Устройство для измерения и исследования тепловых потоков

О П И С А Н И Е 11688872ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30 СССРо делам изобретеи открытий 3) УДК 620.171.32(088.8) 79, Бюлл нь %36 5) Дата опубликования описания 01.10.7 72) Авторыизобретения Г. Гулянский, Г. Б. Розенблит и Г, Л, фишбейн(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКО Изобретение относится к устройствам для создания и измерения нестационарного периодического, непериодического теплового потока и контактного давления между контактирующими поверхностями и может быть использовано при исследовании процесса теплообмена в теплоэнергетике, например, в двигателях внутреннего сгорания.В современной теплоэнергетике существует проблема измерения и регулирова. ния нестационарных тепловых потоков при переменном давлении через контактирую. щие поверхности, например, клапан - седло крышки цилиндра, поршневое кольцо - гильза цилиндра, тепловое состояние которых определяется условиями теплообмена на поверхностях контакта,Известны устройства для измерения и исследования тепловых потоков, содержа. щие механизм нагружения, холодильник и нагреватель с закрепленными в них образцами с установленными в последних термопарами, подключенными к регистрирующему прибору Ц.Недостаток известных устройств заключается в том, что они не позволяют создать регулируемые нестационарные периодичес кие тепловые потоки при переменном дав. лении на контактные поверхности, поэтому исследования могут проводиться только при натурных испытаниях реальных деталей, что связано со значительными техническими трудностями, вызывает большие затраты средств и времени на экспериментальные ,работы. Кроме того, в энергетических установках, например в ДВС, нельзя установить раздельное влияние на интенсивность неста.ционарного теплообмена через зону контакта характеристик, определяющих интенсивность этого процесса, таких как контактное давление, частота контактирования, длительность контакта за рабочий цикл и др.Цель изобретения - расширение диапазона исследования процессов теплообмена,Эта цель достигаегся тем, что холодильник и нагреватель установлены с возможностью перемещения, причем последний подпружинен и размещен в корпусе, уста новленном на направляющих и снабженноммеханизмом регулирования длительности контакта образцов, и термопары подключены через переключатель и усилитель к регистрирующему прибору, к которому присое динены дополнительно установленные тензодатчпк, расположенный между холодильником и механизмом нагружения, н датчик частоты контактирования, закрепленный на механизме нагружения, пружины З 0 расположены параллельно оси образцов и5101520 25 Зо 35 40 45 50 55 60 05 присоединены к регулировочному винту.Механизм регулирования длительности контакта выполнен в виде винтовой пары, соединяющей корпус с направляющими и установленной параллельно оси образцов.На чертеже изображена принципиальная схема описываемого устройства.Устройство содержит нагрузочный механизм 1 в виде профильного кулачка, холодильник 2 с закрепленным в нем образцом 3, нагреватель 4, закрепленный в последнем образец 5, пружины б, корпус 7, установленный на направляющих 8 и снабженный механизмом 9 регулирования длительности контакта образцов, выполненным в вн",е винтовой пары, соединяющей корпус с направляющими, датчик 10 частоты контактирования, тензодатчик 11, переключатель 12, электронный усилитель 13, термопары 14, регистрирующий прибор 15, потенциометр 1 б, винт 17 для регулирования натяжения пружин, тензоусилитель 18.Устройство работает следующим образом.Образец 3, установленный в холодильнинике 2, приводится в возвратно-поступательное движение через тензодатчик 11 от профильного кулачка механизма 1 с частотой (20 1 ц. Образец о, установленный в нагревателе 4, препятствует движению образца 3 под действием пружин б. С момента, когда усилие на контактных поверхностях становится большим усиляя предварительной затяжки пружин б, онн начинают сжиматься, и обе контактные поверхности движутся как одно целое, С этого момента и до момента размьцсания контактных поверхностей при обратном ходе профильного кулучка 1 через зону контакта передается импульс теплового потока с амплитудойВтс 1,0" -регулируемого нагревателемщ С4 и холодильником 2.Нестационарный тепловой поток через зону контакта преобразуется в электрический сигнал в виде переменной по времени термической электродвижу щей силы в малоинерционных поверхностных термопарах 14, установленных на контактных поверхностях опытных образцов 3 и 5. Вели шна этого теплового потока определяется при обработке зарегистрированной с помощью регистрирующего,прибора 15 и усилителя 13 термо-ЭДС. Одновременно на осциллографе регистрируется контактное давление от тензодатчика П и частота контактирования от датчика 10. Необходимая длительность контакта, длительность цикла, обеспечивается за счет изменения моментов соприкосновения и размыкания контактных поверхностей образцов 3 и б путем перемещения корпуса 7 по направляющим 8 с помощью механизма 9 регулировки длительности контакта. Необходимое контактное давление :10 Н/лР для каждого момента времени обеспечивается затяжкой пружин 6 винтом 17 и профилем кулачка нагрузочного механизма 1, Частота контактирования образцов 3, б изменяется с помощью редуктора, установленного между Приводом и профильным кулачком механизма 1,Устройство позволяет исследовать интенсивность нестационарного периодического и непериодического контактного тепло- обмена при переменном давлении между контактирующими поверхностями, что необходимо для моделирования температурных полей в теплонапряженных деталях энергетических установок, где определяющее влияние оказывает контактный тепло- обмен. Так, например, при исследовании температурного состояния клапанов и седел крышек цилиндров в двигателях внутреннего сгорания использование данных, полученных с помощью описываемого устройства, позволит существенно сократить затраты средств и времени на опытные работы, связанные с разработкой новой конструкции этих деталей. Формула изобретения 1. Устройство для измерения и исследования тепловых потоков, содержащее механизм нагружения, холодильник и нагреватель с закрепленными в них образцами с установленными в последних термопарами, подключенными к,регистрирующему прибору, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона исследования процессов теплообмена, холодильник и нагреватель установлены с возможностью перемещения, причем последний подпружинен и размещен в корпусе, установленном на направляющих и снабженном механизмом регулирования длительности контакта образцов, и термопары подключены через переключатель и усилитель к регистрирующему прибору, к которому, присоединены дополнительно установленные тензодатчик, расположенный между холодильником и механизмом нагружения, и датчик частоты контактирования, закрепленный на механизме нагружения.2. Устройство по п. 1, от л ич а ю щеее я тем, что пружины расположены параллельно осн образцов и присоединены к регулировочному винту,3. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю щеес я тем, что механизм регулирования длительности контакта выполнен в виде винтовой пары, соединяющей корпус с направляюц 1 ими и установленной параллельно оси образцов. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Шлыков 10. П., Ганнн Е. А. Контактный тсплообмен, М. - Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 32, рпс. 1,688872 77 Составитель Т. Юдина Техред Н, Строганова Корректор С. файн Редактор Е. Караулова Тип. Харьк. фил. пред. Патент Заказ 857/1075 Изд. М 540 Тираж 1090 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5