Контрольно-измерительный прибор для определения теплотехнических параметров текстильных материалов



Контрольно-измерительный прибор для определения теплотехнических параметров текстильных материалов
Контрольно-измерительный прибор для определения теплотехнических параметров текстильных материалов

 


Владельцы патента RU 2589749:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский университет дизайна и технологий" (ОмУДТ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения суммарного теплового сопротивления текстильных материалов. Предложен контрольно-измерительный прибор для определения теплотехнических параметров текстильных материалов, включающий тепловой аккумулятор, состоящий из геля в герметической упаковке, термопары с электроиндикатором и сам образец исследуемых материалов. Герметической упаковке теплового аккумулятора придана форма полого цилиндра, вокруг вертикальных стенок которого оборачивается лента, выполненная из исследуемых материалов. Тепловой аккумулятор вводится в пакет из теплозащитной пленки, размещаемый в свою очередь в прямоугольном прозрачном корпусе со съемной или открывающейся крышкой, дополнительно оснащенном системой подогрева, а также системой определения суммарного теплового сопротивления образца исследуемых материалов, устроенной из двух термопар, переключателей, проводников и электроиндикатора, в роли которого используется измеритель ЭДС. Прибор также оснащен секундомером и портативным трехфункциональным контрольно-измерительным прибором, обеспечивающим дефиницию местных метеорологических данных, в том числе барометрического давления, влажности и температуры воздуха. Технический результат - обеспечение точности и надежности результатов измерений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к швейной, текстильной и легкой промышленности и может быть использовано для определения такого теплотехнического показателя, как, например, суммарное тепловое сопротивление текстильных материалов.

Известен контрольно-измерительный прибор (КИП), служащий для измерения суммарного теплового сопротивления тканей и других видов текстиля [1], включающий корпус, пластину диаметром 225 мм с электронагревателем, контактные, прижимные, игольчатые и аэродинамические элементы, вентилятор, гальванометр, термопару, автотрансформатор, источник электропитания, камеру спокойного воздуха, секундомер, вольтметр, термометр, психрометр, пресс и размещенный в приборе образец исследуемого материала.

Указанный прибор получил широкое распространение на швейных, текстильных и обувных предприятиях России и используется для проведения стандартных анализов качества исходного сырья и выпускаемой продукции, однако многие технические характеристики этого КИП так и не были доведены до совершенства. При этом известный прибор по-прежнему отличается избыточной сложностью, громоздкостью и перенасыщенностью деталями конструктивного исполнения, а также второстепенными дополнительными и вспомогательными элементами. Кроме того, такой прибор не обладает требуемой универсальностью, компактностью и портативностью, зато предусмотренные техническими условиями его использования операции по фиксации, снятию и обработке информации существенно перегружены промежуточными и не всегда рациональными приемами и требуют много времени для их выполнения.

Известны способ и устройство для измерения теплотехнических параметров текстильных изделий и других видов пластинчатых материалов [2], согласно которым описанный в этом источнике КИП выполнен из приспособления, предназначенного для удобного размещения образцов исследуемой среды, нагревателя, измерительной камеры с защитным кожухом, системы охлаждения, пресса и датчиков для измерения уровня деформации, давления, сопротивления, влажности и температуры исследуемого образца и окружающего воздуха, а также источника электропитания и системы компьютерного обеспечения, осуществляющей регистрацию и обработку исходных данных плюс управление всеми видами предусмотренных технологией прибора измерительных операций.

Такой КИП обладает определенной степенью универсальности и определенным уровнем системного управления, однако для него также характерна избыточная насыщенность комплектующими, громоздкость и сложность конструктивного исполнения, неудобство и сложность проведения ряда основных и вспомогательных измерительных и управленческих операций, их чрезмерная длительность и неэкономичность.

Известен способ оценки теплозащитных свойств тканей и наборов тканей [3], реализуемый путем использования КИП, состоящего из прозрачного цилиндра, плоского электронагревателя, термометра сопротивления, проводников и источника электропитания, а также образца исследуемых тканей.

