Устройство для определения тепловлагозащитных свойств обуви Советский патент 1990 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано в легкой промьшшенности для определения теплофизических ха- .рактеристик обуви как показателей ее тепло- и влагозащитных свойств. .

Цель изобретения - повышение достоверности определения искомых харак теристик путем приближения условий

эксперимента к натурным условиям эксплуатации обуви.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, поперечное сечение; на фиг. 2 - источник фиксированного разогрева, установленньй во внутренней полости образца.

Устройство содержит камеру 1, в основании которой расположен измериЦельный блок 2, вмещающий капиллярно- |1ористый имитатор 3 почвы (эталонный Материал) . В нижней части блока 2- установлена термобатарея А с датчи- ком 5 температуры на поверхности и Водяным теплообменником 6, Термобатарея 4 соединена с программным устройством 7, а теплообменник 6 - с хо- Лодильньм агрегатом 8. В приповерх- костном слое капиллярно-пористого Имитатора 3 расположен диффузионно- Гтроницаемый тепломассомер 9, а на по- Ьерхрости имитатора 3 установлен образец 10 обуви, который зафиксирован Иа- этой поверхности с помощью манипуляторов 11. При этом поверхность Измерительного блока 2 с установленным на ней образцом 10 обуви закрыта Кожухом в виде колпака 12, На боко- Вой поверхности колпака 12 винтообра но закреплена перфорированная вовнутрь : Колпака трубка 13, соединенная с автоматической системой 14 поддержания заданных тепловлажностных параметров бинарной смеси в камере 1 и под колпаком 12. Кроме того, в верхней части колпака 12 установлен запирающий клапан 15.

Тепловлажностные параметры в про- цессе эксперимента варьируются с по- Йощью лучистых нагревателей 16, вентилятора 17 и контролируются датчиками температуры 18 и влажности 19, подключенными к вторичному прибору 20 В полости образца 10 обуви установг лен источник 21 разогрева, вьшолнен- ный в виде воздуховода с перформаци:ей на боковой поверхности и снабженный пруркинистыш фиксаторами-22. Ис- точник 21 разогрева связан с блоком 23 подготовки бинарной смеси, а также с блоком 24 коммутации источника 21 разогрева и вторичной измерительной аппаратуры. На внутренней поверх ности образца обуви установлены накладные датчики 25 температуры и влажности, снабженные заи итным пер- форированньм экраном 26, Полость образца 10 обуви заполнена теплоноси™ уелем 27 в виде свинцовой-дроби. Накладные датчики 25 температуры и влажности соединены с комбинированны регистрирующим прибором 28 и цифро™ печатающим устройством 29,

Источник 21 фиксированного грева содержит (фиг. 2) перфорированную трубку, вьшолненную в виде от- дельнок патрубков 30, связанных мезвд

собой посредством эластичных элементов 31 из теплопроводного материала (гофр из металлической фольги). При этом каждьш из перфорированных патрубков снабжен нагревательным элементом 32 с датчиком 33 температуры, установленным в высокотеплопроводн ом перфорированном экране 34. В каждом патрубке установлено средство 35 для изменения его проходного сечения, выполненное в виде щторного затвора, позволяющее варьировать влажность бинарной смеси в полости образца обуви, а также датчики влажности 36 и температуры 37.

Устройство работает следзшщим образом.

Па внутренней поверхности материала образца 10 обуви в заданных местах или зонах (подошва, стопа) устанавливаются накладные датчики 25 температуры и влажности, снабженные перфорированным экраном 26. В полость образца 10 обуви вводят секционный источник 21 разогрева и закрепляют его в осевом положении с помощью фиксаторов 22. Затем заполняют свободный объем полости образца 10 теплоносителем 27 в виде свинцовой дроби.

С помощью манипуляторов 11 образец 10 обуви размещают в заданном положении под колпаком 12, при этом клапан 15 находится в положении Закрыто. В основании камеры 1 герметично ус- . танавливают измерительный блок 2, подключают к вторичной аппаратуре (на фиг. 1 не показана) его измерительные средства. Включают программное устт ойство 7 и набирают в соответствии с планом работ программу изменения во времени температуры на изо- , термической поверхности термобатареи 4. Соединяют водяной теплообменник 6 с холодильным агрегатом 8. После этого с помощью датчика 5 контролируют температуру поверхности термобатареи 4. В. соответствии с показаниями диффузионно-проницаемого теп- ломассомера 9 определяют заданные шчальные значения коэффициентов тепло- и массоотдачи с поверхности капил Лярно-пористого имитатора 3. При этом одновременно с получением информации о характеристиках внешнего тепло- и массообмена с поверхности измерительного блока 2 в камере 1 и под колпаком 12 создают и поддерживают с помощью автоматической системы 14 за-

15

20

25

анные тепловлажностные параметры бинарной смеси . Клапан 15 в этом случае ереводят в положение Открыто. Контроль за параметрами бинарной смет- си, поступающей под колпак через перфорации в трубке 13, осуществляют с помощью датчиков температуры 18 и

лажности 19, подключенных ко вторичому прибору 20.

При этом воздух омывает поверхность образца обуви и измерительного

Кпптся . помощью вентилятора 17, а температура изменяется за счет лучистых нагревателей 16, Затем источник 21 разогрева через блок 24 коммутации подключают к источнику питания и соединяют с блоком 23 подготовки бинарной смеси.

