внутренней стенкой половин полого цилиндрического корпуса, и сообщение внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов с окружающей средой через соответствующие ряды соосных сквозных отверстий в верхней и нижней крышках обеспечивает создание нагревательного устройства для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, позволяющего повысить эксплуатационные характеристики устройства за счет уменьшения габаритных размеров и массы нагревательного устройства при условии поддержания требуемого температурного осевого градиента вдоль рабочей части образца в процессе испытаний путем исключения влияния конвективных и лучистых тепловых потоков за счет ограничения зон нагрева, уменьшения тепловых потерь и времени нагрева образца, и обеспечить эффективное охлаждение внешней поверхности устройства в процессе испытаний образцов любой геометрической формы.Thus, the installation of the halves of the hollow cylindrical body in series along the longitudinal axis of the heating device, the supply of the heating device with an additional inner shell with a flange located in the middle part of the shell, installed in the cavity of the shell concentrically with respect to the inner wall of the latter, and with additional thermal insulation made of airgel, completely enclosing the outer surface of the parts of the lining, the connection of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell with each other using the corresponding flanges, the implementation in the lining of internal partitions located perpendicular to the longitudinal axis of the heating device and designed to limit the heating zones, the implementation in the flange of the additional inner shell and the flanges of the halves of the hollow of the cylindrical body, the upper and lower covers of the last corresponding rows of through holes spaced evenly around the circumference, the execution on the outer surfaces of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, the additional inner shell of radially oriented ribs located evenly around the circumference between the corresponding holes of the flange of the additional inner shell and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body, the location of the ribs on the outer cylindrical surfaces of the inner walls of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell along the longitudinal axis of the device, communication of the parts of the outer and inner through annular channels of the cooling system circuits located in the upper and lower halves of the cylindrical body, with each other using corresponding rows of holes in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body, limiting the internal through annular channel, respectively, by the wall of the additional shell and the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, limiting the internal through annular channel by the wall of the additional shell and the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, and communication of the outer and internal through annular channels with the environment through the corresponding rows of coaxial through holes in the top and bottom covers provides for the creation of a heating device for high-temperature tensile testing of samples, which makes it possible to increase the performance of the device by reducing the overall dimensions and weight of the heating device, provided that the required temperature axial gradient along the working part of the sample during testing by eliminating the influence of convective and radiant heat fluxes by limiting the heating zones, reducing heat losses and heating time of the sample, and ensuring effective cooling of the outer surface of the device during testing of samples of any geometric shape.

Claims (2)

1. Нагревательное устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение, содержащее полый цилиндрический корпус, образованный перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой и выполненный разъемным в виде двух половин, связанных между собой, верхнюю и нижнюю крышки, установленные на соответствующих торцах корпуса, и футеровку, выполненную разъемной, части которой установлены в полостях соответствующих половин цилиндрического корпуса, с центральными соосными отверстиями, выполненными в крышках и частях футеровки и предназначенными для размещения соответственно активного и пассивного захватов крепления испытуемого образца, трехзонную систему нагрева в виде секций электронагревателей, размещенных в соответствующих пазах, выполненных на внутренней поверхности частей футеровки, и двухконтурную систему охлаждения, выполненную в виде расположенных концентрично относительно продольной оси устройства внешнего сквозного кольцевого канала, ограниченного перфорированной внешней стенкой и внутренней стенкой цилиндрического корпуса и сообщенного с внешней средой через перфорацию внешней стенки цилиндрического корпуса и верхнюю и нижнюю крышки, и внутреннего сквозного кольцевого канала, сообщенного с внешней средой через верхнюю и нижнюю крышки, отличающееся тем, что половины полого цилиндрического корпуса установлены последовательно вдоль продольной оси нагревательного устройства, на обращенных друг к другу торцах половин корпуса выполнены фланцы, футеровка содержит внутренние перегородки, расположенные перпендикулярно продольной оси нагревательного устройства и предназначенные для ограничения зон нагрева, а нагревательное устройство снабжено дополнительной внутренней оболочкой с глухой донной частью и фланцем, расположенным в средней части оболочки, установленной в полости цилиндрического корпуса концентрично относительно внутренней стенки последнего, крышкой, расположенной на