По сравнению с аналогами такой прибор имеет более простую, надежную и работоспособную схему конструктивного исполнения, но в то же время для него характерна не совсем оправданная сложность и длительность выполнения операций по фиксации и снятию измеряемых показаний, а также их цифровой обработки.

Известно устройство для определения теплозащитных свойств обуви [4], включающее камеру с подставкой для исследуемого образца обуви, теплоноситель, в качестве которого принята свинцовая дробь, две термопары с электроиндикатором и терморегулятор.

Известный КИП отличается простотой конструктивной схемы и относительной несложностью измерительных и вычислительных операций, а также их оперативностью и определенной надежностью, однако защита обслуживающего прибор персонала и окружающей среды от токсичного воздействия свинца при этом вообще не предусмотрена. Кроме того, теплозащитная вставка, закрывающая верхнюю часть полости образца исследуемой обуви, остается негерметической, что напрямую отражается на точности и работоспособности таких КИП.

В качестве объекта, наиболее близкого к заявляемому техническому решению, принят способ определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды [5], согласно которому он осуществляется посредством использования контрольно-измерительного прибора для определения теплотехнических параметров текстильных материалов, включающего тепловой аккумулятор, состоящий из геля в герметической упаковке, термопары с электроиндикатором и сам образец исследуемых материалов.

Такой прибор, несмотря на определенную простоту и удобство как конструктивного исполнения, так и операций по его обслуживанию, имеет все-таки и недостатки, к которым, в частности, относится необходимость дополнительного оборудования прибора автономным узлом для периодического подогревания геля и исследуемого образца, а также обеспечения его дополнительными датчиками, предназначенными для непрерывного либо периодического измерения ряда основных и косвенных теплотехнических и электротехнических параметров, считывание и аналитическая обработка которых позволяет существенно повысить точность и надежность КИП, а также оперативность его обслуживания.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение его универсальности, портативности, мобильности, компактности, простоты и удобства конструктивного исполнения и обслуживания, а также обеспечение точности и надежности результатов измерений.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что в контрольно-измерительном приборе для определения теплотехнических параметров текстильных материалов, включающем тепловой аккумулятор, состоящий из геля в герметической упаковке, термопары с элекроиндикатором и сам образец исследуемых материалов, герметической упаковке теплового аккумулятора придана форма полого цилиндра, вокруг вертикальных стенок которого оборачивается лента, выполненная из исследуемых материалов, и ее противоположные концы плотно соединяются с помощью автозастежки-липучки, причем сам тепловой аккумулятор вводится в пакет из теплозащитной пленки, размещенный в свою очередь в прямоугольном прозрачном корпусе со съемной или открывающейся крышкой, дополнительно оснащенном системой подогрева, устроенной из керамического нагревателя, проводников, переключателя, терморегулятора и источника электропитания; а также системой определения суммарного теплового сопротивления образца исследуемых материалов, устроенной из двух термопар, переключателей, проводников и электроиндикатора, в роли которого используется измеритель ЭДС, секундомером и портативным трехфункциональным контрольно-измерительным прибором, обеспечивающим дефиницию местных метеорологических данных, в том числе барометрического давления, влажности и температуры воздуха. Кроме того, в качестве геля для теплового аккумулятора применяется, например, полиакриламид с содержанием в нем жидкой фазы в интервале от 85 до 95%, а выполненная из исследуемых материалов лента имеет вид одной или нескольких полос прямоугольной формы, длина которых принимается в пределах от 186 до 378 мм при ширине - от 20 до 60 мм, причем размеры корпуса прибора выбираются по высоте в интервале от 250 до 330 мм, длине - от 180 до 260 мм и ширине - от 100 до 180 мм.

В составе исследуемых текстильных материалов следует рассматривать изделия, выработанные из волокон и нитей (ткани, трикотаж, нетканые и дублированные материалы, валяльно-войлочные изделия, вата, сети, текстильная галантерея, крученные изделия), к которым можно отнести также искусственные и натуральные меха, и наборы из этих материалов.

