Устройство для определения теплофизических свойств материалов

Союз Советскии Социалистическик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ оц 785702(51)м, кл,6 01 Н 25/18 Государственный ноинтет СССР по делаи изобретений н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к области тепловых испытаний,а именно к области определения теплофиэических свойств.Известно устройство для измерения 5 теплофизических свойств, включающее блоки нагрева и охлаждения, а также измерители температуры 1) .Это устройство обеспечивает достоверные результаты только после дли тельного термостатирования образца.Известно также устройство для теплофиэических исследовайий в импульсном тепловом режиме, включающее средства термостатирования, 15 нагреватель и измерители температуры 2. Несмотря на то, что время испытания этого устройства меньше, чем устройства 11, оно все-таки значительно, что связано с необхо димостью регистрации теплового отклика в "эталонных" образцах, имитирующих полубесконечные тела.В этом отношении более совершенным и наиболее близким по технической 25 сути к данному изобретению является устройство И . Это устройство для, определения те,лофнэнческих свойств материалов, содержащее импульсный источник лучистого нагрева, держа- ЗО тель образца и термопару для регистрации температуры поверхности образца, противоположной облучаемой.Недостатком устройства - прототипа является ограниченная точность сравнительных испытаний серии образцов.Целью изобретения является повышение точности определения.Цель достигается тем, что в отличие от устройства - прототипа дер. жатель образца состоит иэ основания и кассеты с концентрически расположеннымн гнездами для образцов, выполненной поворотной и с воэможностью перемещения относительно основания перпендикулярно оси поворота, термопара закреплена на основании и подпружннена в направлении оси поворота кассеты, источник импульсного нагрева выполнен съемным и с воэможностью перемещения относительно основания в направлении, параллельном оси поворота кассеты.Новая совокупность признаков обеспечивает производительность условий испытаний как при установке очередного образца,так и при замене или переналадке источника нагрева,При замене образца гарантируется воспроиэводимость положения образца относительно источника нагрева и термопары, а также воспроизводимостьусловия контакта образца с термопарой. При замене источника или изменении со временем его характеристикнеидентичность по интенсивности излучения компенсируется изменением расстояния до образца. Сущность изобретения поясняетсячертежами, где на фиг. 1 изображенобщий вид устройства для определениятеплофизических свойств материалов фна фиг. 2 - вид сверху конструкцииповоротной кассеты с механизмомфиксации центра образца на одной осис электродами термопары и блоком импульсного источника нагреваф на фиг.3 - разрез конструкции поворотнойкассеты, на фиг. 4 - конструкциясъемного корпуса с прорезями, с закрепленной в нем подпружиненной термопарой.Устройство содержит стойку 1, накоторой закреплен держательобразца,выполненный в виде основания, в качестве которого служит кронштейн 2,иповоротной с концентрически расположенными гнездами кассеты 3, выполненной с возможностью перемещения относительно основания перпендикулярнооси поворота, На стойке 1 также закреплен кронштейн 4. На кронштейне 2закреплен корпус 5 с прорезями б ис размещенными в нем электродамитермопары 7 с рукоятками 8. Накронштейне 4 источник импульсногонагрева 9, выполненный в виде съемного блока, Стойка 1 имеет направляющую 10, на которой при помощи механизма 11 перемещаются кронштейны 2и 4Кассета 3 выполнена с гнездами12, в которых размещены образцы 13исследуемого материала.Гнезда 12 выполнены в виде сквоэных отверстий, окаймленных ребромподставкой. Размер гнезда исключаетконтакт его с боковой стенкой образца, что обеспечивает изоляциюот тепловых перетечек к боковой поверхности образцов 13,Кронштейн 2 выполнен с пазом 14,в котором перемещается держатель 15кассеты 3. Закрепление держателя15,производится замком 16. Для удобства поворота вокруг оси держателя15 и фиксации центров образцов 13наодной оси с электродами термопары7 и блоком 8 импульсного источниканагрева 9 кассета 3 снабжена ручками 17 и механизмом фиксации 18.