Устройство для определения теплофизических характеристик твердых материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических свойств твердых материалов различного класса.

Цель изобретения - расширение обла сти применения устройства и повышение точности измерений.

На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 и фиг. 3 - прижим нагре- вателя к выпуклой и вогнутой цилиндрическим поверхностям; на фиг. 4 - нагреватель; на фиг. 5 - конкретный пример выполнения устройства.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого установлен держатель 2, подпружиненный относительно корпуса 1 в осевом направлении пружинным механизмом 3. На держателе 2 (симметрично от его оси симметрии) жестко установлены спаренные фиксирующие стержни 4, между которыми зажата в горизонтальном направлении с возможностью перемещения при изгибе

эластичная пластина 5 К нижней поверхности пластины 5 жестко прикреплен теплоизолирующий упругодеформируемый элемент 6 в котором для нижних т. е. из спаренных фиксирующих стержней имеются выемки, равные радиусу стержней К изо лирующему у пру годеформируемому элементу 6 с противоположной от эластичной пластины 5 стороне прикрег лен двухсекционный нагреватель 7, имеющий основной 8 и внешний 9 нагреватели и выполненный в виде проводников на гибкой диэлектрической подложке 10 Корпус устройства снабжен микропереключателем 11, соединенным с держателем 2 посредством плоской пружины 12. Стержни 4 расположены симметрично от оси симметрии держателя 2 на оптимальном расстоянии которое зависит от конфигурации нагревателя 7 и выбрано таким, чтобы был возможен одинаковый прогиб эластичной плзстины 5 при измерениях на вогнутых и выпуклых цилиндрических поверхностях.

ON СЛ

О 4 СО О

«Ж

Устройство (фиг. 5) содержит два пружинных механизма 3, снабженных пружинами 13 с направляющими 14 и ограничителями 15, а корпус 1 имеет опоры 16.

Устройство работает следующим образом.

К основному нагревателю 8 подводят постоянную электрическую мощность, а температуру внешнего нагревателя 9 поддерживают равной температуре основного нагревателя 8. Для уменьшения теплоемкости нагреватели 8 и 9 являются также термометрами сопротивления. Температуру Тп поверхности измеряемого материала вычисляют по формуле

AT, где Тн - температура нагревателя;

Л Т - падение температуры на контактное термическое сопротивление.

Устройство помещают на контролируемый материал и прижимают к его поверхности усилием руки на корпус 1. При этом пружинный механизм 3 сжимается до упора корпуса 1 с опорами 16 в измеряемую поверхность и воздействует на держатель 2 с фиксирующими спаренными стержнями 4 и зажатой между ними эластичной пластиной 5, в результате чего сжимается теплоизолирующий упругодеформируемый элемент 6 и обеспечивается равномерное прижатие основного 8 и внешнего 9 нагревателей, при- крепленных вместе с гибкой диэлектрической подложкой 10 к теплоизолирующему упругодеформируемому элементу 6, к контролируемому материалу.

Таким образом, обеспечивается постоянное контактное термическое сопротивление по нагревателю 7.

При измерениях на выпуклой цилиндрической поверхности (фиг. 2) сила прижима прикладывается посредством держатели 2 с фиксирующими спаренными стержнями 4 к середине зажатой между ними с возможностью перемещения при изгибе эластичной пластины 5. При этом края пластины 5 изгибаются в сторону контролируемого материала с цилиндрической выгнутой поверхностью, воздействуя на теплоизолирующий упругодеформируемый элемент 6 с закрепленным на нем нагревателем 7 и обеспечивая при этом равномерность контактного термического сопротивления. При измерениях на вогнутой цилиндрической поверхности (фиг. 3) сила прижима прикладывается к краям эластичной пластины 5, в

результате чего середина пластины 5 изгибается в сторону измеряемого материала и воздействует на теплоизолирующий упругодеформируемый элемент б, прижимая нагреватель 1 к контролируемому материалу.

При этом достигается равномерность контактного термического сопротивления. Микропереключатель II срабатывает в момент прижима устройства к контролируемому образцу.

Конструкция устройства позволяет расширить область его применения по сравнению с прототипом, за счет возможности проведения контроля теплофизических характеристик материалов неразрушающим

методом как на выпуклых, так и на вогнутых поверхностях. Повышение точности измерения тепловых свойств материалов на цилиндрических поверхностях достигается за счет того, что контактное термическое сопротивление между измеряемым материалом и основным нагревателем и измеряемым материалом и внешним нагревателем в устройстве одинаковы, в результате чего обеспечивается равномерная

температура на поверхности измеряемого материала.

Формул а изобретения Устройство для определения теплофизических характеристик твердых материалов, содержащее корпус, нагреватель, измеритель температуры и упругодеформируемый элемент, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности измерений, оно дополнительно снабжено держателем, установленным внутри корпуса и подпружиненным относительно него в осевом направлении, спаренными фиксирующими

стержнями, жестко закрепленными на держателе симметрично от его оси симметрии. и эластичной пластинкой, зажатой между спаренными фиксирующими стержнями, при этом упругодеформируемый элемент

верхней поверхностью закреплен на эластичной пластине, а на нижней его поверхности установлен нагреватель.

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических свойств твердых материалов различного класса. Цель изобретения - расширение области применения и повышение точности измерений. Устройство содержит корпус, внутри которого размещен держатель, подпружиненный относительно корпуса На держателе закреплены две пары спаренных фиксирующих стержней между которыми размещена эластичная пластина К пластине верхней поверхностью закреплен упругодеформируемый элемент а на нижней его поверхности ус таног.юн нагреватель 5 ил Ьт С