Устройство для измерения температуры полимерных пленок в процессе ТВЧ-нагрева Советский патент 1989 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано при оценке свариваемости материалов, а также при исследований процессов ТВЧ-нагрева полимерных материалов в условиях их сварки-, , Целью изобретения является повышение точности измерений температуРЫ.

На фиг.1 показано устройство для измерения температуры, продольньм разрез; на фиг.2 - разрез на фиг.1.

Устройство состоит из заземленгю го электрода 1 и высокопотенциально электрода 2,

На заземленном электроде 1 установлен пленочньоЧ датчик 3 температуры, по площади и конфигурации равны свариваемым участкам полимерных пленок 4. Положение датчика 3 относительно электрода 1 фиксируется с помощью пружин 5, прикрепленных к смо тированным на торцах заземленного электрода фторопластовым прокладкам

.6. Пружины 5 служат одновременно прводниками, соединяющим датчик 3 с вторичтгм (измерительным) прибором.

Устройство работает следующим об- разом.

Заземленный электрод 1 с закрепленным на нем пленочным датчиком 3 устанавливаются на неподвижную плиту высокочастотной сварочной установки. Соединительные провода 5 датчика 3 выводятся из экранированной камеры рабочего конденсатора установки через отверстия в неподвижной плите и подключаются к вторичному прибору.

.Ь чд пленочный датчик 3 на заземленный электрод 1 устанавливают один из образцов свариваемого материала 4 на пленочный датчик (сверху) - второй образец.

К высокопотенциальному электроду (пластине 2) подводится высокочастотная энергия и производится нагрев полимерных пленок так, как это осуществляется при сварке. Температура, достигаемая в процессе нагрева, регистрируется вторичным прибором.

Дпя того, чтобы датчик не вносил существенных искажений в тепловой режим системы ВЧ-нагрева, необходимо соблюдать определенные соотношения между толщиной датчика и расстоянием между электродами.

77

При однородном тепловыделении профиль температур во всех плоскостях одинаковый (косинусоидальный). При этом плотности потоков тепла во всех направлениях пропорциональны одной и той же разности температуры (Т,, - Тгр).

Поток тепла о в верхний и нижни

электроды

W, 2 ЛЛТ, - Т,р) . (1)

Суммарный поток тепла по всем направлениям с датчика температуры

W 2/ДТ,-Т,р) +

+ 2АЛТ,-Т,р )4 „(Те-Т (2) Отношение потоков

- 2 h r.

Wo 3

где о - толщина датчика температуры 2h - расстояние между электродами;

коэффициенты теплопроводности материала датчика и свариваемого материала; а, b - линейные размеры прямоугольного электрода;

TO - температура на оси системы; - граничная температура (предполагаемая одинаковой на всех граничных плоскостях). Пусть допустимое отношение потоков (допустимое искажение теплового режима системы датчиком) равно w /Wo P. Тогда, воспользовавшись выражением ,(3), определяем требуемую для этого ;величину датчика температуры

-Й5.-П:- «)

Изв-естно, что сварке подвергаются только те пластмассы, у которых фактор диэлектрических потерь составляет не менее сотых долей единицы. Это так называемые полярные пластики: по- ливинилхлорид, полиамиды, поливинил- ацетаты, полиакрилаты.

Величина теплопроводности этих материалов ; лежит в пределах О, П 0,25 Вт/м-К.

Поэтому выражение представлено в виде

(4) может быть

..,. L,.l Хол5:.о.«) ,. ,,,

Отношение (5) позволяет рассчитат допустимую толщину датчика температуры для любых электродов прямоуголь ной формы, любых материалов датчика и полимеров, способных нагреваться в высокочастотном поле, при заданном допустимом искажении теплового режима датчиком, выраженным безразмерным коэффициентом

F W /Wo.

Формула изобретения Устройство для измерения температуры полимерных пленок в процессе ТВЧ-нагрева, содержащее высокопо

тенциальный и заземленный электроды и датчик температуры, выполненный иэ материала металлической проводимости, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений температуры, датчик температуры по конфигурации и площади равен зазем-л- ленному электроду и размещен между высокопотенциальным и заземленным электродами, причем толщина tT датчика температуры и расстояние 2h между электродами связаны соотношением

Q

15

.h. .1.ОЛ3. 2 А„

где а, b - линейные размеры рабочего электрода;

Д, - коэффициент теплопроводности материала датчика;

Р - безразмерный коэффициент.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения температуры в процессе ТВЧ-нагрева полимерных пленок за счет полного устранения возмущения пленочным датчиком высокочастотного поля и расширить технические возмож М ЩК уЩШ7/Ш y44t4 V XXX IV4 4 l г ности устройства. Устройство состоит из заземленного 1 и высокопотенциального 2 электродов. На заземленном электроде 1 установлен пленочный датчик 3 температуры, по площади и конфигурации равный свариваемым участкам полимерных пленок 4. Положение датчи- ка 3 относительно электрода 1 фиксируется с помощью пружин 5, прикрепленных к смонтированным на торцах заземленного электрода 1. фторопластовым прокладкам 6. Пружины 5 служат одновременно проводниками, соединяющими датчик 3 с измерительным прибором. Связь толщины пленочного датчика ( f ) и расстояния между электродами определяется соотношением cP.h VrT Vl Р Я а, b - линейа +Ь 2 Aff Hbie размеры прямоугольного электрода; коэффициенты теплопроводности материала датчика и свариваемого материала; Р - безразмерный коэффициент, выражаняций допустимое искажение теплового режима системы пленочным датчиком.2 ил. а (Л P iVMIV К.вгаоричном / fTpuSofty

х-х

Фие,2