Кронштейн 4 выполнен с телескопическим узлом 19, позволяющим изменятьего длину и с узлом 20, позволяющимперемещать импульсный источник нагрева 9 в направлении, перпендикулярном оси кронштейна 4. Элементы 21импульсного источника нагрева 9собраны в блок. Блок импульсного нагрева 9 снабжен разъемом 22, позволяющим оперативное отключение его от устройства,быструю замену. Корпус 5 с прорезямиб содержит: электроды те авелары 7с очехловкой 23,выполнен й с фиксаторами 24 и пружинами 25, смонтированными на держателе 26 термопары 7,снабженного рукоятками 8, шайбу 27,и гайку 28 с разъемом 29. Фиксаторы 1 р 24 и пружины 25 создают независимость подвески электродов термопары7 и тем самым обеспечивают надежный контакт термопары с образцами 13.Очехловка 23 и шайба 27 служаттакже дополнительной защитой электродов термопары 7 от действия сетевых наводок и ионизирующего излучения. Разъем 29 обеспечивает быструю замену конструкции корпуса 5 спрорезями б.20 Устройство для определения теплофизических свойств материалов работает следующим образом.Кассета 3 с уложенными . в гнезде 12 образцами 13 исследуемого ма териала устанавливается на держателе 15, который вставляется в паз 14кронштейна 2 и закрепляется на нем.замком 16 в крайнем правом положении паза 14, если производят измерения свойств образцов 13, расположенных по внешней окружности центровобразцов кассеты 3, и - в крайнемлевом положении паза 14, если производят измерение свойств образцов 13, 35 расположенных по внутренней окружности центров образцов кассеты 3,При этом рукоятки 8 держателя 26 находятся на верхних отметках прорезей б, а электроды не контактируют собразцами 13.С помощью телескопичес кого узла 19 и узла 20 блок импульсного источника нагрева 9 устанавливают в требуемой. точке плоскости,параллельной плоскости образцов13, а с помощью механизмов 11 кронштейн 4 перемещают по стойке 1 с нап-,равляющей 10 в вертикальном направлении так, чтобы блок импульсногоисточника нагрева 9 обеспечивалплоское световое .поле с заданными ур параметрами на нижней поверхностиодного из образцов 13. После чегорукоятки 8 переводят на нижниеотметки прорезей б корпуса 5, итем самым, создают контакт электро-дов термопары 7 с одним из образцов13, надежность которого обеспечивается пружинами 25 и фиксаторами24. Затем импульс света от блока импульсного источника нагрева 9, соединенного через разъем 22 с блоком бО питания, поступает на один иэ образцов 13. Импульс световой энергии,поглощенный на нижней поверхностиобразца 13, проходит через образец13 и вызывает температурное повыше ние наверхней поверхности образца,785702 7 регистрируемое электродами термопары.7. Электрический сигнал термопары через разъем 29 поступает на регистрацию. Регистрация прекращается при достижении максимума изменения температуры на верхней поверхности образца,13, что служит сигналом об окончании измерений свойств одного из образцов 13. Затем рукоятки 8 переводят на верхние отметки прорезей 6 корпуса 5, а при помощи ручек 17 кассеты 3 и механизма фиксации 18 щ устанавливают на одной оси с электродами термопары 7 следующий из образцов 13, рукоятки 8 переводят на нижние отметки прорезей 6 и эксперимент повторяется. 15Таким образом предлагаемая конструкция устройства расширяет область применения метода светового импульса, повышает надежность исследований, сокращает время измерений, щ значительно повышает достоверность получаемых результатов и точность сравнительных испытаний серии образцов.формула изобретения 2Устройство для определения тепло- физических свойств материалов, содержащее импульсный источник лучистого нагрева, держатель образца итермопару, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности определения, держатель образцасостоит из основания и кассеты сконцентрически расположенными гнездами, выполненной поворотной и с возможностью перемещения относительнооснования перпендикулярно оси поворота, а термопара закреплена наосновании и подпружинена в направ"пении, параллельном оси поворотакассеты, источник импульсного нагрева выполнен съемным и с возможностьюперемещения относительно основания внаправлении, параллельном оси поворота кассеты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена, И., "Энергия"; 1969, с. 39-41,2. Дмитрович А.Д.Определениетеплофизических свойств строительныхматериалов. М., Госстройиздат, 1963,с. 98-99.3. Инженерно-Физический журнал.1972, т. 22, Р 6, с. 1056-1059аказ одписно смите и отк н ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектна Фили 30/44 ТиражВНИИПИ Государствепо делам иэобр113035,Москва,Ж,019ноготениаушс а СС ытий ,д . 4