Особенности конструктивного исполнения заявляемого технического решения приведены на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид КИП в его фронтальной проекции, а на фиг. 2 - вид сверху на тепловой аккумулятор, представляющий собой гель, помещенный в герметическую упаковку.

Как видно из чертежей, в состав прибора включены: прозрачный корпус (1) прямоугольной формы, выполненный, например, из оргстекла, портативный трехфункциональный контрольно-измерительный прибор (2), обеспечивающий дефиницию местных метеорологических данных, в том числе измерение барометрического давления, влажности и температуры воздуха, т.е. комбинацию в одном футляре барометра, гигрометра и термометра; система определения суммарного теплового сопротивления исследуемого образца (8), состоящая из термопар (3), одна из которых размещена в верхней части корпуса (1), а другая введена непосредственно в гель (10), переключателей (4), проводников (5) и измерителя электродвижущей силы (ЭДС) (6) в этой системе (3, 4, 5, 6); пакет из теплозащитной пленки (7); образец (8) исследуемого материала или набора таких материалов; полая герметическая упаковка (9) цилиндрической формы, заполненная гелем (10), представляющие вместе тепловой аккумулятор (9, 10); система подогрева (4, 5, 11, 12, 13), выполненная из переключателя (4), проводников (5), терморегулятора (11), источника электропитания (12) и керамического нагревателя (13), введенного непосредственно через герметическую упаковку (9) в гель (10); а также секундомер (14). Кроме того, при подготовке образцов (8) исследуемых материалов, оформленных в виде лент прямоугольной формы, применены автозастежки-липучки (15), которыми оснащаются противоположные концы таких лент, для того чтобы плотно их обматывать вокруг вертикальных стенок полого цилиндра герметической упаковки (9).

Чтобы обеспечить подготовку исследуемых образцов (8) и описываемого прибора к работе, снять значения необходимых электротехнических и теплотехнических параметров, включая продолжительность остывания образцов (8), и провести их аналитическую обработку, следует использовать рекомендации [5], согласно которым последовательно определяют площадь поверхности исследуемого(ых) образца(ов) (8), время его(их) остывания в тепловом аккумуляторе (9, 10) в заданном интервале температур, а также удельную теплоемкость и массу геля (10) в тепловом аккумуляторе (9, 10). Кроме того, работа описываемого прибора обеспечивается за счет своевременного включения и переключения верхней электросхемы (см. фиг. 1), что обусловливает срабатывание системы определения суммарного теплового сопротивления (3, 4, 5, 6) с помощью термопар (3), в том числе воздуха в корпусе (1) и геля (10), а также нижней электросхемы (см. там же), осуществляющей срабатывание системы подогрева (4, 5, 11, 12, 13).

Как следует из приведенной на фиг. 1 и 2 графической иллюстрации заявляемого прибора, все его части, узлы, элементы и детали собираются в единый комплект внутри и снаружи корпуса (1), размещаемого на лабораторном столе или специальной подставке. Через верхнюю съемную или открывающуюся крышку (на чертежах не показана) в корпус (1) вводится и устанавливается на его дне цилиндр теплового аккумулятора (9, 10), вокруг которого обмотана лента исследуемого образца (8) либо набор таких лент (8). В качестве приемлемого геля химического состава рассматривались полиакриламид, желатин, агар-агар и пектин, причем установлено, что по показателям скорости остывания, экологической безопасности и экономичности наилучшими свойствами обладает подиакриламид (ПАА), являющийся синтетическим полимером на основе акриламида и его производных (-CH2CHCONH2-)n. Основное применение ПАА находит в качестве недорогого и нетоксичного водорастворимого полимера со свойствами полиэлектролита. Причем это соединение официально допущено Роспотребнадзором к использованию в промышленных масштабах в качестве безопасного коагулянта и флокулянта для подготовки питьевой воды и очистки всех видов сточных вод. В качестве геля ПАА применяется также в химической промышленности, производстве минеральных удобрений, в молекулярной биологии, при добыче и переработке нефти и газового конденсата.

