Устройство для измерения теплопроводности

Сфеэ Советски кСфцшапистическинРесттубпии ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С О 1 К 25/18 9 вударетеенеИ квинтет ееср аа дааает нзебретеннй и вткрытнй) Авторыизобретения Курении, Ю.В. Левочкин, В.И. Козин и И.В. Иолокоедов 1) Заявнтел нинградский технологический институт промышленности(54) УСТРОЙСТ сится к области ис Изобретение о следования тепло а именно, к изме ности. своис прово ичес ию теп теплофикоторго об Известно устройство для измерениязических свойств веществ вых боковую поверхность испытуемораэца для уменьшения бокового теплообмена окружают защитными кольцами, образующими вокруг образца кольцевую воздушную прослойку, Защитным кольцам обеспечивают хорошую тепловую связь с торцовыми контактными поверхностями образцавследствие чего они имеют температуру, близкую к среднеповерхностной температуре образца. Теплообмен на боковой поверхности образца практически не зависит от уровня температуры, а определяется небольшими перепадами температуры, соизмеримыми с перепадом температуры в самом образце, порядка 10-20 К ИЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНО Недостатком устройства является то, что высота буртиков одинакова только на образцах определенной высоты. При исследовании более высоких образцов верхняя контактная, пластина поднимается вверх и увеличивается поверхность верхнего буртика имеющего температуру верхней контактной пластины, При разных температурах нижней и верхней контактных пластин роль теплообмена боковой поверхности образца с верхними буртиком возрастает, что приводит к появлению дополнительной погрешности измерения температуропроводности.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерений теплопроводности, состоящее из двух массивных металлических блоков, перемещающихся относительно друг друга вдоль вертикальной оси, между которьщн помещается образец. В верхнем блоке смонтирован нагреватель, а в нижнем тепломер. В5 О 15 20 25 30 35 40 45 контактных поверхностях блоков расположены термопары, измеряющие перепад температуры на образце. Для обеспечения хорошего теплового контакта между верхним блоком и образцач,верхний блок свободно подвешен в вилках кронштейна 12,.Недостатком устройства является то,.что боковая поверхность образца закрыта кольцом с температурой верхнего блока и на боковую поверхность образца попадает нескомпенсированный паразитный тепловой поток от кольца,При расширении .диапазона теплопроводности образцов принципиально необходимо работаТь на образцах большей высоты (до 30 мм). В этом случае роль теплообмена в радиальном направлении резко возрастает, что приводит к увеличению погрешности измерений.1 ель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения теплопроводности, состоящем из теплоизолирующего корпуса, образца и термоприемников, двух массивных теплопроводящих блоков, установленных с возможностью поступательного перемещения вдоль общей оси, один из которых снабжен нагревателем, а другой тепломером, защитных колец, блоки ввинчены по левой и правой резьбе равного шага в теплопроводящие кольца, соединенные между собой с возможностью совместного вращения, При этом блоки ввинчены в кольца таким образом,. что при контакте торцовых поверхностей образца с блоками плоскость зазора между кольцами совпадает со средней по высоте плоскостью образца.На чертеже показано предлагаемое устройство.Устройство состоит из двух тепло- проводящих блоков 1 и 2 равной тепловчкости. В верхнем блоке смонтированнагреватель 3, а в нижнем блокетепломер 4. Образец 5 зажимается между блоками. Для защиты боковой поверхности образца от теплообмена с окружающей средой используются тепло- проводящие кольца 6 и 7, в которые на левой и правой резьбе равного шагаввинчены блоки 1 и 2. Нижнее кольцо через шариковый подшипник 8 крепится к плате 9 прибора, а верхнее свободно подвешивается в вилках 10 кронштей"на 11, Штанга 12 устанавливается в плате 9 прибора таким образом, чтобы обеспечить вертикальное перемещениеблоков вдоль общей оси. Вращательноедвижение блоков предотвращается наличием двух пальцев 13 в нижнем блоке и трех ограничительных штифтов .14в верхнем блоке. Нижнее и верхнеекольца соединены двумя штифтаеи 15,которые обеспечивают совместное вращение колец, При вращении колец блокилибо сходятся, либо расходятся, иеремещаясь вдоль общей вертикальной оси. Верхний блок закрыт теплоизолирующим корпусси 16.