Термовакуумная установка для проведения испытаний

 

Сущность изобретения: термовакуумная установка содержит негерметичный контейнер и устройство фиксации объектов испытаний с контейнером. Контейнер выполнен в виде прямоугольной емкости со стенками, усиленными ребрами жесткости. Устройство фиксации, выполнено в виде распорной штанги, установленной в распор между стенкой контейнера и объектом испытаний . Стенка контейнера перфорирована . Распорная штанга снабжена сменной опорной пятой, выполненной с комбинированным контактным диском. Пята снабжена центробежным конусом, выполненным с возможностью установки в отверстии перфорации . В контактном диске выполнена расточка, в которой установлена калибровочная контактная шайба, расточка, выполнена теплопроводной пастой. 5 з.п.ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 F 04 В 37/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922453/29 (22) 28.03.91 (46) 15.07.93. Бюл. № 26 (71) Ленинградский государственный технический университет (72) А, Г.Семенов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 537610, кл. F 04 В 37/14, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N. 1455044, кл, Е 04 В 37/08, 1988, Авторское свидетельство СССР

N . 580349, кл. F 04 В 37/08, 1975. (54) ТЕРМОВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ (57) Сущность изобретения; термовакуумная установка содержит негерметичный

Изобретение относится к термовакуумным установкам для проведения испытаний, научных экспериментов и некоторых технологических процессов и касается проблем теплообмена объекта испытаний в условиях вакуумной камеры.

Цель изобретения — расширение технико-эксплуатационных возможностей установки и повышение качества теплового взаимодействия объекта испытаний и теплового экрана.

На фиг.1 показан пример конструктивного выполнения термовакуумной устайовки для проведения испытаний; на фиг.2— фрагмент устройства, вариант распорной штанги с центровочным конусом; на фиг.3—

-фрагмент устройства, вариант распорной штанги.с контактным диском и калибровочной шайбой; на фиг.4 - фрагмент устройства,,, Я2„, 1827429А1 контейнер и устройство фиксации объектов испытаний с контейнером. Контейнер выполнен в виде прямоугольной емкости со стенками, усиленными ребрами жесткости.

Устройство фиксации выполнено в виде распорной штанги, установленной в распор между стенкой контейнера и объектом испытаний. Стенка контейнера перфорирована. Распорная штанга снабжена сменной опорной пятой, выполненной с комбинированным контактным диском. Пята снабжена центробежным конусом, выполненным с возможностью установки в отверстии перфорации. В контактном диске выполнена расточка, в которой установлена калибровочная контактная шайба, расточка, выполнена теплопроводной пастой. 5 з,п.ф-лы, 10 ил. вариант раслорной штанги с контактным диском и теплопроводной пастой; на фиг.5 показано устройство, аналогичное устройству по фиг.2 с отверстиями под конусы; на фиг.6 изображена схема фиксации объекта испытаний в контейнере на столе камеры, вариант с двумя теплоизолирующими распорными штангами; на фиг. 7 — то же, вариант с двумя теплоотводящими распорными штангами; на фиг.Я вЂ” то же, вариант с одной теплоотводящей распорной штангой; на фиг. 9 — то же, вариант с несколькими теплоотводящими параллельно установленными штангами; на фиг.10 — вариант с двумя распорными щтангами, ус;ановлен ными оппозитно и фиксирующими одновременно два объекта испытаний.

Термовакуумная установка для проведения испытаний содержит вакуумную каI

1827429 меру 1 со средствами ее откачки 2 и монтажным столом 3, На столе 3 съемно установлен негерметичный контейнер 4 для обьекта испытаний 5. Контейнер 4 представляет собой прямоугольную емкость — контейнер (параллелепипед) с крышкой 6 и стенками 7, усиленными ребрами жесткости 8 и снабженными средствами 9 их охлаждения и/или нагрева. В частности, средства 9 выполнены в видеЪмеевика, связанного шлангами 10, 11 через гермосоединения 12 с системой снабжения камеры 1 хладагентом и/или теплоносителем, Таким образом, емкость 4, являясь контейнером для размещения объекта испытаний 5, является также тепловым экраном. Негерметичность контейнера 4 обеспечивается, например, перфорацией — множеством сквозных отверстий 13 в стенках (стенке) 7 и, при необходимости, в крышке 6, Термовакуумная установка содержит также устройство фиксации объектов испытаний 5 в контейнере 4 и тепловой мост для связи объекта 5 с контейнером 4. При этом устройство фиксации и тепловой мост конструктивно объединены в одно иэделие, представляющее собой две (см,фиг. 1, 6, 10), одну (см.фиг,Я / или несколько (см.фиг.9) распорных штанг 14, устанавливаемых (при монтаже объекта 5) враспор в контейнере 4 между объектом 5 и стенками 7 контейнера

