Устройство для определения темпе-РАТуРОпРОВОдНОСТи НЕэлЕКТРОпРОВОд-НыХ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к исследова нию теплофизических свойств твердых неметаллических материалов и предназначено для определения коэффициента . температуропроводности твердых листо вых неметаллических материалов (стеклопластиков, углепластиков, асбопла тиков и т.д.) в условиях высоких тем ператур. Известно устройство для исследова ния теплофизических характеристик в области высоких температур содержащее высокотемпературную графитовую печь сопротивления охлаждаемые медные токоподводы,упругие цанги,допускающие продольное перемещение при термических деформациях, между которыми зажат нагреватель в виде графитовой трубы. Нагреватель окружен теплоизоляционными экранами. Испытуемый образец, в форме цилиндра крепится к верхнему экрану-этажерке, расположенному внутри нагревателя. Верхний и нижний .экраны выполнены из графита и представляют собой тонкостенные трубки с поперечными ребрами. Термопары установлены в центре образца и по радиусу на глубине, равной половине высоты образца. Электрическая схема состоит из автотрансформатора, понижающего трансформатора, специального редуктора с приводом электродвигателя 1 . Однако известное устройство позволяет исследовать температуропроводность плохих проводников тепла при разрежении или в инертной среде в области высоких температур, не имеет ограничение по скорости нагрева и не позволяет определять свойства на плоских образцах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения теплофизических свойств веществ, работающее в области температура от 900 до , Ьостоящее из водоохлаждаемой вакуумной .камеры с размещенными в ней рабочим (гчастком и нагревателем, схемы измереш й и схемы обеспечения необходимог температурного режийа. Создание необходимого температурного релдама в камере обеспечивается индуктором высокочастотного генератора ГЛ-15 мощностью 10 кВт, имеющего при согласованной нагрузке частоту 720 кГц, Индуктор выполнен из красной меди с изолированными друг от друга витками, Между индуктором и радиационными молибденовым нагревателем размещен экран в Риде цилиндрической трубки из . В молибденовом радиационном нагревателе размещены исследуемый цилиндри ческий образец и система торцовых экранов. Нагреватель закреплен на резьбе в обойме нижнего фланца камеры и фиксируется с помощью контргайки Сверху и снизу образца размещены торцовые молибденовые экраны, позволяющий свести к минимуму торцовые потери тепла и обеспечить реализацию одномерно го температурного поля в образце. Вну три нагревателя на иглах размещается образец. В центре образца и по радиус выполнены пирометрические каналы. Нестационарные температуры измеряются фотоэлектрическим и фотографичесКИМ пирометрами z. Однако высокотемпературное устройство не позволяет исследовать теплофизические характеристики листовых композициоинных полимерных материалов с которыми приходится широко встреча ся на практике. Цель изобретения - определение тем пературопроводности листовых композиц онных полимерных материалов в Ьироком диапазоне температур. Поставленная- цель,достигается тем что в устройстве, содержащем водоохл ждаемый индуктор с помещенными в нем нагревателем, выполненным из электро проводного материала, боковыми и тор цовь1ми экрана ш, нагреватель выполне из двух тел с установленными между н ми фиксирующими элементами, например в виде колец, между которыми помещены наследуемые образцы с термопарами, стянутые вместе с нагревателем и торцовыми.экранами прижимным устройством, расположенным в верхнем основании камеры. При этом фиксирующие элементы имеют радиальные отверстия, через которые из зоны нагрева удаляют продукты термодеструкции, а условия испытаний приближаются к условиям эксплуатации. Фиксирующие элементы, нагреватель, боковые и торцовые экраны, индуктор установлены на керамической плите, подвешенной к верхнему основанию камеры. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство в.разрезе. Внутри устройства, изготовленного из меди, находится медный водоохлаждаемый индуктор 1, установленный на керамической плите 2. Керамическая плита 2 крепится к верхнему основанию устройства 3 на четырех стержнях 4. Внутри индуктора 1 на керамической плите 2, имеющей пояса центрации, установлены б.оковые теплоизоляционные керамические экраны 5 и 6. Нагреватель 7 выполнен в виде двух одинаковых сплошных цилиндрических тел из высокопрочного графита. Нагреватель должен быть изготовлен из электропроводного материала и должен иметь температуру плавления выше требуемой температуры нагрева образца на 200250 С, Четыре исследуемых плоских образца 8 с зажатыми между ними раскатанными термопарами 9 до толщины 0,05 мм размещены в пространстве между телами нагревателя, -{ля приближения условий испытаний к словиям эксплуатации и для выхода продуктов термодеструкции при нагреве между исследуемыми образцами и телами нагревателя симметрично установлены фиксирующие элементы 10, .выполненные из керамики в виде колец диаметромD 50 мм, высотой п 4 мм с шестнадцатью радиальными отверстиями диаметром мм. Для уменьшения искажающего температурного влияния фиксирующих элементов 10 на испытуемые образцы 8 касание осуществляется по линии контакта шириной 0,2 мм. Фиксирующий элемент может бЬ1ть выполнен в виде квадрата, треугольника, звезды, спирали, а также и другой формы и должен иметь радиальные отверстия для удаления из зоны нагрева продуктов термодеСтрукции. Образца 8 с термопарами 9, фиксирующие элементы 10 и тела нагревателя 7 установлены на нижнем торцовом экране 11, а сверху установлен торцовой экран 12, которые стягиваются вместе с помощью прижимного элемента 13, установленного в верхнем основании камеры. Термопары 9 выводятся наружу через специальные отверстия, в верхнем основании.

