Приборы и техника эксперимента, 2021, № 1, стр. 151-152

Стенд предназначен для проведения механических испытаний узлов и компонентов в вакууме при повышенных температурах. Вакуумная камера для размещения образца имеет диаметр 0.4 и высоту 0.55 м. Рабочая температура – от комнатной до 800°С. Давление в камере – от 10⁵ до 10^–1 Па. Диапазон измерения механического момента от 0.01 до 20 Н · м.

Вакуумная камера состоит из стационарного основания с фланцами для откачки и электрических соединений и съемной куполообразной камеры. Фланец камеры имеет канавку и уплотняющее резиновое кольцо. Прижатие камеры к основанию обеспечивается воздействием внешнего атмосферного давления. Соединительный фланец и камера имеют принудительное водяное охлаждение. В нижней части основания располагается фланец ISO-250 с проходным сечением 250 мм для присоединения дополнительного оборудования. Съемная камера оснащена тремя оптическими окнами, прозрачными в инфракрасной области до 14 мкм, для проведения дистанционных измерений механических перемещений и бесконтактного измерения распределения температуры поверхностей.

Рабочее давление обеспечивается спиральным насосом ANESTIWATA ISP-1000 с минимальным остаточным давлением 0.3 Па (3 мБар) для режима отжига [1]. При подключении высоковакуумного насоса достигается вакуум 10^–4 Па. Измерение давления осуществляется вакуумметрами Пирани Thyracont VSP 63DL с предельным измеряемым давлением 0.1 Па.

Нагрев испытываемого изделия обеспечивается излучением от ламп накаливания Osram HALOLINE PRO 2900 К суммарной мощностью до 2 кВт. Мощность регулируется с помощью коммерчески доступных регуляторов PLZ025 или лабораторных трансформаторов. Для равномерности нагрева и уменьшения потерь лучистой энергии излучатели и объект окружены экранами. В  случае исследования крупногабаритных объектов нагреватели помещались внутри них. Измерение температуры в восьми контрольных точках осуществляется с помощью платиновых датчиков Pt100 Heraeus LN222 и контроллера Овен ТРМ138 с разрешением 0.1°С. Бесконтактное измерение температуры поверхностей проводится пирометром Optris CTlaser 3M и тепловизором Testo 885-2.

Измерение крутящего момента производится через ввод вращения с помощью измерителя Datum M425 с рабочим диапазоном от 0.01 до 20 Н · м, расположеннного снизу от камеры вне вакуума. Для снижения требований к соосности валов двигателя и измерителя передача вращения выполнялась через беззазорные муфты R+W Antriebselemente BK1/30 с металлическим сильфоном. Типичная рабочая схема приведена на рис. 1. Стенд оснащен электрическим краном с кареткой для манипуляций с образцами и камерой.

Рис. 1.

Схема измерения механического момента и номинальной приемистости шагового двигателя. 1 – испытываемый двигатель; 2 – и.к.-окно (фторид бария) для наблюдения температуры двигателя; 3 – окно для видеосъемки; 4 – несущая рама; 5 – вакуумная камера с фланцами для откачки и электрических вводов; 6 – узел передачи вращения в вакуум; 7 – сильфонная муфта; 8 – измеритель крутящего момента; 9 – нагрузочное устройство.

Стенд был разработан для проведения испытаний внутривакуумных компонент термоядерного реактора ИТЭР [2]. Требования к условиям эксплуатации и, соответственно, испытаний определяются документами ITER Vacuum Handbook [1]: рабочая температура – от 20 до 200°С, в диапазоне давление в камере – от 1 до 10^–3 Па. Точностные и нагрузочные требования сформулированы в документе [3].

Помимо механических измерений, на стенде проводятся измерения, например, диэлектрических потерь в минеральной изоляции, испытания устройств для ввода лазерной мощности в плазму ITER (оптические окна, зеркала).