Соединение противоположных концов ленты или лент образца (8) исследуемых материалов (см. фиг. 2) производится посредством автозастежки-липучки (так называемой «застежки Местраля» или «застежки Велькро»), действующей по принципу репейника, т.е. на одной из сцепливаемых таким способом частей материала размещаются микрокрючки, а на другой - войлок. При этом узел автозастежки-липучки выполняется в виде аппарели, т.е. плавно сходящего на нет (спуска) одного конца ленты из исследуемых материалов и противоположного конца той же ленты, плавно расширяющегося (подъема).

Следует отметить, что в качестве керамического нагревателя как одного из самых простых, надежных и экономичных нагревательных устройств могут быть приняты отечественные нагревательные элементы хромитлантанового, дисилицидмолибденового или карбидкремниевого типа; термопар - отечественные термоэлектроды - медь и константан, хромель и копель или хромель и алюмель; метеорологического КИП - портативные отечественные приборы типа «Охотник», «Рыбак» или «Корабль» фирмы «Брик»; а секундомера - отечественный спортивный трехстрелочный секундомер марки «Слава».

Таким образом, в описанном составе заявленный прибор может быть полностью подготовлен к режимным изменениям, предусматривающим последовательное включение, переключение и выключение систем нагрева и определение суммарного теплового сопротивления среды. Секундомер при этом нужен для точного хронометража времени остывания образца исследуемых материала или набора таких материалов. За весь период конкретного измерения технологических параметров с помощью данного КИП, начиная от его пуска и вплоть до остановки, все промежуточные операции фиксируются в рабочем журнале в виде соответствующих записей показаний измерителя ЭДС, секундомера, барометра, гигрометра и термометра, а также эксплуатационных констант самого прибора, после чего эти данные вводятся в алгоритм аналитического расчета искомого показателя суммарного теплового сопротивления исследуемого(ых) образца(ов) согласно рекомендациям [5].

Источники информации

1. ГОСТ 20489-75*. Материалы для одежды. Метод определения суммарного теплового сопротивления. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 10 с.

2. Способ и устройство для измерения теплотехнических параметров текстильных изделий и других видов пластинчатых материалов. Патент на изобретение US 6116777 (G01N 33/37, G01N 25/18, Барбара Хильдегард Поуз, 12.09.2000).

3. Способ оценки теплозащитных свойств тканей и пакетов тканей. Патент на изобретение RU 2012875 (G01N 25/18, НПК «ЦНИИШерсть», 16.05.1994).

4. Устройство для определения теплозащитных свойств обуви. Авторское свидетельство на изобретение SU 1173288 (G01N 25/18, МИНХ им. Г.В. Плеханова, 15.08.1985).

5. Способ определения теплозащитных свойств материалов и пакетов одежды. Патент на изобретение RU 2527314 (G01N 25/18, ОГИС, 08.07.2014).

1. Контрольно-измерительный прибор для определения параметров текстильных материалов, включающий тепловой аккумулятор, состоящий из геля в герметической упаковке, термопары с электроиндикатором и сам образец исследуемых материалов, отличающийся тем, что герметической упаковке теплового аккумулятора придана форма полого цилиндра, вокруг вертикальных стенок которого оборачивается лента, выполненная из исследуемых материалов, и ее противоположные концы соединяются с помощью автозастежки-липучки, причем сам тепловой аккумулятор вводится в пакет из теплозащитной пленки, размещаемой в свою очередь в прямоугольном прозрачном корпусе со съемной или открывающейся крышкой, дополнительно оснащенном системой подогрева, устроенной из керамического нагревателя, проводников, переключателя, терморегулятора и источника электропитания; а также системой определения суммарного теплового сопротивления образца исследуемых материалов, устроенной из двух термопар, переключателей, проводников и электроиндикатора, в роли которого используется измеритель ЭДС, секундомером и портативным трехфункциональным контрольно-измерительным прибором, обеспечивающим дефиницию местных метеорологических данных, в том числе барометрического давления, влажности и температуры воздуха.

