Способ контроля герметичности тепловой трубы и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01M3/26 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть применено для контроля герметичности термосифонов и тепловых труб,

Целью изобретения является повышение производительности путем сокращения времени измерения с сохранением чувствительности.

На фиг. 1 изображена характеристика зависимости температуры испарителя термотрубы от времени в процессе нагревания; на фиг 2 - схема устройства для реализации способа; на фиг. 3 - схема блока регистрации на фиг. 2.

Устройство для контроля герметичности тепловой трубы содержит нагреватель 1, установленный на поверхности испарителя 2 тепловой трубы 3. На поверхности испарителя 2 тепловой трубы 3 установлена термопара 4. Нагреватель 1 подключен к источнику 5 тока через ограничитель 6 тока. Блок 7 регистрации соединен с термопарой 4. Последний выполнен в виде последовательно соединенных первого пропорционального усилителя 8. второго пропорционального усилителя 9, первого управляющего ключа 10, интегратора 11, выход которого соединен с неинвертирующим входом второго

О

Јь

о со

OJ 00

пропорционального усилителя 9. Входы компаратора 12 и нуль-индикатор соединены с выходом второго пропорционального усилителя 9. Выход компаратора 12 соединен через первый резистор 14 с входами первого и второго элементов И 15, 16 (соответственно) и через первый резистор 14 и первый диод 17 - с обшей точкой. Выход второго элемента И 16 соединен с первым входом третьего элемента И 18, выход которого через четвертый элемент И 19 соединен с управляющим входом первого ключа 10, Установочный резистор 20 соединен с инверсным входом нуль-индикатора 13, выход которого через второй резистор 21 соединен с входом пятого элемента И 22 и через второй резистор 21 и второй диод 23 - с общей точкой. Выход пятого элемента А 22 соединен с первым входом шестого элемента И 24, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И 15. Выход шестого элемента И 24 соединен с вторым входом третьего элемента И 18 и с первым входом седьмого элемента И 25. Выход последнего соединен с первым входом восьмого элемента И 26. Выход последнего соединен со светодиодом 27 и с вторым входом седьмого элемента И 25. Второй вход восьмого элемента И 26 через третий резистор 28 и второй управляющий ключ 29 соединен с общей точкой. Пераьгй вход установочного резистора 20 соединен с общей точкой, а второй - с минусом источника 5 питания. Плюс последнего соединен с вторым входом восьмого элемента {/1 26 и со светодиодом 27. Вторые входы первого, второго, четвертого, пятого элементов t5, t6,Т9, И 22 соответственно соединены с их первыми входами.

Интегратор 11 содержит настроечные резистор 30 и конденсатор 31. Второй усилитель 9 и интегратор 11 образуют задатчик интенсивности.

Способ контроля герметичности тепловых труб с помощью устройства реализуется следующим способом.

Анализ полученных экспериментальных кривых переходного теплового сопротивления охладителей на основе термосифонов и тепловых труб (фиг. 1) позволяет выделить два основных этапа процесса на- греаа охладителя, которые ранее считались переходящими плавно один во второй. На первом этапе происходит накопление тепловой энергии в корпусе и теплоносителе. Длительность этого этапа определяется теплоемкостью корпуса и теплоносителя, а также температурой кипения хладоносите- ля, соответствующей давлению в полости при заправке. Началом второго зтапа является момент закипания хладоносителя тск. сопровождающийся скачкообразным снижением теплового сопротивления. Скачкообразный характер изменения теплового

сопротивления объясняется резким изменением механизма теплоотдачи от нагретой стенки корпуса к жидкости. До наступления момента закипания теплоотдача осуществляется за счет теплопроводноеги и естественных конвективных потоков при низких коэффициентах теплоотдачи. После закипания коэффициент теплоотдачи резко возрастает, что приводит к такому же резкому снижению перепада температуры между

корпусом и хлэдоносителем. В дальнейшем перенос тепла осуществляется процессами теплообмена при фазовых переходах (кипение и конденсация) с учетом теплоемкости сребренных трубок.

Даны t - температура испари геля тепловой трубы 3; г- время; гск - время наступления изменения знака производной --: густ время установившегося процесса.

Создают тепловое возмущение теплоносителя тепловой трубы, пропуская через нагреватель 1 ток от источника 5. Измеряют термопарой 4 температуру испарителя тепловой трубы 3, которая в блоке 7 регистрации преобразуется а первую производную г,о времени и определяется ее знак. Если знак производной станет отрицательным, вырабатывается выходной сигнал. Отсутствие последнего сигнализирует о неиспрабиости термосифона или тепловой трубы.

При подаче положительного возрастающего сигнала с термопары 4, установленной на испарителе 2 тепловой трубы 3, на вход

первого пропорционального усилителя 8 на выходе второго усилителя 9 появляется положительный сигнал, который поступает на прямые входы компаратора 12 и нуль-индикатора 3, имеющего регулируемую уставку

в виде установочного резистора 20 на срабатывание по инверсному входу. При этом на выходе компаратора 12 появляется сигнал Логическая 1, поступающий на входы логиче ских элементов И 15, 16. Нуль-индикатор 13 имеет при этом выходной сигнал 1 от смещения по инверсному входу, под- тве хдаемый положительным сигналом на прямом . При этом ча первый вход элемента И 25 поступает сигнал 1 и светодиод 27 не светится. Выходной сигнал Г компаратора 12, преобразуемый элементами И 16, 18, 19 в сигнал О, поступает на управляющий вход первого ключа 10 и включает его При этом выходной сигнал

второго усилителя 9 через первый ключ 10 поступает на вход интегратора 11 выходное напряжение которого возрастает по линейному закону с постоянной интегрирования, задаваемой настроечными параметрами его резистора 30, конденсатора 31 и выходным напряжением второго усилителя 9.

