Устройство для определения теплопроводности текстильных материалов

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 20.06,7 рисоедип: пнем заявкиГосударственный номнте 23) Приоритет овета Министров СССРло делам изобретений 5.03,76. Бюллетень1 Опубликова) УДК 536 21(088,8) открытии Дата опубликования исания 26.05.7 Авторыизобретен билкин и Н. М киров(71) Заявитель Московский Ордена Трудового Красного Знамени текс льный инстит(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВустройентами,представлена блок-схемаг. 2 термокамера с элевв разрезе.а устройства состоит изка регулирования 2 и изм3. Термокамера 1 состоитадратпой формы, выполнеолита, на котором закоробка 5 из пенопласта.ание камеры ввернутына которые свободно надузлы камеры: теплозащи На фиг. 1 ства, на фи вид спереди Блок-схем меры 1, бло ного блока вания 4 кв стеклотекст квадратная В основ шпильки 6,остальныетермока- ерительиз осно- ННОГО ИЗкреплена четыре ваются ая пеО Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для определения коэффициента теплопередачи текстильных материалов и пакетов из них, характеризующего их теплозащитные свойства.Известны приборы для определения тепло- защитных свойств текстильных материалов и пакетов из них методом стационарного теплового режима, содержащие нагреватель и холодильник, между которыми располагается исследуемый материал. Вычисление коэффициента теплопередачи в таких приборах производится по известной формуле, исходя из показаний приборов, измеряющих количество электроэнергии, затраченной на нагрев нагревателя.Недостатком известных приборов, реализующих метод стационарного теплового режима, является длительность испытания одного образца (3 - 4 ч), неравномерность, а также громоздкость устройства теплового потока в нагревателе, вызывающая погрешности измерений.Для повышения точности и быстродействия измерений предлагаемое устройство снабжено вычислительным блоком, содержащим формирователь импульсов, связанный через первый элемент И - НЕ со входом делителя частоты, два электрически связанных триггера Шмитта, цифровой индикатор, элемент сигнализации циклов измерений и второй элемент И - НЕ, входы которого подключены соответственно к одному из выходов делителя частоты, к выходу первого триггера Шмитта и 5 выходу блока регулирования температуры основного нагревательного элемента, а выход - к цифровому индикатору, Выход второго триггера Шмитта подсоединен ко входу элемента сигнализации циклов измерений и ко входу О первого элемента И - НЕ, а второй выходделителя частоты подсоединен ко входу первого триггера, третий к другому входу элемента сигнализации циклов измерений. Блок регулирования выполнен в виде трех незави симых каналов, соединенных соответственнос датчиками температуры холодильника, основного и дополнительного нагревательного элемента.нопластовая прокладка 7, охранный нагревательный элемент 8, теплозащитная пенопластовая прокладка 9, рабочий нагревательный элемент 10 по конструкции одинаковый с охранным, холодильник 11, Между рабочим нагревательным элементом и холодильником помещается образец испытуемого материала 12. На поверхностях нагревательных элементов и холодильника закреплены датчики температуры (термопары и термометр сопротивления).Нагревательный элемент 10 для получения равномерного температурного поля состоит из основного нагревателя, охранного нагревателя и подложки. Основной и охранный нагреватели выполнены в виде печатной платы не- разъемной жесткой конструкции из константановой фольги.В приборе применено полупроводниковое охлаждение. Холодильник 11 представляет собой медную плиту, на одну сторону которой холодными спаями приклеены девять последовательно соединенных термоэлектрических батарей 13. Термоэлектрические батареи равномерно распределены на поверхности плиты от ее центра.В целях уменьшения термического сопротивления электроизолирующего теплоперехода между медными пластинами термоэлектрических батарей и медной плитой в клей добавлен порошок окиси бериллия, которая имеет теплопроводность такого же порядка, как металлы.