УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ Российский патент 1994 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а более конкретно - к экспрессному контролю работоспособности тепловых труб.

Изобретение целесообразно использовать в организациях, занимающихся разработкой, испытаниями и эксплуатацией тепловых труб.

Расширение использования тепловых труб в технике требует эффективных методов контроля и диагностики их состояния. Традиционные методы проверки их работоспособности, проводимой в процессе изготовления, как правило, воспроизводят условия их работы в составе систем терморегулирования. Такой контроль трудоемок и требует значительного времени для подготовки и проведения самих испытаний.

Оборудование, предназначенное для этих целей, как правило громоздко и дорогостоящее.

Во многих случаях необходима проверка работоспособности тепловых труб после длительного периода их хранения, как перед установкой в изделие, так и в сборе с ним, перед вводом в эксплуатацию.

В некоторых случаях требуется контроль и в процессе работы агрегата с тепловыми трубами.

Наиболее вероятной причиной ухудшения характеристик тепловых труб после их изготовления следует считать накопление конденсирующегося газа в результате физико-химических процессов, связанных с коррозией, разложением теплоносителя, газовыделением из конструкционных материалов. Все эти процессы длительные и проявляются значительно позднее заводских испытаний. Создание устройств контроля тепловых труб, позволяющих проводить сравнительно простую и быструю проверку их качества в условиях сборки и эксплуатации в составе изделия, дало бы возможность своевременно выявить степень пригодности тепловых труб, прогнозировать их ресурс работы.

Из патентной литературы известны конструкции устройств (а. с. 951030, кл. F 25 В 45/00, F 28 D 15/00) и стендов (а. с. 926505, 1139956, 1177651, 1268935, кл. F 28 D 15/00), предназначенных для контроля характеристик тепловых труб при массовом производстве. Стенды по а. с. 1139956, 1177651, 1268935 позволяют испытывать тепловые трубы в условиях, моделирующих штатную работу, и получать полное соответствие их ожидаемых характеристик при установке в систему терморегулирования, однако сложны конструктивно, дорогостоящи в изготовлении и требуют длительной подготовки к испытаниям. Другим их недостатком является возможность проведения испытаний тепловых труб только в стационарном режиме. Стенд по а. с. 926505 включает в себя автоматическую систему управления и измерений рабочих характеристик, нагреватели и охладители, позволяет проводить контроль при изменении ориентации тепловой трубы в пространстве. Однако, ему присущи и недостатки, свойственные стендам по а. с. 1139956, 1177651, 1268935.

Известен нагреватель по а. с. 951030, содержащий два нагревательных элемента с рабочими поверхностями, повторяющими форму обогреваемых поверхностей, устройство для контроля температуры. Особенностью разъемного нагревателя является наличие реверсивного привода, связанного с одним из нагревательных элементов. Подобная конструкция позволяет автоматизировать процесс заправки тепловых труб с обеспечением оптимальных характеристик после герметизации. Это же устройство может быть применено и для экспресс-контроля характеристик тепловых труб после их изготовления. Однако наличие привода, ввиду его сложности и громоздкости, ограничивает использование изобретения для экспрессного контроля работоспособности тепловых труб в составе изделия на различных стадиях монтажа, наладки и подготовки к эксплуатации.

Известно устройство для экспресс-контроля тепловых труб по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому изобретению и поэтому выбрано заявителем в качестве прототипа. Изобретение-прототип содержит съемный корпус, снабженный нагревателем, датчик температуры и узел крепления устройства к трубе. Особенностью этого устройства является то, что узел крепления выполнен в виде упругой скобы, закрепленной одним концом на корпусе, и имеющий два выступа для контакта с трубой, при этом датчик температуры размещен на скобе между выступами с возможностью осевого перемещения и подпружинен.

Достоинством данного устройства является упрощение конструкции и повышение точности контроля.

Однако устройству присущи недостатки:
1) трудоемкость установки устройства на тепловую трубу, для чего необходимо преодолеть усилие упругой скобы, которое должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт нагревателя и датчика температуры с тепловой трубой.

Целью изобретения является создание устройства для экспресс-контроля тепловых труб обеспечивающего уменьшение трудоемкости установки устройства на тепловую трубу и при этом достаточно большое усилие прижатия нагревателя и датчика температуры к тепловой трубе, что повышает точность контроля параметров тепловой трубы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство состоит из двух шарнирно соединенных кронштейнов с нагревательным элементом, датчиком температуры, расположенных на поверхностях, повторяющих форму обогреваемой поверхности тепловой трубы, плоской пружины с изогнутым свободным концом и шарнирно установленным фиксатором с выступом, который взаимодействует с изогнутым свободным концом плоской пружины, установленной между кронштейнами.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид устройства с отжатым фиксатором.