2. Контрольно-измерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве геля для теплового аккумулятора применяется, например, полиакриламид с содержанием в нем жидкой фазы в интервале от 85 до 95%.

3. Контрольно-измерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что выполненная из исследуемых материалов лента имеет вид одной или нескольких полос прямоугольной формы, длина которых принимается в пределах от 186 до 378 мм при ширине от 20 до 60 мм, причем размеры корпуса прибора выбираются по высоте в интервале от 250 до 330 мм, длине - от 180 до 260 мм и ширине - от 100 до 180 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам оценки драпируемости меховых и кожевенных полуфабрикатов. Способ включает закрепление образца на держателе с возможностью вертикального перемещения, определение параметров проекций образца, общей драпируемости, драпируемости в продольном и поперечном направлениях.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа определения анизотропии свойств ткани. Сущность способа заключается в том, что на образце из испытуемого материала в форме круга радиусом 100±1 мм размечают линии в различных направлениях, например под углами 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°… 345° к продольному направлению.

Группа изобретений относится к текстильной промышленности и может быть использована текстильными предприятиями для определения показателей толщины и засоренности текстильных нитей.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для комплексной оценки свойств соединений деталей швейных изделий, полученных механическими и физико-химическими способами, а также для выбора оптимальных параметров их образования. Способ заключается в построении многомерного чертежа и определении оптимизирующей области изменения технологических параметров для заданных значений показателей качества соединений путем нахождения пересечения гиперповерхности с гиперплоскостью уровня, при этом гиперповерхность задают экспериментальными данными механических свойств швов, а гиперплоскости уровня - оптимальными значениями показателей качества, причем в процессе поиска особенностей пересечения указанных гиперповерхности с гиперплоскостью уровня вначале выделяют наиболее значимые характеристики механических швов исследуемого соединения, а также технологические параметры его образования, варьируя которыми задают режимы такого соединения, затем определяют механические свойства последнего стандартными методами, получая искомый набор точек, характеризующих зависимость механических свойств исследуемого соединения от технологических параметров его образования.

Группа изобретений относится к оценке функционирования адсорбирующего гигиенического изделия. Представлен способ определения содержания влаги в адсорбирующем гигиеническом изделии, в частности в подгузнике, используемой при недержании прокладке или подгузнике, женской прокладке, причем гигиеническое изделие предварительно, предпочтительно при заданных условиях, загружают влагой и затем плоско расправляют, при этом на плоской протяженности расправленного гигиенического изделия определяют множество зонированных участков измерений и на соответствующих участках измерений или в отношении соответствующих участков измерений производят отбор соответствующей измеряемой величины в виде количества жидкости, содержащегося в соответствующем участке измерений.

Изобретение относится к области легкой промышленности и может быть использовано для определения раздвигаемости нитей текстильных материалов. Устройство для измерения параметров раздвигаемости нитей текстильных материалов содержит неподвижный и условно подвижный зажимы для фиксации исследуемого образца, средства его нагружения в виде мотора-редуктора с приводом, управляемого процессором посредством микроконтроллера и блока сопряжения, подвижную каретку, несущую игольчатую гребенку, средства измерения величины перемещения нитей образца, которые включают оптически активные элементы и веб-камеру, связанную с процессором, а также средства измерения величины нагружения.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств материалов в текстильной и легкой промышленности. Согласно способу образец из испытуемого материала подвергают сдвигу до появления диагональной складки и возвращают в исходное состояние, определяют усилие и работу сдвига в процессе нагружения, причем после сдвига образец выдерживают 15 минут в нагруженном состоянии, определяют падение усилия в образце и после возвращения в исходное состояние определяют резильянс.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для определения драпируемости материалов для одежды. Для этого пробу материала в форме круга с заранее размеченными осями в продольном и поперечном направлениях фиксируют на основном диске в центре с иглой.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для оценки деформационных свойств и раздвигаемости нитей текстильных материалов при механическом нагружении, в частности при шитье.