Отвод тепла от горячих спаев термоэлектрических батарей производится с помощью радиаторов 14 из дюралюминия с пластинчатыми ребрами, которые также приклеены к поверхности горячих спаев термоэлектрических батарей клеем с добавкой порошка окиси бериллия. На медной плите закреплены две ручки 15.Для интенсификации отвода тепла с ребер радиаторов в приборе применен малогабаритный вентилятор.Датчики температуры 16, 17 и 18 соответственно холодильника 11, рабочего нагревательного элемента 10 и охранного нагревательного элемента 8 показаны на фиг. 1.Величина коэффициента теплопередачи исследуемого материала определяется исходя из расхода мощности электрической энергии в основном нагревателе рабочего нагревательного элемента 10 и его величина выводится на цифровую индикацию.Расчет ведется по известной формуле:К=.( 2) где Р - мощность электрической энергии, потребляемая основным нагревателем;Р - площадь поверхности основного нагревателя;1 - температура на поверхности меднойпластины основного нагревателя;1 - температура на плите холодильника. 5 10 15 20 25 30 3 40 45 50 б 0 65 4Блок регулирования 2, вычислительный блок 3, а также блок питания прибора выполнены в отдельном корпусе.Блок регулирования 2 представляет собой три самостоятельных бесконтактных двухпозиционных регулятора и содержит два задатчика температуры 19 и 20, задающих определенную температуру соответственно холодильнику 11 и нагревательному элементу 10, два блока сравнения 21 и 22, три усилителя 23, 24 и 25, выходные каскады которых выполнены по схеме триггера Шмитта. Нагрузкой триггеров являются светодиоды тиристорных оптронов, управляющих тиристорными ключами (выходные блоки 26, 27 и 28) .Вычислительный блок 3 состоит из формирователя импульсов 29, электронного пере- счетного устройства - делителя частоты 30 на 13-ти триггерах, задающего время установления теплового режима термокамеры и время измерения и синхронизованного частотой сети, схемы цифровой индикации 31 на трех счетных декадах, схемы управления на триггерах 32, 33 и схемах И - НЕ 34, 35 и схемы сигнализации хода и окончания цикла измерения 36.Прибор работает следующим образом.После включения питания прибора происходит установление определенного температурного режима термокамеры 1, Сигналы от датчиков температуры 16, 17 и 18 поступают в блок регулирования 2.Блоком регулирования 2 осу ществляется поддержание постоянной температуры холодильника 11 и поддержание перепадов температуры между холодильником и нагревательным элементом 10, а также между нагревательными элементами 10 и 8.Задатчик температуры 19 холодильника, собранный на двух термометрах сопротивления, задает температуру холодильнику, Задание температуры при настройке регулятора осуществляется изменением величины сопротивлений.Блок сравнения 21, построенный по мостовой схеме, питаемой переменным током, с датчиком 16, термометром сопротивления и задатчиком 19 дает на выходе определенный сигнал. Сигнал разбаланса моста, полученный в блоке сравнения 21 от сравнения величин задатчика 19 и датчика 16, поступает на вход усилителя 25, выходной каскад которого управляет работой триггера Шмитта.При увеличении температуры холодильника 11 происходит разбаланс измерительного моста. Сигнал разбаланса усиливается, включается тиристорный ключ, управляемый оптронами в выходном блоке 26, в результате чего происходит включение цепи питания холодильника. Температура холодильника 11 начнет уменьшаться до момента балансировки моста, после чего происходит выключение цепи холодильника,При разбалансировке моста в обратную сторону напряжение на выход управляемоговыпрямителя йе поступает, т. к. напряжение питания моста и опорное напряжение находятся в противофазе. Температура холодильника начинает увеличиваться, и процесс повторяетсяся.Датчик перепада температуры 17, выполненный из двух встречно включенных термопар, дает сигнал на схему сравнения (блок 22), построенную по схеме моста,Сигнал разбаланса моста поступает на вход усилителя 23, где усиливается и подается на исполнительное устройство. Схема исполнительного устройства (выходной блок 27) аналогична вышеизложенной и осуществляет включение и отключение цепи питания нагре.вательного элемента 10.