4. Расположенные на концах штанги 14 опорные пяты 15 могут, в общем случае, иметь различную конфигурацию рабочей поверхности, т.е. со стороны, противоположной паре 16 "винт-гайка", в зависимости от конкретных задач (минимум, максимум или определенное промежуточное значение теплостоков через устройство фиксации объекта 5), В предпочтительном варианте устройства термовакуумной установки каждая штанга 14 выполнена со сменными пятами

15, набор которых включает в себя; пяты 17(см.фиг. 2, 5, 6) с центровочными конусами, соответствующими по крайней мере части отверстий 13 или отверстий 18, специально предусмотренных на внутренних поверхностях стенок 7; пяты 19 (cM.ôèã. 3, 4) с комбинированными контактными дисками с внутренней расточкой 20 под калибровочную контактную шайбу 21 диаметром d (т,е, с определенной, известной, "гарантированной" площадью контакта) и/или теплоправодную пасту 22 (см.фиг,4); глубина расточки 20 меньше толщины контактной шайбы 21, Минимальное количество сменных пят

15 — по две однотипных на.одну штангу 14.

50 и повышение качества контакта объекта 5 со столом 3 через стенку 7 (усилие и равномерность прижатия).

В варианте на фиг.10 посредством двух оппоэитно установленных враспор штанг 14 зафиксировано сразу дв- объекта 5, при этом каждая из штанг 14 находится в контакте с одним иэ объектов 5, а объекты 5 плотно прижаты друг к другу и-ротивоположными стенками.

Описанное многообразие вариантов охарактеризовано обобщающими конструктивными признаками; Возможны и другие варианты конструктивного исполнения устройства в рамках формулы изобретения..

Устройство работает следующим образом.

Объект 5(см.фиг.1) устанавливают вместе со штангами 14 в контейнер 4 (при открытой крышке 6) и, посредством пар 16 (см.фиг.2-7), с усилием Р (см.фиг,6. 7) фиксируют, При этом

При необходимости электрической связи объекта 5 с системой управления и/или измерения используется кабель 23.

Для усиления жесткости контейнера 4 при монтаже объекта 5 и штанг 14 крышка 6 может быть выполнена составной (не показано) или с технологическими окнами 24, достаточными для доступа инструмента к парам 16.

"0 Описанное устройство допускает различные комбинации элементов (варианты фиксации объекта 5 в контейнере 4), Так, в варианте на фиг.6 объект 5 в контейнере 4 зафиксирован посредством

"5 двух оппозитно расположенных штанг 14 с минимально возможной для данного устройства контактной тепловой связью с контейнером 4, Б варианте на фиг.7 обьект 5 зафиксирован в кон гейнере 4 также посред20 ством двух оппозитно расположенных штанг

14, но с пятами 19, обеспечивающими максимальную или определенную промежуточную контактную тепловуlo связь с контейнером 4. . В варианте на фиг,8 предусмотрена всего одна штанга 14 с пятами 19, обеспечивающая не только развитую кондуктивную тепловую связь стенки объекта 5 со стенкой контейнера

4, но и., одновременно, надежный контакт противоположной стенки объекта 5 с термо30 статируемым монтажным столом 3 через соответствующую стенку 7. Штанги 14 могут быть независимо или дополнительно установлены горизонтально(показано пунктиром на фиг.8, 9).

Вариант на фиг,9 отключается от предыдущего количеством штанг 14 — тепловых мостов, параллельная установка которых обусловливает пропорциональное увеличение суммарного теплового потока через них

1827429 объект 5 не контактирует непосредственно со стенками контейнера 4. При использовании пят 17 элементы устройства устанавливают таким образом, чтобы конусные их части вошли во взаимодействие с фасками отверстий 13 или 18 (см. фиг. 2, 5). а в случае использования пят 19 с шайбами 21 или пастой 22 выбирают, по воэможности, места опор без отверстий 13, 18. После описанных операций состыковывают злектроразъемы кабелем 23, закрывают крышку 6, устанавливают контейнер 4 на столе 3 (при открытой камере f) и присоединяют шланги 10. 11. Прй упомянутом выше варианте с недостаточной для усилия. Р жесткостью контейнера 4 ео снятой крышкой 6 последовательность. операций монтажа меняют: часть крышки 6 устанавливают до распора штанг 14 или выполняют их распор через окна 24.

После этого обеспечивают заданные условия для объекта испытаний 5 в камере 1: откачивают камеру средствами 2 и захолаживают (нагревают) контейнер 4, заполняясредства (змеевик) 9 и/или прокачивая через них хладагент(например, жидкий азот) или горячий воздух. За счет негерметичности (перфорации 13) полость контейнера 4 также вакуумиоуется, например до высокого вакуума(10 -10 Па), В варианте.с пятами 17 / см.фиг.2,5, 6/ объект 5 имеет минимальный контакт со стенками 7 и, следовательно, минимальную; практически нулевую тепловую кондуктивную связь со стенКами 7 и крышкой 6 kokтейнера 4 и в условиях высокого вакуума гарантируется только теплаобмен излучением — оиэл (см.фиг.б).

