Устройство для измерения температуры нагрева тела Советский патент 1985 года по МПК G01K11/06 

I

Изобретение относится к области измерения высоких температур и может быть использовано, в частности, для определения режимов нагрева на неподвижных деталях.

Целью изобретения является повышение точности „измерения.

На фигУ по1казано прв ;лагаемое ус тройство, перзвйвдриан-,разрез .2 - то же,второй вариант, pkspea Б-Б; на фиг.З - диаграмма ползучести столбики из плоских плавких элемер,тов, помещенного внутрь нагреваемого тела и находящегося под воздействием нагруженного индентора; на фиг.4 - график зависимости температуры нагреваемого тела от времени, построенный на основе диаграммы ползучести.

Устройство первый вариант) содер жит плавкие элементы 1 - 6 в виде дисков со срезанными на диаметрально противоположнь1х сторонах секторами, установленные столбиком вдоль вертикальной оси в порядке возрастания их температур плавления сверху вниз без зазоров меящу соседними плавкими элементами с общей ориентацией по срезам, ивдентор 7 цилиндг рической формы из тугоплавкого материала, например карбида вольфрама, установленный своим плоским торцом на верхнем плавком элементе 1, груз 8, установленный на.инденторе и жестко с ним соединенный, индуктивный датчик перемещений, содержащий катушку 9 и подвижный сердечник 10, гибкую нить 11, соединенную с грузом 8 и опирающуюся на поворотные блоки 12, противовес 13, обеспечивающий натяжение гибкой нити. 11, регистрирующий прибор 14 (например, потенциометр КСП-4), вход которого соединен с катушкой 9 датчика перемещений. Величину груза 8 (с учетом противовеса 13) выбирают из расчета создания со стороны индентора минимального напряжения сжатия на плавкие элементы 1-6, но достаточного для преодоления поверхностно го натяжения расплавленного элемента у которого оно имеет наибольшую величину .

В теле 15, подвергаемом нагреву, .выполняют сверлением вертикальную цилиндрическую полость 16 с диаметром, равным наибольшему размеру плавких :5л«ментов 1-6,и глубиной,.

442

превьш1ающей длину столбика плавких элементов 1-6, и к1ак ее продолжение, цилиндрическую полость 17 меньшего диаметра, емкостью не меньшей, чем объем столбика плавких элементов 1-6. В.полость 16 помещают пластину 18, выполненную из тугоплавкого материала, например карбида гафния, той же формы и размеров, что и плав кие элементы, на которой устанавливают столбик плавких элементов 1-6 За счет срезанных секторов плавких элементов между боковой поверхностью полости 16 и столбиком плавких элементов 1-6 образуютс:я два зазора 19. На верхнем плавком элементе 1 устанавливают плоским торцом индентор 7 с грузом 8 и производят сборку устройства.

I

Устройство по первому варианту

работает следующим образом.

С началом нагрева тела 15 включа ют регистрирующий прибор 14, который начинает отсчет времени. При нагреве тела 15 нагреваются и плавкие элементы 1-6, находящиеся под действием сжимающей нагрузки индентора 7 с грузом 8.

