Устройство для комплексного опре-дЕлЕНия ТЕплОфизичЕСКиХ ХАРАКТЕРиСТиКМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

(54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

коксующихся полимерных материалов в процессе их термического разложения, когда изменяется их химический состав, плотность и прочие свойства. Однако применение материалов данного класса, например в качестве теплозащитных, основано на использовании именно процессов термического разложения. Характеристикой степени прохождения реакций разложения коксующихся материалов является плотность, и для приближения условий исследования к натурньом условиям экспериментальная установка помимо температурных измерений должна обеспечивать возможность определения полей т лотности в исследуемом образце. Цель изобретения - повышение точности измерения теплофизических свойств коксующихся полимерных материалов в условиях приближенных к натурным.

Указанная цель достигается тем, что высокотемпературный нагреватель содержит теплоаккумулирующий блок, в верхнем торце которого выполнены два плоских параллельных друг другу паза, в которых с зазором относительно блока расположены два плоских графитовых резистора, в нижнем торце выполнены дренажные каналы, сообщающиеся с двумя открытыми полостями. В узл скольжения, смонтированном на, платформе, установлена штанга для крепления образца, соединенная с последней через пружину, причем штанга связана с датчиком перемещений относительно платформы, перемещающейся вдоль четырех направляющих под действием .дистанционного привода, связанного и с охлаждаемой заслонкой высокотемпературной зоны. Кроме того, в состав устройства введен э -плотноме в виде двух жестко связанных контейнеров источника и приемника излучения, снабженный щелевым коллиматором и приводом сканирования, расположенный на четырех вертикальных направляющих.

Hai фиг. 1 и фиг. 2 изображена схема предлагаемого устройства.

Схема содержит цилиндрический образец 1 исследуемого материала,снабженный термопарами, теплоакку 1улирующий блок 2, окруженный системой экранов 12, плоские графитовые резисторы 3, охранный трубчатый экран. 4 образца с вертикальными пазами в диаметральной плоскости, выполненный -из того же материала, что и образец 1,два жестко связанных контейнера сканирующего-г-плотномера 5, привод сканировсния (не показан), штангу бр узел 7 скольжения на платформе 8, пружину 9 поджатия образца, направляквдие 10, датчик 11 относительного положения штанги 6 и платформы 3, привод поджатия образца (не показан) и охлаждаемую заслон су

высокотемпературной зоны (не показа на). Объем установки закрыт двумя кожухами 13 и 14, разъединяемыми в плоскости крепления установки 15. Кожухи и экраны имеют соответствующие окна и отверстия для оптической пирометрии и работы плотномера.

Устройство работает следующим образом.

При открытом кожухе. 14 на штанге закрепляется образец 1 и экран 4. Платформа 8 находится в нижнем положении, высокотемпературная зона закрыта охлаждаемой заслонкой. Объем установки заполняется инертным газом или вакуумируется, подается энегия на графитовые резисторы 3, устанавливается заранее заданная температура теплоаккумулирующего блока 2, имеряемая, например, оптическим пирометром 16. Дистанционным приводом платформа 8 перемещается вверх,при этом открывается заслонка, образец 1 контактирует с блоком 2 с усилием, определяемым по датчику 11 положения штанги б и платформы 8, создаваемым пружиной 9. В момент контакта образца с блоком включается привод сканирования -г -плотномера 5, который автоматически фиксирует изменение плотности образца в процессе его. прогрев и термического разложения. Изменение геометрических размеров образца фиксируется датчиком 11 положения а, расположенные в образце термопары с известными координатами фиксируют мгновенное поле температур. Вьщеляющиеся в процессе разложения газообразные продукты отводятся из плоскости контакта образца 1 с блоком 2 через дренажные каналы в открытые полости блока, выполняющие роль газовых коллекторов. Регистрация всех измерений осуществляется измерительной схемой. По окончании эксперимента платформа 8 опускается, заслонка закрывает объем высокотемпературной зоны, отключается привод сканирования -д -плотномера, вентилируется объем установки, отключается энергия с резисторов.

Полученные в эксперименте нестационарные температурные и массовые поля в образце исследуемого Материала позволяют определить его теплофизические характеристики в у зловиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации, например теплозащитных материалов, в отличии от обычно нереализуемого состояния предельного разложения. Все это представляет возможность повысить качество исследований и-расчетов прогрева коксующихся полимерных материалов, проводить более обоско.ванный выбор толщин и весов теп.позащитных покрытий, например, на летательных аппаратах. Формула изобретения Устройство для комплексного опре деления теплофизических характеристик материалов,, например, асбо- и стеклопластиков, содержащее высокотемпературный нагреватель, систему Экранов, термопары, направляющую, узлы скольжения, измерительную схему отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях приближенных к натурным, высокотемпературный нагреватель снаб жен цилиндрическим теплоаккумулирующим блоком, в верхнем торце которого выполнены два плоских параллельных друг другу паза, в которых, с зазором относительно блока расположены два плоских графитовых резист ра, р нижнем торце выполнены дренажные, каналы, сообщающиеся с двумя открытыми полостями, в узле скольжения, смонтированном на платформе, установлена штанга для крепления о.бразца, соединенная с последней через пружину, причем штанга связана с датчиком перемещений относительно платформы,перемещающейся вдоль четырех направляющих пбд действием дистанционно управляемого привода, связанного и с охлаждаемой заслонкой высокотемпературной зоны и на направляющих расположен и г -плотномер с приводом вертикального сканирования, выполненный в виде двух жестко связанных контейнеров источника и приемника излучения с щелевыми коллиматорами . Ниточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Шашков А. Г. и Тюкаев В. И. Теплофизические свойства разлагающихся материалов при высоких температурах. Минск, Наука и техника, 1975, с.18-42. 2.Авторское свидетельство СССР 493715, кл. G 01 N 25/20, 1973 (прототип).