Способ контроля герметичности тепловой трубы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контролю герметичности тепловых труб и позволяет повысить производительность с сохранением чувствительности. Нагреватель установлен на поверхности испарителя тепловой трубы. Здесь же установлена термопара, с ней соединен блок режстрации, который выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго пропорциональных усилителей , первого ключа, интегратора. Выход второго усилителя соединен с входами компаратора и нуль-индикатора. Выходы последних через две параллельные цепочки логических элементов И соединены с управляющим входом первого ключа и со светодиодом. На испаритель тепловой трубы оказывается тепловое воздействие, в этой же зоне определяют знак первой производной температуры стенки трубы по времени В зависимости от входного сигнала нуль-индикатор вырабатывает логический О или 1. При этом в случае утечки из трубы, т.е. при положительном знаке первой производной температуры по времени, на выходе нуль-индикэгорэ появляется сигнал О, зажигается светодиод, свидетельствуя о нарушении герметичности трубы. 2 с п.ф-лы. 3 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 M 3/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬCTBY (21) 4705323/28 (22) 14,06,89 (46) 15.05.91. Бюл. N. 18 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Научно-производственного объединения "ХЭМЗ" (72) Л.E.Áàxíoâ, А.M.Äîáðîâ, И,В.Кубышкин, Б.С.Кчшнарев, В.С.Лабковский и В.А.Резников (53) 620, t 65.29 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1000726, кл. G 01 M 3/26, 1981, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57} Изобретение относится к контролю герметичности тепловых труб и позволяет повысить производительность с сохранением чувствительности. Нагреватель установлен на поверхности испарителя тепловой трубы, Здесь же установлена термопара, с ней соИзобретение относится к испытательной технике и может быть применено для контроля герметичности термосифонов и тепловых труб, Целью изобретения является повышение производительности путем сокращения времени измерения с сохранением чувствительности, На фиг. 1 изображена характеристика зависимости температуры испарителя термотрубы от времени в процессе нагревания; на фиг, 2 — схема. устройства для реализации способа; на фиг. 3 — схема блока регистрации нэ фиг. 2.

„„Я2„„1649338 А1 единен блок регистрации, который выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго пропорциональных усилителей, первого ключа, интегратора. Выход второго усилителя соединен с входами компаратора и нуль-индикатора. Выходы последних через две параллельные цепочки логических элементов И соединены с управляющим входом первого ключа и со светодиодом. На испэритель тепловой трубы оказывается тепловое воздействие, в этой же зоне определяют знак первой производной температуры стенки трубы по времени.

В зависимости от входного сигнала нуль-индикатор вырабатывает логический "0" или

"1". При этом в случае утечки из трубы, т,е. при положительном знаке первой производной температуры по времени, на выходе нуль-индика.гора появляется сигнал "0", зажигается светодиод, свидетельствуя о нарушении герметичности трубы. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Устройство для контроля герметичности тепловой трубы содержит нагреватель 1, установленный на поверхности испарителя 2 тепловой трубы 3. На поверхности испарителя 2 тепловой трубы 3 установлена термопара 4. Нагреватель 1 подключен к источнику 5 тока через ограничитель б тока. Блок

7 регистрации соединен с термопарой 4.

Последний выполнен в виде последовательно соединенных первого пропорционального усилителя 8, второго пропорционального усилителя 9, первого управляющего ключа

10, интегратора 11, выход которого соединен с неинвертирующим входом второго

25 пропорционального усилителя 9, Входы компаратора 12 и нуль-индикатор 13 соединены с выходом второго пропарционального усилителя 9. Выход компаратора 12 соединен через первый резистор 14 с входами первого и второго элементов И 15, 16 (соответственно) и через первый резистор

14 и первый диод 17 —; Выход второго элемента И 16 соединен с первым входом третьего элемента И 18, выход которого через четвертый элемент И 19 соединен с управляющим входом первого ключа 10, Установочный резистор 20 соединен с инверсным входом нуль-индикатора

13, выход которого через второй резистор 21 соединен с входом пятого элемента И 22 и через второй резистор 21 и второй диод 23— с общей точкой. Выход пятого элемента И

22 соединен с первым входом шестого элемента И 24, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И 15. Выход шестого элемента И 24 соединен с вторым входом третьего элемента И 18 и с первым входом седьмого элемента И 25. Выход последнего соединен с первым входом восьмого элемента И 26. Выход последнего соединен со светодиодом 27 и с вторым входом седьмого элемента И 25. Второй вход восьмого элемента И 26 через тре ий резистор 28 и второй управляющий клепач 29 соединен с общей точкой. Первый вход ус,тановочного Резистора 20 соединен с общей точкой, а второй — c минусом источника

5 питания. Плюс последнего соединен с вторым входом восьмого элемента И 26 и со светодиодом 27. Вторые входы первого, второго, четвертого, пятого элементов 15, 16 19, И 22 соответственно соединены с их первыми входами.

