УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ВЛАЖНОСТИ ИЗОЛИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к диагностике транспортных средств, преимущественно летательных аппаратов, но может быть также использована для наземного и водного транспорта.
Уровень техники
Для теплозвукоизоляции кабин, салонов или грузовых отсеков транспортных средств, а также работающих агрегатов на поверхности корпусов закрепляют изолирующие материалы, обеспечивающие теплозвукоизоляцию транспортного средства, или его агрегатов.
Теплозвукоизоляция выполняется из пористых материалов, например стекловолокна, газонаполненных пластмасс, в том числе на основе пенополиуретана (изолан, изолон).
При использовании транспортного средства возможно поглощение материалом теплозвукоизоляции влаги, что снижает теплозвукоизоляционные свойства, вызывает коррозию прилежащих металлических элементов и утяжеляет конструкцию, что крайне нежелательно в первую очередь для авиации.
Чтобы предотвратить влагопоглощение, материал изоляции помещают в гермопакеты из влагонепроницаемого материала или покрывают слоем герметика.
При проведении диагностики транспортного средства следует контролировать состояние теплозвукоизоляции, в том числе определение влажность материала по слоям конструкции, и не допускать повышенного содержания влаги в изолирующем материале.
Известен влагомер для измерения влажности тепловой изоляции трубопроводов (см. RU 111669 U1, МПК G01N 27/00, опубл. 20.12.2011), содержащий датчик с игольчатыми электродами и измерительный блок с индикацией, при этом датчик выполнен в виде трезубца с тремя металлическими электродами, расположенными в параллельных плоскостях. При выполнении диагностики, внутрь тепловой изоляции погружают трезубец с металлическими электродами, затем включают мегомметр и измеряют омическое сопротивление испытуемой изоляции. По полученным значениям сопротивления, имея тарировочные кривые зависимости весовой влажности теплоизоляции в процентах от омического сопротивления, определяют весовую влажность теплоизоляции на данный момент в измеряемом массиве минеральной ваты. Недостатком устройства является обязательное наличие свободной поверхности, для размещения трех электродов соответственно.
Одним из перспективных методов технологического контроля капиллярно-пористых материалов является диэлькометрический метод, основанный на увеличении диэлектрической проницаемости при увеличении влажности.
Известен способ послойного определения влажности с использованием закладных емкостных датчиков. (См. Руководство по послойному определению влажности в ограждающих конструкциях неразрушающим методом, Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ) ГОССТРОЯ СССР, М, «Стройиздат» 1980 г.). В комплект измерительной аппаратуры входят закладные емкостные датчики с кабелями и измерительный прибор - влагомер, содержаний источник питания, промежуточным преобразователем для подключения к датчикам, Конструктивно отдельный датчик представляет собой пластинку из одностороннего фольгированного стеклотекстолита с припаянным к его выводам радиочастотным кабелем, которым датчик выводится на поверхность конструкции. Количество датчиков, определяют предварительно в зависимости от количества исследуемых слоев по толщине конструкции, и степени осреднения, зависящей от неоднородности материала конструкции и ее размеров в плане. Недостатками способа являются высокие требования к калибровке закладных датчиков и ограничение точек диагностики количеством установленных датчиков. К тому же при эксплуатации транспортного средства возможен обрыв кабелей емкостных датчиков.
Известен влагомер прессованных волокнистых материалов (см. SU 1816107 A1, МПК G01N 27/22, опубл. 20.12.1996), содержащий первичный емкостный преобразователь и контактную пару, включенные в измерительную схему, подвижное основание, соединенное через пружину с корпусом нажимную плиту, соединенную с подвижным основанием через упругий элемент, усилие сжатия которого меньше усилия сжатия пружины, электромеханический измеритель плотности материала, содержащий установленные на подвижном основании зонд, преобразователь перемещения зонда в плотность, контактная пара установлена между нажимной плитой и подвижным основанием, причем зонд является одним из электродов первичного преобразователя, а второй электрод расположен на нажимной плите. Указанное устройство не может быть использовано для диагностики транспортного средства, поскольку в случае размещения второго электрода на корпусе или на внутренней обшивке возможны не систематические ошибки, связанные с локальными изменениями их влажности.