По мере роста температуры тела 15 верхний плавкий элемент 1, на который в данное время воздействутот индентором 7, переходит из твёрдого в твердожидкое состояние (состояние горячеломкости), индентор 7 продвигается внутрь верхнего плавкого элемента 1 и после перехода элемента 1 в дидкое состояние опускается своим торцом на второй плавкий элемент 2, находящийся в это время в твердом состоянии, и останавливается, вытесняя расплав верхнего плавкого элемента 1 в зазоры 19. Расплав верхнего плавкого элемента 1 стекает в полость 17. Момент остановки индентора 7 соответствует достижению нагреваемым телом .температуры плавления первого элемента 1. В дальнейшем на все плавкие элементы последовательно, в порядке их расположения, воздействуют индентором 7. Перемещение индентора 7 через гибкую нить 5 передается на датчик перемещений и фиксируется регистрирующим устройством в виде графика перемещения ичдентора 7 во времени (фиг.З), который представляет собой диаграмму ползучести цепочки плйвких элементов 1-6, 3 Точки перегиба кривой диаграммы ползучести , , Т,., и т.д. соответствуют температурам плавления первого и второго и т.д. плавких элементов и отражают температуру нагреваемого тела 15 в соответствую щие моменты времени, фиксируемые по горизонтальной оси диаграммы пол зучести столбика плавких элементов. По полученной диаграмме ползучес ти определяют режим нагрева тела 15 изменение температуры нагреваемого тела во времени. Диагра14ма ползучести дает возможность построить кривую роста температуры нагреваемого тела 15 во времени фиг.4) с высокой степенью точности. Устройство (второй вариант соде жит пладкне элементы 20-25 в виде дисков со срезанными на диаметрально противоположных сторонах сектора ми, установленные столбиком без зазором между соседними Плавкими элементами 20-25 в порядке возрастания их температур плавления, стопорную шайбу 26 из тугоплавкого мат риала той же формы, что и плавкие элементы 20-25,размещенную со сторо ны наиболее тугоплавкого элемен,та 25, причем плавкие элементы 20-25 и стопорная шайба 26 имеют общую ориентацию по срезам. : Нагружаницее устройство, включаю«щее плоский индентор 27 в виде диск со срезанньмй на диаметрально противоположных сторонах секторами из тугоплавкого материала, например карбида вольфрама, закрепленный в i Вершине проволочной петли 28 из вольфрама j. вытянутой вдоль оси столI бика плавких элементов и охватьшающе все плавкие элементы 20-25 и стопорну шайбу 26 по их боковым срезам, причем индентор 27 размещен со стороны элемента 20 с наименьшей температурой плавления , гибкую нить 29, укрепленную на поворотных роликах .х 30, и груз 31, подвешенный на гибкой нити 29, индуктивный датчик перемещений /содержащий катушку 32 и подвижный сердечник 33, включенный в разрез гибкой нити 28, и регистрирующий прибор 34, вход которого соединен с катушкой 32 индуктивного датчика перемещений. I Величину груза 31 выбирают из расчета создания минимального напря44жения сжатия индентором 27 плавких элементов 20-25 при условии преодоления поверхностного натяжения расплавов всех плавких элементов при температурах их плавления. В теле 35, подвергаемом нагреву, выполняют цилиндрическую полость 36 диаметром, равным наибольшему размеру плавких элементов 20-25 и глубиной, превьш1ающей суммарную длину столбика плавких элементов 20-25 со стопорной шайбой 26 и индентором 27, и помещают в нее проволочную петлю 28 с закрепленным в ее вершине индентором 27, на котором установлен столбик плавких элементов 20-25 со стопорной шайбой 26, которую устанавливают в цилиндрической полости 36 с натягом удерживая столбик плавких элементов 20-25 перемещения под действием груза 31. Под действием груза 31 проволочная петля 28 прижимает .индентор 27 к ближайшему . к нему плавкому элементу 20. Устройство по второму варианту . работает следующим образом. С началом нагрева тела 35 включают регистратор 34, который начинает отсчет времени. При нагреве тела 35 нагреваются и плавкие элементы 20-25, находящиеся под действием сжимающей нагрузки со стороны индентора 27. По мере роста температуры тепа 34 плавкий элемент 20, на который в данное время воздействуют индентором 27, переходит из твердого в твердожидкое состояние (состояние горячеломкости), индентор 27 продвигается под действием груза 31 внутрь плавкого элемента 20 и после перехода последнего в жидкое состояние останавливается перед плавким элементом 21 , имеющим боль шую температуру плавления, вытесняя расплав предьщущего плавкого элемента в полость 36. Момент останов- . ки индентора 27 соответствует достижению нагреваемым телом температуры плавления первого элемента 20. . в дальнейшем на все плавкие элеенты 20-25 последовательно, в поряде их расположения в столбик, возействуют нагруженным индентором и аписьшают перемещение индентора во ремени в виде диаграммы ползучести сей цепочки плавких Элементов. По очкам перегиба кривой диаграммы олзучести (фиг.З) определяют температуру нагреваемог.о тела 35 в соответствующие моменты времени, т.е. определяют режим нагрева тела. Формула изобретения Устройство для измерения температуры нагрева тела, содержащее ряд плавких элементов, устайовленных в ; порядке возрастания температуры плав ления, нагружаемый элемент и регистратор, отличаюп{ееся тем,.

ZQ-Z53536 ZS 1200 5 : 10

34Фиг. 2 446 что, с целью повьт1ения точности измерения, плавкие элементы установлены без зазора, а нагружающий элемент вьшолнен в виде подгруженного индентора и плоским торцом установлен на . верхнем плавком элементе, при этом регистратор состоит из датчика перемещения и связанного с ним записывающего элемента, причем противоположный торец индентора соединен гибкой связью с подвижным элементом датчика перемещения.

Изобретение позволяет повысить точность измерения температуры нагреву тела. Для этого плавкие элементы 1-6 установлены столбиком в f-порядке возрастания температуры плавления без зазора. По мере роста темпе ратуры нагреваемого тела 15 верхний . плавкий элемент 1, на который воздействует подгруженный индентор 7, переходит в жидкое состояние и торец индентора опускаетря на второй плавкий элемент к йосл довательно н все плавкие элементы в порядке ях- распо ложения.Перемещение индентора 7 перв дается через гибкую нить 5 на регистратор 14, содержщий датчик перемещений и связанный с ним записывающий элемент, и фиксируется в виде графика, представляющего собой диаг- рамау ползучести цепочки плавких элементов, по которому судят об изменении температуры тела во времени. 4ил.

ГС

1SOS

ш