В соответствии с размером и формой колодки образца обуви набирают с помощью эластичных элементов 31 нужное количество перфорированных патрубков 30. Нагревательные элементы 32 патрубков 30 подключают к блоку 24 коммутации, а датчики влажности и температзфы соединяют с комби- - нированным регистрирующим прибором 28. Затем согласно плану эксперимента фиксируют положение средства 35 для изменения проходного сечения патрубков 30. С помощью гибкого воздухопровода соединяют канал секционного источника фиксированного разогрева с

блоком 23 подготовки бинарной смеси.

После этого секционный источник 21 фиксированного разогрева устанавливают в полость исследуемого образца обуви и включают вторичную измерительную аппаратуру, осуществляя дифферен- цированньй нагрев, увлажнение теплоносителя и бинарной смеси в полости образца обуви.

В соответствии с планом эксперимента на первом этапе работы проводятся опыты по определению тепло- и влагозащитных свойств об.уви, когда образец 10 обуви находится над изме- рительпым блоком 2. На втором этапе опыты проводятся, когда образец 10 установлен непосредственно на поверхности блока 2.

На первом и втором этапах темпв ратура поверхности секционного нагревателя, а соответственно и теплоносителя 27, монотонно возрастает от 55 начальной среднеинтегральной темпе- ратуры до заданной температзфы (например j 15 37,0-Ор ) . Одновременно., с разогревом теплоносителя 27 в

50

30 35

40 45

5

полость образца 10 обуви с помощью . блока 23 подготовки поступает в определенном количестве бинарная смесь с заданной темпера 1-урой и относительной влажностью.

Варьируя этими параметрами, можно моделировать на внутренней поверхности образца в различных его зонах те или иные тепловлажностные условия. Контроль за ними осуществляется с помощью датчиков 25 температуры и влажности, снабженных перфорированными экранами. При этом средневзвещен- нагя температура теплоносителя 27 в фиксируемьй момент времени.равна

t под + t Ь + t X

t

-ср

где t

под 6

t«температура подошвы, верха и в районе каблука.

Кроме того фиксируются значения плотно::ти теплового потока температуры t р- с поверхности измерительного блока, а также температура возушного потока и относительная влажность воздуха по показаниям датчиков 18 и 19 и тепломассомера 9.

Критерием оценки совместной тепло- и влагопередачи через поверхность исследуемого образца обуйи являются суммарное тепловое сопротивление и вла- гопроводность. Постановку зк1сперимен- та и обработку результатов измерений производят математическими методами планирования многофакторного эксперимента.

Использование предлагаемого устройства для определения тепло- и вла- гозащитных свойств обуви и секционного источника фиксированного разогрева позволяет по сравнению с сущест вующим значительно повысить достовер- ность результатов измерения тепло- и влагозап итных свойств обуви за счет приближения условий эксперимента к реальным условиям эксплуатации обуви, что важно при последующей оценке гигиеничности разрабатываемых моделей образцов обуви.

Формула изобретения

Устройство для определения тепло- влагозащитных свойств обуви, содержащее камеру с расположенным в ней на подставке испытываемым образцом, заполненным теплоносителем, источник фиксированного разогрева в виде электрйческого нагревательного элемента, размещенный во внутренней полости образца, а также средства для измерения температуры теплоносителя и окружающей среды, отличающееся тем, что, с целью повышения достовер- )сти определения искомых характеристик путем приближения усповий экспе- Р1 мента к натурным условиям эксплуа- тфции обуви, подставка выполнена в измерительного блока, содержаще- .гф капиллярно-пористые имитатор поч вф с термовлагорегулирзтощим устройст- в()м, поверхность имитатора с образцом обуви заключена в кожух с разме- щeнньпvш на его поверхности воздуховодом, гидравлически связанным с BHyt- ренней полостью кожуха, а источник фиксированного разогрева вьшолнен в виде набора перфорированных патрур- ков, связанных между собой посредством эластичных элементов из теплопро- водного материалаf при этом каждый патрубок снабжен самостоятельным нагревательным элементом, средством для {изменения его проходного сечения и

датчиками температзфы и влажности, размещенными внутри патрубков.

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано в легкой промышленности для определения теплофизических свойств обуви. Цель изобретения - повышение достоверности определения искомых характеристик путем приближения условий эксперимента к натурным условиям эксплуатации обуви. Устройство содержит камеру, в которой на подставке расположен исследуемый образец обуви. Подставка выполнена в виде измерительного блока, содержащего капиллярно-пористый имитатор почвы с термовлагорегулирующим устройством. Поверхность имитатора с образцом обуви заключена в кожух с размещенным на его поверхности воздуховодом, гидравлически связанным с внутренней полостью кожуха. Во внутренней полости образца обуви размещен теплоноситель в виде металлической дроби и фиксированный источник разогрева, выполненный в виде набора патрубков, связанных между собой посредством гибких элементов из теплопроводного материала. Каждый патрубок снабжен самостоятельным нагревательным элементом, средством для изменения его проходного сечения и датчиками влажности и температуры, размещенными внутри патрубков. 1 ил.

Rf