Устройство состоит из двух шарнирно соединенных кронштейнов 1, 2, рабочие поверхности которых повторяют форму обогреваемой поверхности тепловой трубы 3. На рабочей поверхности кронштейна 2 приклеен через электро- и теплоизоляционную прокладку 4 датчик температуры 5, типа ТП018. На рабочей поверхности кронштейна 1 к прокладке 6 приклеен нагревательный элемент 7, роль которого выполняет например, пленочный резистор типа С6-5В. Датчик температуры 5 и нагревательный элемент 7 контактирует с тепловой трубой через слой теплопроводной пасты. На кронштейне 2 закреплена винтами 8 плоская пружина 9 с изогнутым свободным концом 10, и установлен с возможностью вращения на оси 11 фиксатор 12, выполненный с выступом 13.

К электрическим выводам нагревательного элемента 7 и датчика температуры 5 прикреплены электрические разъемы (не показаны) для подключения к контрольно-измерительной аппаратуре.

Устройство работает следующим образом.

Как правило, устройство устанавливают на транспортном участке тепловой трубы 3 с помощью плоской пружины 9. Для уменьшения усилия сжатия кронштейнов 1, 2 в момент установки на тепловую трубу фиксатор 12 отводится на оси до положения, когда выступ 13 фиксатора 12 не взаимодействует с вогнутым свободным концом 10 пружины 9 (как изображено на фиг. 2), после чего кронштейны 1, 2 сжимаются и своими рабочими поверхностями, на которых установлены датчик температуры 5 и нагреватель 7, обжимают тепловую трубу за счет упругих сил плоской пружины. Чтобы обеспечить надежный контакт датчика температуры 5 и нагревателя 7, фиксатор 12 поворачивают на оси 11 до взаимодействия выступа 13 с изогнутым свободным концом 10 пружины. Изогнутый конец пружины изготавливается значительно большей жесткости чем пружина, поэтому при взаимодействии выступа 13 фиксатора 12 с изогнутым концом 10 пружины 9, усилие прижатия датчика температуры 5 и нагревателя 7 к тепловой трубе 3 возрастает до требуемого значения. Для улучшения теплового контакта между датчиком температуры 5, нагревателем 7 и тепловой трубы 3 помещен слой теплопроводной пасты, например, марок КПТ-8 или СК-73. Тепловая связь с корпусом тепловой трубы обеспечивается постоянством и значительной величиной усилия, обеспеченного фиксатором 12, а теплоизоляционные прокладки 4, 6 обеспечивают максимальную теплоизоляцию нагревателя и датчика температуры.

После того, как устройство будет установлено на корпус тепловой трубы, производят его подключение к регистрирующей, записывающей аппаратуре и к источнику электропитания. После этого производят тепловое воздействие на участок тепловой трубы, снимают характеристику тепловой трубы в нестационарном режиме работы и проводят сопоставление с ее более ранними показателями или же с показателями паспортной (эталонной) тепловой трубы данного типа в тех же условиях. Для более полного заключения о ее работоспособности изменяют ориентацию тепловой трубы при различных плотностях теплового потока.

Таким образом, наличие шарнирно-установленного на кронштейне фиксатора с выступом, посредством которого он взаимодействует с изогнутым свободным концом плоской пружины, позволяет заявителю сделать вывод о наличии существенных отличительных признаков предлагаемого устройства, отличающих его от прототипа и дающих положительный эффект, позволяющий:
1) повысить точность контроля за счет обеспечения большого и постоянного усилия поджатия нагревателя и датчика температуры к тепловой трубе;
2) упростить установку устройства на тепловую трубу за счет ступенчатого достижения требуемого усилия установки устройства на тепловую трубу.

Из известных авторам патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого устройства.

Достижение целей, решаемых предложенным устройством не требует сложных конструктивных проработок и теоретических расчетов. Внедрение предлагаемого изобретения не требует больших капитальных вложений, что подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований и эксплуатацией опытной партии предлагаемого устройства на предприятии-заявителе. (56) Авторское свидетельство СССР N 1553818, кл. F 28 D 15/02, 1990.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: корпус выполнен в виде двух шарнирно соединенных кронштейнов 1, 2. Между ними расположена плоская пружина 9 с изогнутым конусом 10. На одном из кронштейнов установлен фиксатор 12 с выступом 13. Последний контактирует с концом 10 пружины. В кронштейнах установлены нагревательный элемент 7 и датчик 5 температуры. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ, содержащее съемный корпус с внутренней поверхностью, повторяющей форму обогреваемой поверхности тепловой трубы, снабженный нагревательным элементом, датчиком температуры и плоской пружиной с изогнутым свободным концом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и технологичности, корпус выполнен из двух шарнирно соединенных кронштейнов, на одном из которых установлен фиксатор с выступом, контактирующим с изогнутым концом упомянутой пружины, размещенной между кронштейнами.