Устройство работает следующим образом.При подготовке к опыту разводят блоки на максимальное расстояние, вращая в соответствующую сторону кольца, и затем штангу 12 поднимают вверх относительно платы 9 прибора, Вместе со штангой вверх перемещается закрепленный на ней кронштейн 11, вилка 10, подхватывая ограничительные штифты 1, поднимает блок 1 с кольцом 6.При этси кольцо 6 снимается со штифтов 5. Нагревателем 3 нерегревают верхний блок относительно нижнего на О К. Контактные поверхности блоков промывают и смазывают контактной смазкой, образец устанавливают на площадку тепломера и опускают стойку с кронштейиом вниз. Верхнее кольцо садится на штифты 15, ограничительные штифты 14 поднимаются вверх вдоль пазов вилок 10, Вращая кольца в обратную сторону, медленно сближают блоки до тех пор, пока блоки не зажмут ис" следуемый образец, при этом появится круговой зазор между кольцами. При этом вес верхнего блока, ранее приходившийся на нижнее кольцо, перейдет целиком на образец, Под действием этой силы и за счет свободного вертикального перемещения ограничительных штиф" тов 14 в пазах вилок 10 контактная поверхность верхнего блока установится по верхней поверхности ооразца. За счет выбора левого и правого направления реэьб в кольцах, а также одинаковой величины начального навинчивания, зазор между кольцами для любой толщины образца всегда будет лежать в средней по высоте плоскости образца, Дальнейшее разведение колец нежелательно, так как будет увеличиваться сквозной зазор между кольцами, а следовательно и теплообмен с боковой поверхностью образца.5 ,86Применение изобретения особенно эффективно для боковой защиты образцов со значительной высотой.Применение изобретения в промыщленных теплофизических приборах дает значительный экономический эффект за счет более рационального использования материалов, теплофиэические характеристики которых будут получены с большой точностью на этих приборах, Кроме того, предлагаемое устройство является унифицированным узлом, который может применяться в приборах с разными диапазонами теплопроводности. формула изобретения Устройство для измерения теплопроводидсти, состоящее из теплоиЭолирую" щего корпуса, образца и термопрнемников двух массивных теплопроводящих блоков, установленных с возможностью поступательного перемещения вдоль общей осн, один из которых снабжен нагревателем, а другой - тепломером, защитных колец, о т л и ч а ю щ е е -6463 6с я тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет исключениясуммарного теплообм на боковой поверхности образца с защитными кольцами,фблоки ввннчены один по левой, а другойпо йравой резьбе равного шага в тепло-,проводящие кольца таким образом, чтопри контакте торцовых поверхностей образца с блокаьж плоскость зазора между кольцами совпадает со средней аовысоте плоскостью образца, а кольцасоедннева между собой с возможностьюсовместного вращения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Курении В.В., Платунов Е.С.Приборы для исследования температуропроводности и теплоемкости в режимемонотонного разогрева. Известия вузов, "Приборостроение", ЛИТИО, 1966,т. 9,В 3, с. 127.2. Зегункова А,ф., Курепин В,ВЛеночкин Ю,В. Межвузовский сборникнаучных трудов. Иашины и аппаратыаюхолодильной, криогенной техники нкондипиони.сования воздуха, Л., ЛТИим. Ленсовета, 1976, с. 144 (прототип866463 Составитель А. ХорцевРедактор В. Еремеева Техред 3, Фанта Корректор С. Шекм аз 8066/6 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал Тир ВНИИПИ Г ло дел 1 ЭО 35, ИПодписенного комитета СССтений и открытий5, Рауаская наб., д осударст ам иэобр осква, Ж