Устройство для определения теплофизических свойств материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к области тепловых испытаний,а именно к области определения теплофиэических свойств. Известно устройство для измерени теплофизических свойств, включающее блоки нагрева и охлгивдения, а также измерители температуры l. Это устройство обеспечивает дост верные результаты только после дли тельного термостатирования образца. Известно также устройство для теплофизических исследовайий в импульсном тепловом режима, включающее средства термостатирования, нагреватель и измерители температуры 2. Несмотря на то, что время ис.пытания этого устройства меньше, чем устройства 1, оно все-таки значительно, что связано с необходимостью регистрации теплового откл ка в эталонных образцах, имитирующих полубесконечные тела. В зтом отношении более совершенн и наиболее близким по технической сути к данному изобретению является устройство 3 . Это устройство для определения те.шофизнческих свойст материалов, содержащее импульсный источник лучистого нагрева, держатель образца и термопару для регистрации температуры поверхности образца, противоположной облучаемой. Недостатком устройства - прототипа является ограниченная точность сравнительных испытаний серии образцов. Целью изобретения является повышение точности определекия. Цель достигается тем, что в отличие от устройства - прототипа держатель образца состоит из основания и кассеты с концентрически расположенными гнездами для образцов, выполненной поворотной и с возможностью перемещения относительно основания перпендикулярно оси поворота, термопара закреплена на основании и подпружинена в направлении оси поворота кассеты, источник импульсного нагрева выполнен съемным и с возможностью перемещения относительно основания в йаправлении, параллельном оси поворота кассеты. Новая совокупность признаков обеспечивает производительность условий испытаний как при установке очередного образца,так и при замене или переналадке источника нагрева.При замене образца гарантируется воепроизводимость положения образца относительно источника нагрева и термопары, а также воспроизводимость условия контакта образца с термопарой. При замене источника или изменении со временем его характеристик неийентичность по интенсивности излучения компенсируется изменением расстояния до образца.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для определения теплофизических свойств материалов; на фиг. 2 - вид сверху конструкции поворотной кассеты с механизмом фиксации центра образца на одной оси с электродами термопары и блоком импульсного источника нагрева у на фиг. 3 - разрез конструкции поворотной кассеты, на фиг. 4 - конструкция съемного корпуса с прорезями, с закрепленной в нем подпружиненной термопарой .

Устройство содержит стойку 1, на которой закреплен держатель образца, выполненный в виде основания, в качестве которого служит кронштейн 2,и поворотной с концентрически расположенными гнездами кассеты 3, выполненной с возможностью перемещения относительно основания перпендикулярно оси поворота. На стойке 1 также закреплен кронштейн 4. На кронштейне 2 закреплен корпус 5 с прорезями 6 и с размещенными в нем электродами термопары 7 с рукоятками 8. На кронштейне 4 источник импульсного нагрева 9, выполненный в виде съемного блока. Стойка 1 имеет направляющую 10, на которой при помощи механизма 11 перемещаются кронштейны 2 и 4. Кассета 3 выполнена с гнездами 12, в которых размещены образцы 13 исследуемого материала.

Гнезда 12 выполнены в виде сквозь ных отверстий, окаймленных ребромподставкой. Размер гнезда исключает контакт его с боковой стенкой образца, что обеспечивает изоляцию от тепловых перетечек к боковой поверхности образцов 13.

Кронштейн 2 выполнен- с пазом 14, в котором перемещается держатель 15 кассеты 3. Закрепление держателя 15 .производится замком 16. Для удобства поворота вокруг оси держателя фиксации центров образцов 13 народной оси с электродами термопары 7 и блоком 8 импульсного источника нагрева 9 кассета 3 снабжена ручками 17 и механизмом фиксации 18. Кронштейн 4 выполнен с телескопическим узлом 19, позволяющим изменять его длину и с узлом 20, позволяющим перемещать импульсный источник нагpesa 9 в направлении, перпендикулярном оси кронштейна 4. Элементы 21 импульсного источника нагрева 9 собраны в блок.