Известно Устройство для измерения влажности (см. US 4044607 A, МПК G01N 27/22, G01R 27/26, опубл. 30.08.1977), включающее зонд, выполненный в виде цилиндра с заостренным концом, содержащий внутри задающий генератор, термодатчик, и цилиндрические электроды размещенные внутри цилиндрического корпуса зонда, образующие конденсатор, подключенный через усилитель к считывающему устройству содержащему фазовый автоматический подстройщик чистоты, операционный усилитель и средство индикации. На конце зонда образуется электростатическое поле, которое, перемещаясь по наружной поверхности зонда изменяет свой потенциал в зависимости от диэлектрической проницаемости окружающей среды. Недостатком устройства являются сложность конструкции и относительно большой диаметр зонда, который, после вывода из конструкции теплозвукоизоляции, оставит в герметизирующей оболочке значительные отверстия.
Наиболее близким аналогом - прототипом к полезной модели является поверхностный датчик влажности капиллярно-пористых материалов (см. RU 79340 U1, МПК G01N 27/02, опубл. 27.12.2008), содержащий два токопроводящих электрода, размещенных на диэлектрической подложке, содержащий, электрически соединенный с измерительно-индикаторным блоком. Измерение влажности устройством проводиться согласно ГОСТ 21718-84 (Материалы строительные, Диэлькометрический метод измерения влажности), при котором на контролируемый участок измерительной поверхностью устанавливается датчик влагомера (диэлькометрический датчик) поверхностного типа и производят измерения влагомером (измерительно-индикаторным блоком). При измерении влажности прототипом, подложка с электродами прижимается к контролируемому материалу, который электрически соединяет их между собой. Под действием электрического напряжения, поданного на электроды в цепи электрод - контролируемый материал - электрод протекает электрический ток, зависящий от влажности контролируемого материала, этот ток является выходным сигналом с датчика, для определения влажности контролируемого материала. Однако указанное устройство не может быть использовано при диагностике влажности теплозвукоизоляции транспортных средств, поскольку не дает представление о неравномерности распределения влаги по глубине диагностируемого слоя, также, поскольку на транспортных средствах теплозвукоизоляция, как правило, расположена между корпусом и внутренней обшивкой и невозможна установка датчика непосредственно на поверхность теплозвукоизоляции.
Раскрытие полезной модели
При разработке полезной модели была поставлена задача создания устройства, позволяющего осуществлять диагностику влажности изолирующего материала тепло и, или звукоизоляции транспортных средств.
Поставленная задача решается созданием устройства, содержащего измерительно-индикаторный блок, электрически соединенный с диэлькометрическим датчиком поверхностного типа, зонд, включающий стержень один конец которого заострен а на другом жестко закреплен контактный диск, соединенный с измерительной поверхностью диэлькометрического датчика, и изолирующую шайбу с направляющим отверстием, надетую на стержень зонда, выполненную из электроизоляционного материала.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели является расширение арсенала технических средств для послойной диагностики влажности материала теплозвукоизоляции транспортных средств.
В дальнейшем развитии полезной модели:
- стержень зонда может быть выполнен круглого сечения;
- стержень зонда может быть выполнен плоским;
- стержень зонда может содержать мерные деления, для оценки глубины проникновения зонда
- изолирующая шайба может содержать фиксатор, для стопорения стержня зонда
Краткое описание чертежей.
Заявленное устройство поясняется следующими графическими материалами:
фиг. 1 - осуществление диагностики теплозвукоизоляции транспортного средства с использованием заявленного устройства;
фиг. 2 - зонд с нанесенными мерными делениями.
Осуществление полезной модели
Устройство для диагностики влажности изолирующего материала (1) теплозвукоизоляции транспортных средств содержит измерительно -индикаторный блок (2), например, влагомер - МГ4 (внесен в Госреестр РФ под №54785-11), электрически соединенный (3), например проводами, с диэлькометрическим датчиком поверхностного типа (4), например содержащим два токопроводящих электрода, размещенных на диэлектрической подложке, как представлено в прототипе или поверхностным датчиком из комплектации влагомеров МГ4-Д, - Б для измерения влажности древесины (Д) или бетона (Б), зонд (5), включающий стержень (6) один конец которого (7) заострен для проникновения в теплозвукоизоляцию а на другом жестко закреплен контактный диск (8), контактно соединенный (9) с измерительной поверхностью диэлькометрического датчика (4) и изолирующую шайбу (10), надетую на стержень (6) зонда (5) с направляющим отверстием (11), для перемещения стержня (6) зонда (5), выполненную из электроизоляционного материала, например, из фторопласта или текстолита, для исключения контакта зонда (5) с внутренней обшивкой (12) или корпусом (13).