Если на входе задатчика интенсивности происходит уменьшение входного сигнала, соответствующее моменту закипания теплоносителя в тепловой трубе 3, то на входе второго усилителя 9 происходит сравнение величины уменьшающегося входного сигнала и величины выходного напряжения интегратора 11.

Как только величина выходного напряжения интегратора 11 превысит величину выходного напряжения первого усилителя 8, на выходе второго усилителя 9 появляется отрицательное напряжение, при этом на входы логических элементов И 16 и 15 поступает сигнал О с выхода компаратора 12. На входах логического элемента И 18 при этом присутствуют сигналы 1, на выходе элемента И 19 появляется сигнал 1, первый ключ 10 размыкается. Пока величина входного сигнала на прямом входе нуль-индикатора 13 на превышает величины уставки, устанавливаемой резистором 20, выходной сигнал нуль-индикатора 13 остается положительным . на выходе элемента И 24 - сигнал Г. Это необходимо для того, чтобы устройство не реагировало на случайные колебания температуры тепловой тоу- бы, амплитуда которых значительно меньше величины скачка температуры при закипании теплоносителя.

При разомкнутом первом ключе 10 выходное напряжение интегратора 11 остается таким, каким оно было до размыкания ключа 10, т.е. происходит запоминание выходного напряжения интегратора 11 за счет напряжения на конденсаторе 31.

По мере уменьшения входного напряжения первого усилителя 8 лрс ходит увеличение выходного отрицательного напряжения второго усилителя 9 за счет уменьшения входного сигнала второго усилителя 9 по сравнению с величиной выходного напряжения интегратора 11, поступающего на вход нуль-индикатора 13. При превышении уставки срабатывания (что свидетельствует о том, что произошло уменьшение температуры испарителя тепловой трубы 3, связанное с фазовым переходом теплоносителя, а не со случайными колебаниями температуры) на выходе нуль-индикатора 13 появляется отрицательное напряжение, на вход элемента И 22 поступает сигнал О, на выходе элемента Л 24 появляется сигнал О,

включающий схему памяти, при этом зажигается светодиод 27, что свидетельствует о переходе тепловой трубы 3 в режмм кипения и соответственно о его герметичности.

Устройство позволяет осуществить контроль в автоматическом режиме тепловых труб и термосифонов в сборе, при этом в качестве нагреватегя используется сзм по- лупроводникозый трибор, отдельно или не0 посредственно в тиристорпом агрегате.

Способ обеспечивает контроль не только отдельных тепловых труб или термосифонов, но и эксплуатационный контроль герметичности охладителей (теплоотводов), со5 стоящих из несколькмк термосифонов или тепловых тоуб, имеющих общий испаритель.

Формула изобретения

1.Способ контроля герметичности теп- 0 ловой трубы путем теплового воздействия

на один участок трубы в зоне испарителя, измерения в течение времени контроля температуры на том же участке трубы, отличающийся тем. что, с цегью повышения

5 производительности путем сокращения времени измерений с сохранением чувствительности, определяют знак первой производной температуры по времени, а негерметичность трубы определяют по ее поло0 жительному знаку.

2.Устройство для контроля герметичности тепловой трубы, содержащее нагреватель, термопару и соединенный с ней блок регистрации, содержащий источник пита5 ния постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, блок регистрации выполнен в виде последовательно соединенных первого пропорционального усилителя, второго

0 пропорционального усилителя, первого управляющего ключа, интегратора, выход которого соединен с неинвертирующим входом второго пропорционального усилителя, восьми элементов И, установочного рези5 стора, светодиода второго управляющего ключа, компаратора и нуль-индикатора, входы компаратора к нуль-индикатора соединены с выходом второго пропорционального усилителя, выход компаратора соединен

0 через первый резистор со входами первого и второго элементов И и через первый резистор и первый диод - с общей точкой, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого

5 через четвертый элемент И соединен с управляющим входом первого ключа, установочный резистор соединен с инверсным входом нуль-индикатора, выход которого через второй резистор соединен со входом пятого элемента И и через

и второй резистор и второй диод - с общей точкой, выход пятого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - со вторым входом третьего элемента И и с первым входом седьмого элемента И, выход последнего соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со светодиодом и со вторым входом седьмого элемента И, второй вход восьмого элемента И через третий резистор и второй управляющий ключ соединен с общей точкой, первый вход установочного резистора соединен с общей точкой, а второй - с минусом источника питания, плюс источника питания соединен со вторым входом восьмого элемента И и со светодиодом, вторые входы первого, второго, четвертого, пятого элементов И соответственно соединены с их первыми входами.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в качестве нагревателя использована электронная схема блока регистрации.

Изобретение относится к контролю герметичности тепловых труб и позволяет повысить производительность с сохранением чувствительности. Нагреватель установлен на поверхности испарителя тепловой трубы. Здесь же установлена термопара, с ней соединен блок режстрации, который выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго пропорциональных усилителей, первого ключа, интегратора. Выход второго усилителя соединен с входами компаратора и нуль-индикатора. Выходы последних через две параллельные цепочки логических элементов И соединены с управляющим входом первого ключа и со свето- диодом. На испаритель тепловой трубы оказывается тепловое воздействие, в этой же зоне определяют знак первой производной температуры стенки трубы по времени В зависимости от входного сигнала нуль-индикатор вырабатывает логический О или 1. При этом в случае утечки из трубы, т.е. при положительном знаке первой производной температуры по времени, на выходе нуль-индикэгорэ появляется сигнал О, зажигается светодиод, свидетельствуя о нарушении герметичности трубы. 2 с п.ф-лы. 3 ил.

i-CK

Ґ

«

фиг.1

lycm

|| I

I1 11

III

Шиг.2