Устройство для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема

Устройство для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля теплопроводности стенок замкнутого обьема, в частности для контроля термоизоляции термосов. Теплопроводность стенок контролируется путем осаждения перепада температуры между внутренней и. наружной стенками обьема, герметизации обьема и поддержания в нем постоянного давления. Целью изобретения является сокращение времени контроля и повышение надежности контроля путем исключения из процесса импульсов во время переходного процесса. Мерой теплопроводности является мощность, затрачиваемая на поддержание в объеме постоянной температуры. Перепад температуры создается включением на заданное время нагревателя, вставляемого через заглушку в контролируемый объем. Изменение температуры контролируется при помощи дифференциального U- образного жидкостного манометра с датчиком уровня манометрической жидкости . Устройство содержит блок для создания перепада температуры между внутренней и наружной стенками обьема, блок для поддержания постоянной температуры внутри объема и блок для измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. и fc.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si) s А 47 J 41/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Q ! ар (21) 4689471/25 (22) 03;05.89 (46) 23.09,91.. Бюл. М 35 (71) Алма-Атинский опытно-механический завод "Гидромаш" (72) В.Н.Серенков, В.В.Чухров и Н.Л.Яковлев (53) 621.3 (088.8) (56) Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. — 1980, с, 502.

Термос цельнометаллический. ТУ 1-01—

0231 — 79. Пункт 3.3. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СТЕНОК ЗАМКНУТОГО

ОБЪЕМА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема. в частности для контроля термоизоляции термосов. Теплопроводность стенок контролируется путем осаждения перепада температуры между внутренней и

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема, в частности для контроля теплоизоляции термосов в серийном производстве.

Цель изобретения — сокращение времени контроля и повышение надежности контроля путем исключения из процесса контроля импульсов во время переходного процесса.

На фиг. 1 изображено устройство для контроля теплопроводности стенок термоса; на фиг. 2-то же, но исключены иэ процесса., SU, 1678305 А1 наружной стенками объема, герметизации объема и поддержания в нем постоянного давления. Целью изобретения является сокращение времени контроля и повышение надежности контроля путем исключения из процесса импульсов во время переходного процесса. Мерой теплопроводности является мощность, затрачиваемая на поддержание в объеме постоянной температуры.

Перепад температуры создается включением на заданное время нагревателя, вставляемого через заглушку в контролируемый объем. Изменение температуры контролируется при помощи дифференциального Uобразного жидкостного манометра с датчиком уровня манометрической жидкости. Устройство содержит блок для создания перепада температуры между внутренней и наружной стенками обьема, блок для поддержания постоянной темпера.туры внутри объема и блок для измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. контроля импульсы компенсации во время переходного процесса.

Устройство состоит из блока 1 создания перепада температуры, в состав которого входит нагреватель 2, вставляемый внутрь контролируемого термоса 3 и подсоединенный к выходу источника 4 стабилизированного напряжения, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 5, второй вход которого соединен с выходом генератора 6 одиночного импульса, блок 7 поддержания постоянной температуры и блок 8 для измерения энергии. затрачиваемой на поддержание постоянной температуры.

1678305

Блок 7 поддержания постоянной температуры состоит иэ герметиэирующей заглушки 9, на котором размещен калиброванный нагреватель 2 блока 1 для создания перепада температуры с отверстием 10, к которому снаружи подсоединено измерительное пле«о жидкостного дифференциального 0-образного манометра 11 с датчиком 12 уровня манометрической жидкости, выход которого соединен с входом одновибратора 13, а его выход — c первым входом элемента ИЛИ

5 блока 1 создания перепада температуры.

Блок 8 измерения энергии состоит из счетчиков 14 и 15, у которых входы установки в нулевое состояние подсоединены к выходу генератора 6 одиночного импульса блока 1 для создания перепада температуры. Счетный вход счетчика 14 соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 16, первый вход которого соединен с третьим входом эле.мента ИЛИ-НЕ 17, выходом счетчика 15 и управляющим входом индикатора 18

"Брак", Счетный вход счетчика 15 соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 17, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 16, выходом счетчика 14 и управляющим входом индикатора 19 Годен", Первый вход элемента ИЛИ-НЕ 17 соединен с третьим входом элемента ИЛИ-HE

16 и выходом одновибратора 13 блока 7 для поддержания постоянной температуры.

Четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 16 соединен с выходом генератора 20 опорной частоты.

Схема индикаторов 19 и 18 может состоять из светодиода, анод которого через резистор подключен к выходу счетчика, а катод к общей шине. В исходном состоянии термос 3 на заглушку 9 не установлен и в обоих плечах манометра 11 устанавливается одинаковый уровень манометрической жидкости. Датчик 12 уровня выдает низкий уровень сигнала, который поступает на вход одновибратора 13 и запрещает тем самым формирование импульсов компенсации.

Устройство работает следующим образом.

Проверяемый термос 3 устанавливается на заглушку 9 и запускается генератор 6 одиночного импульса, с выхода которого высокий уровень сигнала поступает на второй вход элемента ИЛИ 5, выход которого высоким уровнем сигнала включает стабилизированный источник 4 питания.

