Устройство для измерения и исследования тепловых потоков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»)688872

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.04.78 (21) 2602844/24-06 (51)М Кл G 01 N 25/58

G 01 L 9/00 с арисоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описан ия 01.10.79 (53) УДК 620.171.32 (088.8) ио делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Г. Гулянский, Г. Б. Розенблит и Г. Л. Фишбейн (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

И ИССЛ ЕДОВАН ИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ

Изобретение относится к устройствам для создания и измерения нестационарного периодического, непериодического теплового потока и контактного давления между контактирующими поверхностями и может быть использовано при исследовании процесса теплообмена в теплоэнергетике, например, в двигателях внутреннего сгорания.

В современной теплоэнергетике существует проблема измерения и регулирования нестационарных тепловых потоков при переменном давлении через контактирующие поверхности, например, клапан — седло крышки цилиндра, поршневое кольцо— гильза цилиндра, тепловое состояние которых определяется условиями теплообмена на поверхностях контакта.

Известны устройства для измерения и исследования тепловых потоков, содержащие механизм нагружения, холодильник и нагреватель с закрепленными в них образцами с установленными в последних термопарами, подключенными к регистрирующему прибору (1).

Недостаток известных устройств заключается в том, что они не позволяют создать регулируемые нестационарные периодичес. кие тепловые потоки при переменном давлении на контактные поверхности, поэтому исследования могут проводиться только при натурных испытаниях реальных деталей, что связано со значительными техническими трудностями, вызывает большие затраты средств и времени на экспериментальные ,работы. Кроме того, в энергетических уста новках, например в ДВС, нельзя установить раздельное влияние на интенсивность нестационарного теплообмена через зону контакта характеристик, определяющих интенсивность этого процесса, таких как контактное давление, частота контактирования, длительность контакта за рабочий цикл и др.

Цель изобретения — расширение диапазона исследования процессов теплообмена.

Эта цель достигаегся тем, что холодильник и нагреватель установлены с возможностью перемещения, причем последний подпружинен и размещен в корпусе, уста 0 новленном на направляющих и снабженном механизмом регулирования длительности контакта образцов, и термопары подключены через переключатель и усилитель к регистрирующему прибору, к которому присоединены дополнительно установленные тензодатчпк, расположенный между холодильником и механизмом нагружения, и датчик частоты контактирования, закрепленный на механизме нагружения, пружины расположены параллельно оси образцов и

688872

25

Зо

65 присоединены к регули ровочному винту.

Механизм регулирования длительности контакта выполнен в виде винтовой пары, соединяющей корпус с направляющими и установленной параллельно оси образцов.

На чертеже изображена принципиальная схема описываемого устройства.

Устройство содержит нагрузочный механизм 1 в виде профильного кулачка, холодильник 2 с закрепленным в нем образцом 8, нагреватель 4, закрепленный в последнем образец 5, пружины б, корпус 7, установленный на направляющих 8 и снабженный механизмом 9 регулирования длительности контакта образцов, выполненным в вн".е винтовой пары, соединяющей корпус с на.правляющими, датчик 10 частоты контактирования, тензодатчик 11, переключатель

12, электронный усилитель 18, термопары 14, регистрирующий прибор 15, потенциометр

1б, винт 17 для регулирования натяжения пружин, тензоусилитель 18.

Устройство работает следующим образом.

Образец 8, установленный в холодильнинике 2, приводится в возвратно-поступательное движение через тензодатчик 11 от профильного кулачка механизма 1 с частотой (20 u. Образец 5, установленный в нагревателе 4, препятствует движению образца 8 под действием пружин б. С момента, когда усилие на контактных поверхностях становится большим усилия предваритель ной затяжки пружин б, они начинают сжиIBTbcH, и обе контактные поверхности движутся как одно целое, С этого момента и до момента размыкания контактных поверхностей при обратном ходе профильного кулучка 1 через зону контакта передается импульс теплового потока с амплитудой

Вт

< 1.! 0",, — регулируемого нагревателем м С

4 и холодильником 2.

Нестационарный тепловой поток через зону контакта преобразуется в электрический сигнал в виде переменной по времени термической электродвижу.щей силы в малоинерционных поверхностных термопарах

14, установленных на контактных поверхностях опытных образцов 8 и 5. Вели шна этого теплового потока определяется при обработке зарегистрированной с помощью регистрирующего,прибора 15 и усилителя 18 термо-ЭДС. Одновременно на осциллографе регистрируется контактное давление от тензодатчика П и частота контактирования QT датчика 10. Необходимая длительность контакта, длительность цикла, обеспечивается за счет изменения моментов соприкосновения и размыкания контактных поверхностей образцов 8 и 5 путем перемещения корпуса

7 по направляющим 8 с помощью механизма 9 регулировки длительности контакта. Необходимое контактное давление

10 Н/лР для каждого момента времени обеспечивается затяжкой пружин б винтом

17 и профилем кулачка нагрузочного механизма 1. Частота контактирования образцов

8, 5 изменяется с помощью редуктора, установленного между нриводом и профильным кулачком механизма 1.

Устройство позволяет исследовать интенсивность нестационарного периодического и непериодического контактного теплообмена при переменном да влении между контактирующими поверхностями, что необходимо для моделирования температурных полей в теплонапряженных деталях энергетических установок, где определяющее влияние оказывает контактный теплообмен. Так, например, при исследовании температурного состояния клапанов и седел крышек цилиндров в двигателях внутреннего сгорания использование данных, полученных с помощью описываемого устройства, позволит существенно сократить затраты средств и времени на опытные работы, связанные с разработкой новой конструKIIHH этих деталей.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения и исследования тепловых потоков, содержащее механизм нагружения, холодильник и нагреватель с закреплен:-!ыми в них образцами с установленными в последних термопарами, подключенными к,регистрирующему прибоpl> oTëH÷àþùåoñÿ тем, что, с целью расширения диапазона исследования процессов теплообмена, холодильник и нагреватель установлены с возможностью перемещения, причем последний подпружинен и размещен в корпусе, установленном на направляющих и снабженном механизмом регулирования длительности контакта образцов, и термопары подключены через переключатель и усилитель к регистрирующему прибору, к которому, присоединены дополнительно установленные тензодатчик, расположенный между холодильником и механизмом нагружения, и датчик частоты KQHтактирования, закрепленный на механизме нагружения.

2. Устройство по п. 1, отлич а ю щеес я тем, что пружины расположены параллельно осн образцов и присоединены к регулировочному винту.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что механизм регулирования длительности контакта выполнен в виде винтовой пары, соединяющей корпус с направляюгцими и установленной параллельно оси образцов.

Источник информации, принятый во вн1 »ание при экспертизе:

1. Шлыков 10. П., Ганнн Е. А. Контактный тсплообмен, M.— Л., Госэнергоиздат, 1963, с. 32, рпс. 1.

688872

1

Составитель Т. Юдина

Техред H. Строганова

Корректор С. Файн

Редактор Е. Караулова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 857/1075 Изд. М 540 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5