УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
APPARATUS FOR DETERMINING COOLING CAPACITY OF PROCESS MEDIUM

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для определения охлаждающей способности технологических сред, смазывающе-охлаждающих, охлаждающих и закалочных жидкостей и теплоносителей.
Известно устройство для определения параметров охлаждающей способности закалочных жидкостей, содержащее нагреватель и датчик теплового потока с термопарой, соединенной с измерительным прибором. Датчик теплового потока, выполненный с полостью для протока жидкости неподвижно, укреплен в нагревателе, при этом термопара расположена внутри датчика. (А.с. СССР №1057557, C21D 1/56, G01N 25/00, 30.11.1983).
Указанное устройство имеет ряд недостатков:
1) при смене закалочных жидкостей все емкости и трубопроводы необходимо вычищать, прокачивая через них, например, растворитель;
2) после ряда опытов с внутренней поверхности датчика теплового потока необходимо убрать нагар;
3) не соблюдаются условия подобия по тепломассообмену в натурных и опытных процессах;
4) громоздкость и переусложненность устройства.
Известно устройство для определения параметров охлаждающей способности закалочных жидкостей, в котором датчик теплового потока расположен неподвижно, подвижные нагреватель и емкость с закалочной средой, перемещают одновременно и обеспечивают прохождение через них датчика теплового потока, снабженного термопарой, подсоединенной к измерительному прибору (патент Франции №2080270, G01N 25/00, 12.11.1971).
Недостатком аналога является необходимость для обеспечения надежного контакта спая термопары с датчиком теплового потока дополнительных приспособлений, искажающих температурное поле датчика и вызывающих систематическую погрешность. Кроме того, необходимость движения нагревателя и емкости приводит к громоздкости и сложности конструкции.
Известно устройство для определения охлаждающей способности закалочной среды, содержащее основание, шток, закрепленный на основании, емкость с закалочной средой, над которой установлен нагреватель, датчик теплового потока, в котором закреплен спай термопары, термоэлектроды которой через трубчатую ножку соединены с приборами измерения и регистрации температуры, систему пневматического перемещения датчика теплового потока. (В. Люты. Закалочные среды. Справочник. Металлургия. Челябинск. 1990. 190 с. С. 48-50).
Недостатком аналога является громоздкость конструкции и переусложненность схемы. Схема может работать лишь при наличии центральной пневмосистемы или компрессора с сопутствующими аппаратами и приборами.
Известно устройство для контроля охлаждающей способности закалочной среды, содержащее основание с вертикальной стойкой, трубчатую печь, емкость с закалочной средой, нагреватель закалочной среды, систему автоматического контроля и управления, механизм переноса датчика теплового потока из трубчатой печи в емкость с закалочной средой, выполненный в виде тройного шарнирного параллелограмма, первый диск которого неподвижно закреплен в верхней части вертикальной стойки, а ко второму диску прикреплен датчик теплового потока с возможностью движения его в вертикальном положении по траектории в виде дуги окружности, крайние точки которой располагают в центре зоны нагрева трубчатой печи и в центре объема закалочной среды, при этом одна из осей первого диска механизма тройного шарнирного параллелограмма соединена с рычагом противовеса, который используют в качестве привода механизма переноса датчика (патент РФ №2279490, C21D 11/00, G01N 25/20,10.07.2006).
Недостатком установки является сложность конструкции, выполненной в виде тройного шарнирного параллелограмма, с противовесом в качестве привода механизма переноса, что обуславливает большое количество шарниров и подвижных частей, и как следствие снижает жесткость системы, долговечность и точность позиционирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является установка с подвижным столом, установленным на основании, механизм переноса датчика теплового потока выполнен в виде захвата, установленного на упомянутой стойке с возможностью вертикального перемещения по ней, при этом трубчатая печь и емкость с закалочной средой расположены на упомянутом столе с возможностью поочередного размещения под упомянутым захватом с датчиком теплового потока при продольном перемещении упомянутого стола по основанию относительно вертикальной стойки (патент РФ №2605883, C21D 11/00, G01N 25/20, 27.12.2016).
Недостатком прототипа является сложность конструкции, связанная с наличием подвижного стола, имеющего высокую массу и инерционность.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей установки для определения охлаждающей способности технологических сред, уменьшение массы и габаритов, упрощение конструкции и повышение надежности установки, повышение точности измерений скорости охлаждения датчика в технологической среде.
Технический результат - повышение точности измерений скорости охлаждения датчика в технологической среде, за счет применения шаговых двигателей при вертикальном и горизонтальном переносе датчика из трубчатой печи в емкость с испытуемой технологической средой,
Поставленная задача решается, а технический результат достигается установкой для определения охлаждающей способности технологической среды, содержащей основание со стойкой, трубчатую печь, емкость с технологической средой и нагревателем технологической среды, датчик теплового потока со встроенной термопарой, механизм переноса датчика теплового потока из трубчатой печи в емкость с технологической средой и систему управления, согласно изобретению, стойка выполнена П-образной, а механизм переноса датчика теплового потока содержит шаговые двигатели с возможностью вертикальных и горизонтальных перемещений переноса упомянутого датчика в автоматическом режиме из трубчатой печи в емкость с технологической средой.
Горизонтальными и вертикальными движениями механизм переноса в автоматическом режиме осуществляет перемещение датчика теплового потока из нагревающей печи в ёмкость с технологической средой строго за определенный промежуток времени.
Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема установки.
Установка для определения охлаждающей способности технологической среды содержит основание 1, на котором расположены трубчатая печь 2 и емкость с технологической средой 3, совмещённая с нагревателем технологической среды, систему управления 4, шаговые двигатели 5, механизм переноса 6 датчика теплового потока, выполненный в виде захвата 7 и расположенный на П-образной вертикальной стойке 8, в котором закреплён датчик теплового потока 9. Датчик теплового потока 9 связан с персональным компьютером 10.
Установка для определения охлаждающей способности технологической среды работает следующим образом. Датчик тепловогопотока 9, выполненный в виде цилиндрического образца из никелевого сплава, имеющего термопару в геометрическом центре и расположенный на П-образной вертикальной стойке 8, нагревается в трубчатой печи 2 до определенной температуры, затем по команде с системы управления 4, переносится путем вертикального и горизонтального перемещения, с помощью механизма переноса 6, работающего за счет шаговых двигателей 5, которые обеспечивают дискретное перемещение захвата 7 с датчиком теплового потока 9 от трубчатой печи 2 в емкость с технологической средой 3. Персональный компьютер 10 регистрирует и обрабатывает параметры охлаждения датчика теплового потока 9 и выводит на дисплей персонального компьютера 10 информацию: графики «температура-время» и «температура-скорость», максимальную скорость охлаждения, температуру при максимальной скорости охлаждения, скорость охлаждения при 300°С, 100°С, 90°С, время охлаждения до 600°С, 400°С, 200°С.
Итак, заявляемое изобретения позволяет расширить функциональные возможности установки для определения охлаждающей способности технологических сред, повысить точность измерений скорости охлаждения датчика в технологической среде, уменьшить массо-габаритные показатели, упростить конструкцию и повысить надежность установки.
Применение предлагаемой конструкции позволяет сделать единым время переноса датчика из трубчатой печи в емкость с технологической средой при всех проводимых испытаниях, и позволяет расширить область применения установки.