Блок импульсного нагрева 9 снабжен разъемом 22, позволяющим оперативное отключение его от устройства, быструю замену. Корпус 5 с прорезями

6содержит: электроды те:.мопары 7

5 с очехловкой 23,выполнен ой с фиксаторами 24 и пружинами 2, смонтированными на держателе 26 термопары 7, снабженного рукоятками 8, шайбу 27, и гайку 28 с разъемом 29. Фиксаторы Q 24 и пружины 25 создают независимость подвески электродов термопары

7и тем самым обеспечивают надежный контакт термопары с образцами 13.

Очехловка 23 и шайба 27 служат

. также дополнительной защитой электродов термопары 7 от действиясетевых наводок и ионизирующего излучения. Разъем 29 обеспечивает быструю замену конструкции корпуса 5с прорезями б. .

0 Устройство для определения теплофизических свойств материалов рабо- тает следующим образом.

Кассета 3 с уложенными-. в гнезде 12 образцами 13 исследуемого материала устанавливается на держателе 15, который вставляется в паз 14 кронштейна 2 и закрепляется на нем. замком 16 в крайнем правом положении паза 14, если производят измерец ния свойств образцов 13, расположенных по внешней окружности центров образцов кассеты 3, и - в крайнем левом положении паза 14, если произ водят измерение свойств образцов 13,

e расположенных по внутренней окружности центров образцов кассеты 3. При этом рукоятки 8 держателя 26 находятся на верхних отметках прорезей 6, а электроды не контактируют с образцами 13.С помощью телескопического узла 19 и узла 20 блок импульсного источника нагрева 9 устанавливают в требуемой точке плоскости , параллельной плоскости образцо.в 13, ас помощью механизмов 11 кронштейн 4 перемещают по стойке 1 с нап-. равляющей 10 в вертикальном направ- лении так, чтобы блок импульсного источника нагрева 9 обеспечивал плоское световое.поле с заданными

Q параметрами на нижней по.верхности одного из образцов 13. После чего рукоятки 8 переводят на нижние отметки прорезей 6 корпуса 5, и тем самым, создают контакт электро- . доз термопары 7 с одним из образцов 13, надежность которого обеспечивается пружйнами 25 и фиксаторами 24. Затем импульс света от блока импульсного источника нагрева 9, соединенного через разъем 22 с блоком

0 питания, поступает на один из образцов. 13. Импульс световой энергии, поглощенный на нижней поверхностиобразца 13, проходит через образец 13 и вызывает температурное повышение наверхней поверхности образца. регистрируемое электродами термопары 7. Электрический сигнал термопары через разъем 29 поступает на регистрацию. Регистрация прекращается при достижении максимума изменения температуры на верхней поверхности образ.ца.13, что служит сигналом об окончании измерений свойств одного из образцов 13. Затем рукоятки 8 переводят на верхние отметки прорезей 6 корпуса 5, а при помощи ручек 17 кассеты 3 и механизма фиксации 18 устанавливают на одной оси с электр дами термопары 7следующий из образцов 13, рукоятки 8 переводят на нижние отметки прорезей б и эксперимент повторяется. Таким образом предлагаемая конструкция устройства расширяет область применения метода светового импульса, повышает надежность исслед ваний, сокращает время измерений, значительно повьшает достоверность получаемых результатов и точность уравнительных испытаний серии образцов. формула изобретения Устройство для определения тепло физических свойств материалов, соS

п

п,1 держащее импульсный источник лучистого нагрева, держатель образца и термопару, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, держатель образца состоит из основания и кассеты с концентрически расположенными гнездами, выполненной поворотной и с возможностью перемещения относительно основания перпендикулярно оси поворота, а термопара закреплена на основании и подпружинена в направлении, параллельном оси поворота кассеты, источник импульсного нагрева выполнен съемным и с возможностью перемещения относительно основания в направлении, параллельном оси поворота кассеты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М., Энергия, 1969, с. 39-41. 2.Дмитрович А.Д.Определение теплофизических свойств строительных материалов. М., Госстройиэдат, 1963, с. 98-99. 3.Инженерно-физический журнал. 1972, т. 22, № 6, с. 1056-1059 (прототип).

в