верхнем торце дополнительной внутренней оболочки, и дополнительной теплоизоляцией, выполненной из аэрогеля и размещенной на внутренней поверхности дополнительной внутренней оболочки и крышки последней и полностью охватывающей внешнюю поверхность частей футеровки, при этом фланец дополнительной внутренней оболочки, верхняя и нижняя крышки полого цилиндрического корпуса содержат по меньшей мере два ряда сквозных отверстий, а фланцы половин полого цилиндрического корпуса - один ряд сквозных отверстий, причем отверстия расположены равномерно по окружности, а на наружной поверхности внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса, дополнительной внутренней оболочки и крышки последней выполнены радиально ориентированные ребра, расположенные равномерно по окружности между соответствующими отверстиями фланца дополнительной внутренней оболочки и фланцев половин полого цилиндрического корпуса, причем на наружной поверхности внутренней стенки половин полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки ребра расположены вдоль продольной оси устройства, половины полого цилиндрического корпуса и дополнительная внутренняя оболочка связаны между собой при помощи соответствующих фланцев, в глухой донной части дополнительной внутренней оболочки, ее крышке и внутренних перегородках футеровки выполнены сквозные центральные отверстия, соосные с центральными отверстиями в верхней и нижней крышках полого цилиндрического корпуса, части внешнего и внутреннего сквозных кольцевых каналов контуров системы охлаждения, расположенные в верхней и нижней половинах цилиндрического корпуса, сообщены между собой при помощи соответствующих рядов отверстий во фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса, внутренний сквозной кольцевой канал ограничен соответственно стенкой дополнительной оболочки и внутренней стенкой половин полого цилиндрического корпуса, причем внешний и внутренний сквозные кольцевые каналы сообщены с окружающей средой каждый через соответствующий ряд соосных сквозных отверстий в верхней и нижней крышках.1. A heating device for high-temperature tensile testing of samples, containing a hollow cylindrical body formed by a perforated outer wall and an inner wall and made detachable in the form of two halves connected to each other, upper and lower covers mounted on the corresponding ends of the body, and a lining made detachable, parts of which are installed in the cavities of the corresponding halves of the cylindrical body, with central coaxial holes made in the covers and parts of the lining and designed to accommodate, respectively, active and passive grips for fastening the test sample, a three-zone heating system in the form of sections of electric heaters placed in the corresponding grooves, made on the inner surface of the lining parts, and a double-circuit cooling system made in the form of an external through annular channel arranged concentrically with respect to the longitudinal axis of the device, bounded by a perforated outer wall and the inner wall of the cylindrical body and communicated with the external environment through the perforation of the outer wall of the cylindrical body and the upper and lower covers , and an internal through annular channel communicated with the external environment through the top and bottom covers, characterized in that the halves of the hollow cylindrical body are installed sequentially along the longitudinal axis of the heating device, flanges are made on the ends of the body halves facing each other, the lining contains internal partitions located perpendicular to the longitudinal axis of the heating device and designed to limit the heating zones, and the heating device is equipped with an additional inner shell with a blank bottom part and a flange located in the middle part of the shell installed in the cavity of the cylindrical body concentrically relative to the inner wall of the latter, a cover located on the upper end of the additional inner shell, and additional thermal insulation made of airgel and placed on the inner surface of the additional inner shell and cover of the last and completely covering the outer surface of the parts of the lining, while the flange of the additional inner shell, the upper and lower covers of the hollow cylindrical body contain at least two rows of through holes, and the flanges of the halves of the hollow cylindrical body - one row of through holes, the holes being evenly spaced along the circumference, and on the outer surface of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, the additional inner shell and the cover of the latter, radially oriented ribs are made, spaced evenly along the circumference between the corresponding holes flange of the additional inner shell and flanges of the halves of the hollow cylindrical body, and on the outer surface of the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell, the ribs are located along the longitudinal axis of the device, the halves of the hollow cylindrical body and the additional inner shell are interconnected by means of corresponding flanges, in a blind the bottom part of the additional inner shell, its lid and internal partitions of the lining are made through central holes coaxial with the central holes in the upper and lower covers of the hollow cylindrical body, parts of the outer and inner through annular channels of the cooling system circuits located in the upper and lower halves of the cylindrical body, are connected to each other by means of corresponding rows of holes in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body, the internal through annular channel is limited, respectively, by the wall of the additional shell and the inner wall of the halves of the hollow cylindrical body, and the outer and inner through annular channels are each in communication with the environment through the corresponding a series of coaxial through holes in the top and bottom covers. 