Интегратор 11 содержи настроечные резистор 30 и конденсатор 31. Второй усилитель 9 и интегратор 11 образуют задатчик интенсивности.

Способ контроля герметичности тепловых труб с помощью устройства реализуется следующим Способом.

Анализ полученных экспериментальных .кривых переходного теплового сопротивления охладителей на основе термасифонов и тепловых труб (фиг. 1) позволяет выделить два основных Этапа процесса нагрева охладителя, которые ранее считались переходящими плавна один ва второй. На первам mane происходит накопление тепловой энергии в корпусе и тепланасителе.

Длительность этого этапа определяется теплоемкостью корпуса и теплоносителя, а также температурой кипения хладоносителя, соответствующей давлени,а в полости при заправке. Началом второго этапа является момент закипания хладанасителя тск. сопровождающийся скачкообразным снижением тепловага сопротивления. Скачкообразный характер изменения теплового сопротивления обьясняется резким изменением механизма теплоотдачи ат нагретой стенки корпуса к жидкости. Да наступления момента закипания теплаотдача осуществляется за счет теплаправаднасти и естественных конвективных потоков при низких коэффициентах теплаатдачи, После эакипания коэффициент теплаатдачи резко возрастает, что приводит к такому же резкому снижению перепада температуры между корпусом и хладанасителем. В дальнейшем перенос тепла осуществляется процессами теплсабмена при фазовых переходах (кипение и конденсация) с учетом теплаемкасти аребренных трубок..

Даны t — температура испарителя тепловой трубы 3; г- время; r« — время наступлебс, ния изменения знака производной —: туст—

d г время установившегося процесса.

Создают тепловое возмущение теплоносителя тепловой трубы, пропуская через нагреватель 1 так ат источника 5. Измеряют термопарой 4 температуру испарителя 2 тепловой трубы 3, которая в блоке 7 регистрации преобразуется в первую производную па времени и определяется ее знак.

Если знак производной станет отрицательным, вырабатывается выходной сигнал. Отсутствие.последнего сигнализирует а неисправнасти термасифо",à или тепловой трубы.

При подаче положительного возрастающего сигнала с термопары 4. установленной на испарителе 2 тепловой трубы 3, на вход первого пропорционального усилителя 8 на выходе второго усилителя 9 появляется положительный сигнал, который поступает на прямь е входы кампаратара 12 и нуль-индикатора "3, имеющего регулируемую уставку в виде установочного резистора 20 на срабатывание па инверсному входу. При этом на выходе кампаратора 12 появляется сигнал "Логическая 1", поступающий на входы логических элементов И 15, 16. Нуль-индикатар 13 имеет при этом выходной сигнал

"1" ат смещения па инверсному входу, подтверждаемый положительным сигналом на палимом входе. При этом на первый вход элемента И 25 поступает сигнал "1" и светодиод 27 не светится. Выходной сигнал "1" компаратора 12, преабразуемый элементами И 16, 18, 19 в сигнал "0", поступает на управляющий вход первого ключа 10 и включает ега. При этом выходной сигнал! Я9338

30

50 второго усилителя 9 через первый ключ 10 поступает на вход интегратора 11,, выходное напряжение которого возрастает по линейному закону с постоянной интегрирования, задаваемой настроечными параметрами его резистора 30, конденсатора 31 и выходным напряжением второго усилителя 9, Если на входе эадатчика интенсивности происходит уменьшение входного сигнала, соответствующее моменту закипания теплоносителя в тепловой трубе 3, то на входе второго усилителя 9 происходит сравнение величины уменьшающегося входного сигнала и величины выходного напряжения интегратора 11.

Как только величина выходного напряжения интегратора 11 превысит величину выходного напряжения первого усилителя

8, на выходе второго усилителя 9 появляется отрицательное напряжение, при этом на входы логических элементов И 16 и 15 поступает сигнал "0" с выхода компаратора 12.