Калиброванный нагреватель 2 начинает нагревать воздух s термосе 3 и его давление начинает увеличиваться. Через отверстие

10 заглушки 9 воздух попадает в жидкостный манометр 11 и уровень манометрической жидкости в плече, соединенном с

50 отверстием 10, начинает уменьшаться. В процессе нагрева воздух практически свободно выходит в атмосферу.

Во время работы генератора б одиночного импульса высокий уровень сигнала с его выхода сбрасывает в нулевое состояние счетчики 14 и 15, запрещая тем самым работу блока 8 для измерения энергии. Нагрев воздуха прекращается с окончанием работы генератора б одиночного импульса, выход которого низким уровнем сигнала разрешает работу счетчиков 14 и 15 и через второй вход элемента ИЛИ 5 и его выход запрещает работу источника 4 стабилизированного напряжения.

Воздух в термосе 3 начинает остывать и его давление уменьшается, При этом манометрическая жидкость начинает перетекать в измерительное плечо манометра 11, соединенное с отверстием 10 заглушки 9, герметизируя тем самым внутренний объем термоса 3 от окружающей атмосферы, и вызывает срабатывание датчика 12 уровня.

Высокий уровень сигнала с выхода датчика 12 уровня запускает одновибратор 13, который высоким уровнем сигнала через первый вход и выход элемента ИЛИ 5 поступает на управляющий вход источника 4 стабилизированного на ряжения. Нагреватель

2 нагревается и компенсирует утечку тепла из термоса 3. Длительность импульса одновибратора 13, сопротивление нагревателя 2 и величина напряжения источника 4 стабилизированного напряжения выбираются таким обраэои, чтобы колебания уровня манометрической жидкости составляли 5—

15 мм и не происходило выброса газа через колено манометра 11.

Блок 8 для измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры, начинает работать с момента окончания работы генератора б одиночного импульса, который низким уровнем сигнала, поступающим на входы установки в нулевое состояние счетчиков 14 и 15, разрешает их работу по счетному входу. При отсутствии сигнала с выхода одновибратора

13 импульсы с выхода генератора 20 через четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 16 поступают на его выход и далее — на счетный вход счетчика 14, B момент срабатывания датчика 12 уровня, высокий уровень сигнала с выхода одновибратора 13 поступает на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 16, запрещает прохождеwe импульсов с выхода генератора 20 на счетный вход счетчика 14 и увеличивает на единицу содержимое счетчика 15 через первый вход элемента ИЛИ-НЕ 17, выход которого соединен с счетным входом счетчика

Описанный процесс счета импульсов генератора 20 счетчиком 14 и импульсов одновибратора 13 счетчиком 15 продолжается до момента заполнения одного из них.

При этом высокий уровень сигнала с выхода любого из двух счетчиков поступает на входы элементов ИЛИ-НЕ 16 и 17 и запрещает дальнейшую работу блока 8 для измерения энергии.

Если качество теплоизоляции термоса плохое, то импульсы компенсации следуют с частотой 1 — 0,5 Гц при длительности импульса компенсации 0,5 с. При этом счетчик

15 заканчивает счет раньше счетчика 14 и высоким уровнем сигнала со своего выхода включает индикатор 18 "Брак". Если качество теплоизоляции термоса хорошее, то импульсы компенсации следуют с частотой.

0,3 — 0,1 Гц и теперь счетчик 14 заканчивает счет раньше счетчика 15, включая высоким уровнем сигнала индикатор 19 Годен".

Устройство, показанное на фиг. 2, отличается наличием цепи 21 задержки, которая состоит из счетчика 22, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ

23, выход которого соединен со счетным входом счетчика 22, и первым входом элемента И.-НЕ 24, выход которого соединен с первым и третьим входами элементов ИЛИНЕ 17 и 16 соответственно блока 8 для измерения энергии. Первый вход элемента

ИЛИ-НЕ 23 соединен с входом элемента НЕ

25, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 24, и выходом одновибратора 13 блока 7 для поддержания постоянной температуры.

Вход установки в нулевое состояние счетчика 22 соединен с аналогичными входами счетчиков 14 и 15 блока 8 для измерения энергии.

Работа устройства, показанного на рис.

2 отличается тем, что работа блока 8 для измерения энергии блокируется высоким уровнем с выхода элемента И-НЕ 24, поступающим на первый и третий входы элементов ИЛИ-НЕ 17 и 16 соответственно,на время, в течение которого счетчик 22 отсчитывает "плохие" импульсы переходного процесса, поступающие на его счетный вход с выхода элемента ИЛИ-HE 23 через его первый вход. от одновибратора 13 блока

7 для поддержания постоянной температуры, По окончании счета высокий уровень сигнала с выхода счетчика 22 поступает на второй вход элемента ИЛ И-Н Е 23, запрещает прохождение импульсов через первый вход элемента ИЛИ-НЕ 23, блокируя даль5

55 нейшую работу счетчика 22, и на первый вход элемента И-НЕ 24, разрешая тем са1 мым прохождение импульсов с выхода элемента HE 25 через второй вход элемента

И-НЕ 24 на его выход.