2. Нагревательное устройство для высокотемпературных испытаний образцов на растяжение по п. 1, отличающееся тем, что ребра, расположенные на цилиндрических поверхностях внутренней стенки полого цилиндрического корпуса и дополнительной внутренней оболочки, выполнены V-образными, с углом 30-60° при вершине, при этом ветви каждого ребра охватывают соответствующее сквозное отверстие во фланцах дополнительной внутренней оболочки и половин полого цилиндрического корпуса,2. A heating device for high-temperature tensile testing of samples according to claim 1, characterized in that the ribs located on the cylindrical surfaces of the inner wall of the hollow cylindrical body and the additional inner shell are V-shaped, with an angle of 30-60 ° at the top, with in this case, the branches of each rib cover the corresponding through hole in the flanges of the additional inner shell and halves of the hollow cylindrical body,
RU2022120101A 2022-07-22 Heating device for high-temperature tensile testing of samples RU2794074C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794074C1 true RU2794074C1 (en) 2023-04-11

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118858011A (en) * 2024-09-24 2024-10-29 陕西元弘实业有限公司 A controlled environment high temperature mechanical testing device and its use method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU151088A1 (en) * 1961-09-26 1961-11-30 Н.Г. Власов Machine for mechanical testing of samples during their heating
SU504131A1 (en) * 1974-03-29 1976-02-25 Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс Heating device for testing machine
SU796715A1 (en) * 1979-02-20 1981-01-15 Хабаровский политехнический институт Device for mechanical testing of specimens at heating and cooling
SU905704A1 (en) * 1980-06-16 1982-02-15 Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс Heater primarily for physical testing plants
SU1264043A1 (en) * 1984-08-16 1986-10-15 Уральский Филиал Всесоюзного Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского Device for mechanical heat tests of specimens
SU1758483A1 (en) * 1990-06-26 1992-08-30 Научно-исследовательский институт механики при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского Device for heating cylindrical tubular specimens
US20200300739A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-24 King Abdulaziz University Heating apparatus for material testing machine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU151088A1 (en) * 1961-09-26 1961-11-30 Н.Г. Власов Machine for mechanical testing of samples during their heating
SU504131A1 (en) * 1974-03-29 1976-02-25 Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс Heating device for testing machine
SU796715A1 (en) * 1979-02-20 1981-01-15 Хабаровский политехнический институт Device for mechanical testing of specimens at heating and cooling
SU905704A1 (en) * 1980-06-16 1982-02-15 Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Испытательных Машин,Приборов И Средств Измерения Масс Heater primarily for physical testing plants
SU1264043A1 (en) * 1984-08-16 1986-10-15 Уральский Филиал Всесоюзного Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнического Научно-Исследовательского Института Им.Ф.Э.Дзержинского Device for mechanical heat tests of specimens
SU1758483A1 (en) * 1990-06-26 1992-08-30 Научно-исследовательский институт механики при Нижегородском государственном университете им.Н.И.Лобачевского Device for heating cylindrical tubular specimens
US20200300739A1 (en) * 2019-03-21 2020-09-24 King Abdulaziz University Heating apparatus for material testing machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118858011A (en) * 2024-09-24 2024-10-29 陕西元弘实业有限公司 A controlled environment high temperature mechanical testing device and its use method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2966537A (en) High temperature furnace
US5128515A (en) Heating apparatus
TWI497023B (en) Vertical heat treatment apparatus and method for cooling the apparatus
US5676869A (en) Vertical heat treatment apparatus
US4348580A (en) Energy efficient furnace with movable end wall
US20110220089A1 (en) Vertical heat treatment apparatus and assembly of pressure detection system and temperature sensor
US3427011A (en) High pressure furnace
RU2794074C1 (en) Heating device for high-temperature tensile testing of samples
CN210070582U (en) Heating furnace body and semiconductor device
US20240088470A1 (en) Battery cell and module battery for high-temperature operating secondary battery
JPS6142388B2 (en)
CN103591793B (en) A kind of vacuum sintering furnace
US4101724A (en) Furnace conversion method and apparatus
GB1586033A (en) Apparatus for gas pressure bonding and hot isostatic pressing
JP2583503B2 (en) Heat treatment equipment
US4681995A (en) Heat pipe ring stacked assembly
US4885454A (en) High temperature furnace for oxidizing atmospheres
GB2263967A (en) Microwave furnace
US2044734A (en) Apparatus for stress relieving welded joints
CN222703848U (en) Temperature control device
CN118482585A (en) Temperature control device
US3285593A (en) Furnace heat shield
CN115078151A (en) Thermal fatigue test device and test method thereof
RU221301U1 (en) Heating device for capillaries made of molybdenum glass, sealed and filled with alkali metal
CN206094835U (en) A oven and rotary kiln system for being directed at series connection rotary kiln insulates against heat