В варианте с пятами 19 и теплопроводной пастой 22 в расточке 20 (см.фиг.4) обеспечивается максимальная площадь контакта при данном диаметре пяты 19 и, соответственно, максимальный теплосток с обьекта 5 при захолаживании /теплосток к нему при нагреве контейнера/ - цт

/см,фиг,7/.

В варианте с пятами 19 и шайбами 21 (см,фиг.3) эа счет постоянной, известной площади пятна контакта в условиях прижатия с усилием Р (см.фиг.7) обеспечивается контролируемый {удобство расчета) теплосток (теплоприток) через штанги 14.

8 вариантах на фиг. 8. 9 охлаждение (нагрев) объекта 5 происходит, прежде всего, за счет его прижатия штангами !4 и нйжней стенке 7 контейнера 4, взаимодействующей с нагреваемым или эахолаживаемым столом 3 камеры 1, Существенная, хотя и меньшая часть кондуктивного теплостока(- притока) от приходится на тепловой мост-.штангу 14 (см,фиг.8) или несколько мостов-штанг 14

° (см.фиг.9).

В варианте на фиг,10 теплосток (- приток) с каждого объекта 5 происходит через

5 одну связанную с ним штангу 14, а температуры объектов 5 выравниваются между собой за счет взаимного плотного силового контакта; два объекта 5 вывешены в объеме контейнера 4 посредством всего двух штанг

10 14. При теплоизоляции объектов 5 от стенок

7с помощью конусных пят 17 кондуктивный теплосток через штанги меньше, чем при установке объектов 5 по отдельности по варианту фиг.б.

15 Расширение технико-эксплуатационных возможностей заключается в обеспеченим возможности оперативных установки и крепления объекта испытаний в термовакуумной камере в различных положениях, в

20 широком диапазоне задаваемых условий испытаний. включая требования: минимальной, максимальной или любой, но определенной, поддающейся простому и достоверному расчетному определению величине кондуктивногь теплообмена через элементы крепления.

Выполнение устройства со сменными опорными пятами енижает номенклатуру

30 деталей для обеспечения широкого спектра задаваемых различных условий испытаний: заменяют лишь тип пяты или размещаемых в них калибровочных контактных шайб, теплопроводя щих материалов.

35 Под повышением качества теплового взаимодействия подразумевается возможность оперативного выбора. легкость контроля и обсчета кондуктивной составляющей теплообменв объекта испытаний с окружаю40 щей средой, теламц. В частности, устройство позволяет проще и с большим усилием прижать поверхности обьекта испытаний к стенкам непосредственно контейнера и/или к контактным поверхностям тепловых мостов, связывающих обьект испытаний со стенками контейнера. Это необходимо для

"гарантированной", более эффективной кондуктивной теплопередачи через две контактирующие .между собой поверхности, имеющие микронеровности, в вакууме

При этом обеспечиваются одновременно фиксация объекта и надежный его тепловой контакт с тепловым мостом или стенкой теплового экрана даже в тех случаях, когда не допускаются конструктивные изменения объекта испытаний(сверление в их корпусах отверстий под винты или иные технологичеекие отверстия, проушины и т.д.), Формула изобретения

1, Термовакуумная установка для проведения испытаний, содержащая вакуумI

1827429

72 ную камеру, негерметичный контейнер, выполненный в виде теплового экрана, устройство фиксации объектов испытаний, выполненное в виде. теплового моста для связи объекта испытаний с контейнером, о

Tëичающаяся тем,что,cöåëüe расширения технико-эксплуатационных возможностей установки и повышения качества теплового взаимодействия объекта испытаний и теплового экрана, контейнер выполнен в виде прямоугольной емкости со стенками, усиленными ребрами жесткости, а устройство фиксации выполнено в виде. по меньшей мере, одной распорной штанги. установленной в распор между стенкой контейнера и объектом испытаний, 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из стенок контейнера перфорирована, а распорная штанга снабжена сменной опорной пятой..

3.Установкапо п.2, отлича ющаяс я тем, что сменная пята выполнена с комбини5 рованным контактным диском.

4.Установка по п.2. отл и ча ющая с я тем, что сменная пята снабжена центровочным конусом, выполненным с возможностью . установки в.отверстия перфорации.

10 5. Установка по п.З, отличающаяся тем, что В комбииироваинои контактном диске выполнена расточка, в которой установлена калибровочная контактная шайба.

15 6.Установка поп.3, отличающаяся тем„что в комбинироваином контактном диске выполнена расточка, заполненная теплопроводной пастой.

1827429

1б

1827429

7 >г

Составитель А.Семенов

Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2347 Тираж Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 .