Группа изобретений относится к текстильному материаловедению, а точнее к обеспечению формоустойчивости одежды на любом участке, и может найти применение в швейной и текстильной промышленности при проектировании одежды и оценке свойства формоустойчивости готовой одежды.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при теплофизических исследованиях теплозащитных покрытий. Заявлена установка для определения коэффициента теплопроводности и ресурсных характеристик теплозащитных покрытий, содержащая вакуумную камеру и источник нагрева образца с теплозащитным покрытием.

Изобретение относится к технологиям сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых материалов, в частности к способам определения коэффициентов тепло- и массопроводности пористых материалов.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для теплофизических исследований теплозащитных покрытий на днище поршня и наблюдения за распределением тепловых потоков в днище поршня по скорости повышения температуры его внутренней поверхности при нагреве с внешней стороны, и может быть использовано для исследования эффективности влияния теплозащитного покрытия на температуру поршня.

Изобретение относится к области измерения теплофизических характеристик физических сред и может быть использовано в морской биологии и химии для расчета температурных условий существования биологических объектов и течения химических реакций в верхнем слое донных осадков в условиях изменяющейся температуры водного слоя.

Изобретение относится к способам измерения теплофизических свойств веществ и может быть использовано в геофизике для оценки глубинных тепловых полей, условий образования и разрушения гидратов углеводородных газов в флюидонасыщенных породах пластовых резервуаров месторождений углеводородов, исследования анизотропии теплопроводности насыщенных горных пород.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано в строительной теплотехнике и различных отраслях промышленности. Согласно заявленному способу на поверхность исследуемого твердого строительного материала воздействуют электромагнитным полем СВЧ-диапазона с частотой не менее 10 ГГц, осуществляя нагрев исследуемого полуограниченного в тепловом отношении тела.

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике. Для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления помещают образец в корпус кварцевого реактора.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано в строительной теплотехнике и различных отраслях промышленности. Согласно заявленному способу осуществляют нагрев исследуемого объекта воздействием импульса СВЧ-излучения, измерение в заданный момент времени после воздействия импульса СВЧ-излучения избыточной температуры на теплоизолированной от окружающей среды поверхности исследуемого изделия в двух точках, находящихся на расстояниях Х1 и Х2 от плоскости электромагнитного воздействия.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для определения относительной теплопроводности материалов. Плоский исследуемый образец известной толщины помещают между двумя алмазными наковальнями с теплопроводностью, существенно превышающей теплопроводность образца, и подвергают высокому давлению, предварительно установив в верхнюю наковальню нагреватель.

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано для определения тепловой проводимости контактов между прозрачными образцами или между прозрачным и высокотеплопроводным образцами.

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для измерения коэффициента температуропроводности тонких слоев материалов. Предложен способ определения коэффициента температуропроводности тонких слоев материалов, включающий импульсное тепловое воздействие на поверхность плоского образца и регистрацию зависимости температуры поверхности образца, противоположной подвергнутой нагреву, от времени с момента начала теплового воздействия с последующим расчетом коэффициента температуропроводности. Тепловой импульс воздействует на кольцевую периферийную область поверхности образца. Регистрируют время достижения половины максимального значения температуры в центре образца с последующим расчетом значения коэффициента температуропроводности по формуле: a=К/τ1/2, где τ1/2 - время достижения половины максимального значения температуры в центре образца; К - коэффициент, не зависящий от материала образца и его толщины, рассчитываемый по формуле: K=τ1/2Э·a Э, где τ1/2Э - время достижения половины максимального значения температуры в центре образца с известным значением коэффициента температуропроводности a Э. Технический результат - повышение точности измерений коэффициента температуропроводности тонких слоев материалов. 3 ил.
Наверх