Датчик 18 нулевого перепада температуры между рабочим 10 и охранным 8 нагревательными элементами, состоящий из двух встречно включенных термопар, дает сигнал на вход усилителя 24. Исполнитсльное устройство (выходной блок 28) аналогично выше изло.женному и осуществляет включение и отключение охранного нагревательного элемента 8.При постоянных значениях подводимой энергии к основному нагревателю элемента 10, площади поверхности нагревателя, перепада температуры между холодильником 11 и нагревателем и времени измерения коэффициент теплопередачи исследуемого материала определяется временем включения основного нагревателя, которое является и временем включения всего рабочего нагревательного элемента 10, т, к. основной и охранный нагреватели его соединены последовательно.При включении основного нагревателя сигнал с выхода управляемого выпрямителя усилителя 23 поступает на вычислительный блок 3, который работает следующим образом.Г 1 ри нажатии кнопки Измерение, выведенной на панель управления прибора, происходит установка триггеров в начальное состояние и сброс показания счетных декад. На вход делителя частоты 30 посгупает через схему И - НЕ импульсы прямоугольной формы с частотой сети (50 гц) с формирователя импульсов 29, Через 163, 84 секунды, в течение которых происходит вывод нагревательных элементов и холодильника в установившийся режим, происходит опрокидывание триггера 32, который включает схему И - НЕ 35, чем подготавливает счетные декады 31 к счету импульсов.На вход схемы И - НЕ 35 поступают импульсы большой длительности с управляемого выпрямителя усилителя 23, соответствующие включению и отключению нагревателей рабо чего нагревательного элемента 10 и импульсы малой длительности, поступащие с одного из триггеров делителя частоты 30.Во время работы основного нагревателя счетные декады осуществляют счет импульсов малой длительности, которые могут быть взяты с любого триггера делителя частоты, чем достигается введение в формулу измерения коэффициента, кратного двум. Через 327, 68 секунды после начала цикла измерения триггер 32 опрокидывается второй раз, что вызывает опрокидывание триггера 33 и отключение делителя частоты 30 от формирователя импульсов 29. На этом цикл измерения заканчивается.Во время всего цикла измерения индикаторная лампочка схемы сигнализации 36 периодическим включением сигнализирует о ходе цикла измерения, а по окончании цикла она выключается. 1. Устройство для определения теплопроводности текстильных материалов, содержащее основной и охранный нагревательные элементы, расположенные в одной плоскости, дополнительный нагревательный элемент, расположенный под ними, холодильник и блок регулирования температуры, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, оно снабжено вычислительным блоком, содержащим формирователь импульсов, связанный через первый элемент И - НЕ со входом делителя частоты, два электрически связанных триггера Шмитта, цифровой индикатор, элемент сигнализации циклов измерений и второй элемент И - НЕ, входы которого подключены соответственно к одному из выходов делителя частоты, к выходу первого триггера Шмитта и выходу блока регулирования температуры основного нагревательного элемента, а выход - к цифровому индикатору, при этом выход второго триггера Шмитта подсоединен ко входу элемента сигнализации циклов измерений и ко входу первого элемента И - НЕ, второй выход делителя частоты подсоединен к входу первого триггера Шмитта, третий - к другому входу элемента сигнализации циклов измерений.2. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что блок регулирования выполнен в виде трех независимых каналов регулирования, электрически связанных соответственно с датчиками температуры холодильника, основного и дополнительного нагревательных элементов. 5 10 15 20 э г 30 35 40 45 50 55 Формула изобретенияТРА. У УУ ставитель А. Козловехред О. Кудинова Ретгк Коррект елева Ии баев акгз 1048 Тирак 029Совета Министоткрытийая наб., д. 4/5 ПодписноСССР ипографпя, пр. С упова Г уОт сгнил Г 3Д 9.о 011Г Изд.1211 1 ИИПИ Государственного комптега по деляги изобретений и 113035, Москва, )К, Раушс