На входах логического элемента И 18 при . этом присутствуют сигналы "1", на выходе элемента И 19 появляется сигнал "1", первый ключ 10 размыкается. Пока величина входного сигнала на прямом входе нуль-индикатора 13 не превышает величины уставки, устанавливаемой резисторам 20, выходной сигнал нуль-индикатора 13 остается положительным . на выходе элемента

И 24 — сигнал "1". Это необходимо для того, -чтобы устройство не реагировало на спучайные колебания температуры тепловой тоубы, амплитуда которых значительно меньше величины скачка температуры при закипании теплоносителя.

При разомкнутом. первом ключе 10 выходное напряжение интегратора 11 остает ся таким, каким ано было до размыкания ключа 10, т.е, происходит запоминание выходного напряжения интегратора 11 за счет напряжения на конденсаторе 31.

По мере уменьшения входного напряжения первого усилителя 8 про.", ходит увеличение выходного отрицательного напряжения второго усилителя 9 за счет уменьшения входного сигнала второго усилителя 9 по сравнению с величиной выходного напряжения интегратора 11, поступающего на вход нуль-индикатора 13. При превышении уставки срабатывания (что свидетельствует о том, что произошло уменьшение температуры испарителя тепловой трубы 3, связанное с фазовым переходом теплоносителя, а не со случайными колебаниями температуры) на выходе нуль-индикатора 13 появляется отрицательное напряжение. на вход элемента И 22 поступает сигнал "0", на выходе элемента И 24 появляется сигнал "0"-, включающий схему "памяти", при этом зажигается светодиод 27, что свидетельствует о переходе тепловой трубы 3 в режим кипения и соответственно а его герметичности.

Устройство позволяет осуществить контроль в автоматическом режиме тепловых труб и термосифонав в сбора, при этом в качестве нагревателя используется сам полупроводниковый прибор, отдельно ипи непосредственно в тиристарнам агрегате.

Способ обеспечивает контроль не только отдельных тепловых труб ипи термасифанав, но и эксплуатационный контроль герметичности охладителей (теплоотводов), состоящих из нескольких термасифонов или тепловых труб, имеющих общий испаритель, Формула изобретения

1. Способ контроля герметичности тепловой трубы путем теплавага воздействия на один участок трубы в зоне испарителя, измерения в течение времени контроля температуры на том же участке трубы, а т л ич а ю щ и й.с я тем. что. с целью повышения производительности путем сокращения времени измерения с сохранением чувствительно=ти, определяют знак первой произ- водной температуры па времени, а негерметичнасть трубы определяют по ее положительному знаку, 2. Устройства для контроля герметичности тепловой трубы, содержащее нагреватель, термопару и соединенный с ней блок регистрации, содержащий источник питания постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения производительности, блок регистрации выполнен в виде последовательна соединенных первого пропорционального усилителя, второго пропорционального усилителя, первого управляющего ключа, интегратора, выход которого соединен с неинвертиру ощим входом второго пропорционального усилителя, восьми элементов И, установочного резистора, светодиода. второго управляющего ключа, компаратора и нуль-индикатора, входы компаратора и нуль-индикатора соединены с выходом второго пропорционального усилителя, выход компаратора соединен через первый резистор са входами первого и второго элементов И и через первый резистор и первый диод — с общей точкой, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого через четвертый элемент И соединен с управляющим входом первого ключа, установочный резистор соединен с инверсным входом нуль-индикатора, выход которого через второй резистор соединен со входом пятого элемента И и через

1649338 и второй резистор и второй диод — с общей точкой, выход пятого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — со вторым входом третьего элемента И и с первым входом седьмого элемента И, выход последнего соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со светодиодом и со вторым входом седьмого элемента И, второй вход восьмого элемента

И через третий резистор и второй управляющий ключ соединен с общей точкой, первый вход установочного резистора соединен с общей точкой, а второй — с минусом источника питания, плюс источника питания соединен со вторым входом восьмого

5 элемента И и со светодиодом, вторые входы первого, второго, четвертого, пятого элементов И соответственно соединены с их первыми входами.

10 3. Устройство пои. 2, отл ича ю щеес я тем, что в качестве нагревателя использована электронная схема блока регистрации.

1649338 фаг1

Ф фН

J 1 )3 31 !!

t< I t t

I) 1 1 !

t ), 11

)tt 1 !

ill

I!!

)t) 1

1

1

1 °

)tt )

)t) )

1II }.

1649338

Составитель Л.Вихляев

Редактор В.Трубченко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Колб

Заказ 1868 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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