Для надежной герметизации термоса 3 заглушка 9 может иметь уплотнение из губчатой резины, на поверхности которой постоянно находится слои Вязкои жидкости толщиной до 0,5 мм, что позволяет герметизировать внутренний объем термоса путем установки термоса 3 в вертикальном положении на заглушку 9.

Для выяснения преимущества предлагаемого устройства для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема рассмотрим работу предлагаемого устройства, которая состоит из следующих операций. а) Запускается генератор 6 одиночного импульса, отмеряющий время работы калиброванного нагревателя 2. б) В ключается источник 4 стабилизированного напряжения и подает напряжение питания на калиброванный нагреватель 2, в) Если генератор 6 одиночного импульса закончил свою работу, то происходит переход к следующей операции. иначе— выполняется операция б. г) Измеряется давление внутри замкнутого объема путем сравнения его с атмосферным давлением, д) Если измеряемое давление на 10 — 15 мм водяного столба меньше атмосферного, то включается источник 4 стабилизированного напряжения, нагреватель 2 компенсирует утечку тепла из термоса и содержимое счетчика 15 увеличивается на единицу, иначе — переход к следующей операции. е) Если счетчик 15 закончил счет, то происходит переход к выполнению операции к, иначе — выполняется следующая операция, ж) Счетчик 14 отсчитывает импульс, поступающий с выхода генератора 20 опорной частоты. з) Если счетчик 14 закончил счет, то происходит переход к выполнению следующей операции, иначе — выполняется операция г. и) Включается индикатор 19 "Годен" и происходит переход к выполнению операции л. к) Включается индикатор 18 "Брак". л) Блокировка счетного входа счетчиков

14 и 15.

Из описания работы устройства видно, что отсутствует операция измерения температуры. При этом перепад температуры в предлагаемом устройстве создается путем включения нагревателя 2 на фиксированный промежуток времени, что дает возможность уменьшить влияние температуры

1678305

ЗО

50 окружающей среды на значение перепада температуры между внутренйей и наружной стен ками контролируемого объема, Это объясняется тем, что величина перепада температуры определяется только временем работы нагревателя 2, массой нагреваемого газа и его теплоемкостью.

В предлагаемом устройстве чувствительный элемент, функции которого выполняет газ внутри объем-, воспринимает температуру стенки. преобразует ее в давление и перемещает столб манометрической жидкости в манометре 11.

П рименение калиброванного нагревателя 2, подключен ного к источнику 4 стабилизированного напряжения, в совокупности с жидкостным дифферснциальным манометром 11, снабженным датчиком 12 уровня, позволяет выделить информацию о качестве теплоизоляции стенок замкнутого объема путем счета импульсов компенсации и интервалов времени между ними, что реализуется при помощи стандартных элементов цифровой техники. Все это позволяет сделать вывод о том, что устройство более технологично и позволяет сократить время контроля.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля теплопроводности стенок замкнутого объема, содержащее блок создания перепада температуры между внутренней и наружной стенками oRема, блок поддержания постоянной температуры внутри объема и блок измерения энергии. затрачиваемой на поддержание этой постоянной температуры, о л и ч а ющ е:е с я тем, что, с целью сокращения времени контроля, блок создания перепада температуры выполнен в виде калиброванного электрического нагревателя, подсоединенного к выходу источника стабилизированного напряжения, вход которого подсоединен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом генератора одиночного импульса, блок поддержания постоянной температуры выполнен в виде герметизирующей заглушки, на которой размещен калиброванный электрический нагреватель блока создания перепада температуры, к отверстию в заглушке вне наружной стенки объема подсоединено измерительное плечо жидкостного дифференциального Ц-образного манометра, связанного с входом датчика уровня жидкости, выход которого подсоединен к входу одновибратора, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ блока для создания перепада температуры, блок измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры, выполнен в виде первого и второго счетчиков, входы установки в нулевое состояние которых соединены с выходом генератора одиночного импульса блока создания перепада температуры, счетный вход первого счетчика соединен с выходом первого элемента

ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-HF, выходом второго счетчика и управляющим входом "Брак" индикатора, счетный вход второго счетчика соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выходом первого счетчика и управляющим входом "Годен" индикатора, третий вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом генератора опорной частоты, третий вход второго и четвертый вход первого элементов ИЛИ-НЕ соединен с выходом одновибратора блока поддержания постоянной температуры.

2. Устройство по п,1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля путем исключения из процесса контроля импульсов во время переходного процесса, в ток измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры, дополнительно введена цепь задержки, состоящая из счетчика, элемента

ИЛИ-НЕ, элемента И-НЕ и элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, а вход — с первым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом одновибратора блока поддержания постоянной температуры, второй вход элемента И-НЕ соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом счетчика, счетный вход которого связан с выходом элемента ИЛИ-НЕ, à его вход установки в нулевое состояние подключен к входам установки в нулевое состояйие первого и второго счетчиков блока измерения энергии, затрачиваемой на поддержание постоянной температуры, 1678305

Фиг. Я

Составитель В. Скоробогатова

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор M. Яцола

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5