Для обеспечения беспрепятственного прохода через технологические, или открываемые крепежные отверстия во внутренней обшивке (12) или в корпусе (13) транспортного средства, или защитных кожухов его узлов, стержень (6) зонда (5) может быть выполнен круглого сечения или плоским.
Стержень (6) зонда (5) может содержать мерные деления (14), для оценки глубины проникновения зонда.
Изолирующая шайба может содержать фиксатор (15), например в виде цанги или зажимного винта, для стопорения стержня (6) зонда (5).
Диагностика влажности изолирующего материала теплозвукоизоляции с помощью заявленного устройства производится следующим образом
Целью диагностики влажности изоляционного материала является оценка количества содержащейся в нем влаги, выраженным в отношении, например в процентах, от максимально допустимого по техническими условиями эксплуатации.
Для проведения этой оценке, при разработке транспортного средства определяют требуемые зоны замера влажности и допустимую влажность изолирующего материала в этих зонах.
Для удобства проведения измерения доступ для прохода зонда через обшивку или корпус к этим зонам располагается, например, по крепежным болтам, которые могут быть временно сняты и снова установлены, без необратимого нарушения целостности конструкции, или по специально предусмотренным для этого технологическими отверстиями (16) в обшивке (12) или в корпусе (13),закрываемых резьбовыми пробками с герметичными прокладками (фиг. 1). Для удобства проникновения, стержень зонда может быть выполнен с круглым сечением, или плоским.
При проведении диагностики (фиг. 1): освобождают доступ для прохода зонда, снятием технологических заглушек или элементов крепления, на проход устанавливают изолирующую шайбу (10), для исключения влияния на результаты замеров обшивки или корпуса, в зависимости от расположения проходя; надевают контактную шайбу (10) на зонд (5), вставляя зонд острым концом (7) в направляющее отверстие (11); нажатием на контактный диск (8) заглубляют стержень (6) зонда в изолирующий материал (1), при этом острый конец (7) зонда проходит через герметизирующий материал, глубина заглубления (17) может регулироваться измерительными инструментами, либо с помощью мерных делений (14), содержащихся на стержне зонда (фиг. 2); соединяют контактный диск (8) с измерительной поверхностью диэлькометрического датчика (3); например с помощью совмещения пазов, или накидными скобами, проводят замеры посредством датчика (3) и измерительно-индикаторного блока, выводят на дисплее блока (2) информацию, связанную с диэлектрической проницаемостью стержня зонда с располагаемым вокруг него изоляционным материалом (1).
После проведения измерений, точку проникновения зонда закрывают герметиком, например У-30, и закрывают отверстия для прохода вывернутыми болтами или технологическими заглушками.
Перед началом и в процессе проведения диагностики выполняется поверка работоспособности, юстировка (калибровка) измерительно-информационного блока (2) и диэлькометрического датчика влажности (3) по контрольному образцу, например по бруску, выполненному из сухой древесины смолистой породы (сосна),
Оценка влажности изоляционного материала производится методом сравнения индицируемых результатов измерения с корреляционными зависимостями значений показаний измерительно-индикаторного блока, полученными в результате предварительных испытаний, на этапах конструкторско-технологических работ по созданию транспортного средства. Предварительные испытания должны проводиться при различной глубине проникновения зонда в зоны измерения, в диапазоне влагосодержания от сухого (начальное значение) до допустимо влажного (по техническим условиям эксплуатации) изоляционного материала, с учетом температуры и влажности окружающей среды испытаний.
Поскольку, из-за различных факторов в процессе эксплуатации, изолирующий (1) материал может отсутствовать в зоне замера, например разрушение, вследствие температурных перепадов или от прилагаемых динамических нагрузок, целесообразно, в случае вероятности проявления этого события, выполнять контактный диск в виде динамометра, чтобы по усилию заглубления определять наличие в мете диагностики выборки изолирующего материала. При этом показания динамометра будут сравниваться со значениями, соответствующими усилию при проникновению зонда в теплозвукоизоляцию, заполненную изоляционным материалом в соответствии с конструкторскими требованиями.
По результатам диагностики заполняют технологические таблицы, например карта контроля относительной влажности заполнителя и карта технического состояния заполнителя.
На основании результатов диагностики принимают решение о возможности эксплуатации транспортного средства и проведении необходимых технологических мероприятий.
Изменения и модификации раскрытого варианта осуществления, а также использование изоляционного материала только для тепловой или звуковой изоляций могут быть очевидными для специалистов в данной области техники и находятся в пределах объема заявленной полезной модели.