а для обеспечения инертной среды в процессе испытаний в устройство подается аргон.

Устройство, предназначенное для определения температуропроводности ли- s стовых композиционных полимерных материалов, работает следующим образом.

Водоохлаждаемый индуктор 1, питае- . мый от полупроводникового преобразователя высокой частоты ППЧ, мощностью 10 65 кВт и частотой 10 кГц, при включении последнего нагревает симметрично расположенные тела грас итового нагревателя 7 по заданной программе. Автоматическая система программного на- 15 грева осуществляется с помощью приборов РУ5-02М, РУ 4-16А и ГШР-4 путем изменения выходной мощности ППЧ (на 1ертеж не указаны). Нагреватель 7, излучая тепловую энергию, нагревает 20 обращенные к нагревательным телам повеохности испытуемых образцов 8 с заданной скоростью.Испытуемые образцы имеют форму круглых пластин толи иной до 2 мм и диаметром 50 мм. Из- 25 мерения в процессе эксперимента сводится к определению времени запаздывания фронтов температур на сторонах образцов, обращенных к нагревателю, и в центре симметрии пакета. Для это- 30 го используются потенциометр Р-348 в комплекте с усилителем Ф-305.2 и переключателем направления тока П-308, переключатель термопар ПТ и секундомер. Симметрия нагрева контро- 35 лируется электронным автоматическим потенциометром КСП-4, Выделяемые в процессе нагрева продукты термодеструкции попадают в пространство, ограниченное фиксирующими элементами 10, и удаляют-40 ся из зоны нагрева через радиальные отверстия. Для измерения температур до используются хромель-алюмелевые термопары, для диапазона температур до применяются вольфрам-рениевые 5 термопары.

Таким образом, установка позволяет исследовать температуропроводность компенсационных полимерных материалов в диапазоне температур до прискростях нагрева до 80 град/с на образцах из листовых материалов, с которыми приходится широко встречаться не практике.

Формула изобретения

и торцовые экраны стянуты прижимным элементом, расположенным в верхнем основании устройства, причем к верхнему основанию подвешена керамическая плита, на которой установлены индуктор, торцовые и боковые экраны, фиксирующие элементы и нагреватель,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/