УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СТЕКЛЯННОЙ ТАРЫ

Предлагаемая полезная модель относится к области тепловых испытаний, а именно к области измерений твердых образцов, изготовленных из различных видов стекла, например, специальное бытовое стекло, хрустальное стекло, натрий-кальций-силикатное стекло, малосвинцовый хрусталь, свинцовый хрусталь, бариевый хрусталь, используемые в быту и сфере общественного питания для приготовления пищи, напитков и сервировки стола.
Существует огромное количество устройств для определения теплопроводности твердых материалов, использующих различные методы измерения.
Для измерения теплопроводности твердых материалов известно устройство, содержащее цилиндрические термоэлектроды, внутри которых помещен электрически изолированный линейный источник тепла, подключенный к источнику питания (см. авт. свид. №1221567, МПК G01N 25/18, Бюл. №12,1986 г.).
Однако данное устройство применяется в основном для определения коэффициента теплопроводности сыпучих строительных материалов и не предназначено для исследования тары, изготовленной из стекла.
Известно устройство для измерения теплопроводности, которым измеряют перепад температур по плоскому образцу, посредством контактирующих с поверхностями измерителей температур (см. авт. свид. №1561025, МПК G01N 25/18, Бюл. №16, 1990 г.).
Однако данное устройство не используется для определения коэффициента теплопроводности материалов, применяемых в производстве тары, изготовленной из стекла, которая предназначена для пищевых продуктов, медикаментов, напитков и других изделий.
Так же известна установка ИТ-1 для определения теплопроводности твердых материалов, состоящая из двух термостатированных верхней и нижней металлических плит размерами 250*250 мм, измерителя теплового потока (тепломера), располагаемого между образцом и нижней термостатированной плитой блока задания и регулирования температуры, узла зажима образца и теплоизоляционного кожуха Образец укладывают на тепломер и плотно прижимают термостатированной плитой. В зависимости от заданной температуры испытаний, устанавливают температуру верхней и нижней термостатированных плит. Теплоизоляционный кожух обеспечивает устранение теплопотерь через торцовые грани образца (см. паспорт к установке для испытания образцов строительных материалов на теплопроводность ИТ-1, MB и ССОРФ, ВСТИ, 1989 г.).
Недостатком установки ИТ-1 является то, что данное устройство в основном применяется для исследования строительных материалов, имеющих ровную поверхность и не может использоваться для определения коэффициента теплопроводности твердой тары, изготовленной из различных видов стекла и имеющих различные поверхности.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является установка для определения теплопроводности тары, содержащая средство для определения теплопроводности, соединенное с блоком регистрации, испытуемый образец, блок питания, термостат. Установка дополнительно снабжена холодильником с крышкой, установленным на решетчатой полке термостата, а в качестве средства для измерения теплопроводности использован термопреобразователь, выполненный в виде плоской пластины, электрически связанной с блоком питания, с одной стороны термопреобразователь закреплен к холодильнику, в котором установлена постоянная температура около 0°С, другой стороной термопреобразователь помещен на внутреннюю поверхность испытуемого образца, размещенного на решетчатой полке термостата, при изменении температуры в котором осуществлены замеры, непрерывно регистрирующиеся на диаграммной ленте самопишущего устройства блока регистрации, а на крышке холодильника установлен груз (см. патент на полезную модель №75748, МПК G01N 25/18, Бюл. №23, опубл. 20.08.2008 г.).
Однако данное устройство используется только для определения коэффициента теплопроводности тары и не применяется для исследования тары, изготовленной из различных видов стекла, так как установка для определения теплопроводности тары использует такие образцы, чтобы внутренняя поверхность была плоской.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства, позволяющего исследовать теплопроводность тары, изготовленной из различных видов стекла, используемой для хранения пищевых продуктов, медикаментов, напитков и других изделий, проводить научно-исследовательские эксперименты и лабораторные работы по теплофизическим измерениям с возможностью автоматической регистрации результатов и применять полученные данные в исследовательских целях.
Технический результат полезной модели заключается в относительно быстром и точном получении данных по теплопроводности стеклянной тары, изготовленной из различных видов стекла, например, специальное бытовое стекло, хрустальное стекло, натрий-кальций-силикатное стекло, малосвинцовый хрусталь, свинцовый хрусталь, бариевый хрусталь, используемые в быту и сфере общественного питания для приготовления пищи, напитков и сервировки стола.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для определения теплопроводности стеклянной тары, содержащей термопреобразователь, соединенный с блоком регистрации, термостат с решетчатой полкой, на которой расположен испытуемый образец, согласно полезной модели установка дополнительно снабжена резиновой присоской и телескопическим фиксатором, которые закреплены внутри испытуемого образца, причем телескопический фиксатор одним концом соединен с резиновой присоской, а другим концом соприкасается со стенкой испытуемого образца для придерживания резиновой присоски, смазанной вакуумным маслом, в резиновую присоску закреплены термопары термопреобразователя, электрически связанные между собой и соприкасающиеся одним концом с внутренней стенкой испытуемого образца, сверху закрытого крышкой, при этом на основу резиновой присоски и на крышку испытуемого образца установлен теплоизолятор для поддержания постоянной температуры внутри испытуемого образца.
Новыми элементами в установке для определения теплопроводности стеклянной тары, изготовленной из различных видов стекла, являются:
- установка внутри испытуемого образца термопреобразователя, состоящего из двух термопар, электрически связанных между собой, которые одним концом соприкасаются с внутренней стенкой испытуемого образца, обеспечивает измерение теплового потока, проходящего через толщину стенки испытуемого образца стеклянной тары, изготовленной из различных видов стекла, при этом измеряемые данные регистрируются автоматически;
- установка внутри испытуемого образца резиновой присоски, смазанной вакуумным маслом, в которую закреплены электрически связанные между собой термопары термопреобразователя, обеспечивает соприкосновение термопар со стенкой испытуемого образца, устраняет вероятность ошибок и дает наиболее точное измерение теплопроводности;
- установка внутри испытуемого образца телескопического фиксатора, который одним концом соединен с резиновой присоской, а другим соприкасается со стенкой испытуемого образца, обеспечивает придерживание резиновой присоски и дает герметичное соприкосновение резиновой присоски со стенкой испытуемого образца;
- установка на основу резиновой присоски и на крышку испытуемого образца теплоизолятора обеспечивает контроль для поддержания постоянной температуры внутри испытуемого образца.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема установки для определения теплопроводности стеклянной тары, на фиг.2 показан результат измерения теплопроводности в виде диаграммы.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности стеклянной тары (см. фиг.1) состоит из термопреобразователя 1 и блока регистрации 2, в качестве которого может быть применен ТМ 902 С, имеющий погрешность измерения не более ±0,5.
Термопреобразователь 1 электрически связан с блоком регистрации 2 и состоит из электрически связанных двух термопар 3. Термопары 3 закреплены в резиновую присоску 4, которая смазана вакуумным маслом, и расположены так, что концы двух термопар 3 соприкасаются с внутренней стенкой испытуемого образца 5. Резиновая присоска 4 и закрепленные в нее термопары 3 термопреобразователя 1 помещены в испытуемый образец 5, а испытуемый образец 5 уложен на решетчатую полку 6 рабочей камеры термостата 7, который поддерживает необходимую температуру автоматически и позволяет обеспечить тепловому потоку равномерно обтекать по всей площади испытуемого образца 5. Резиновая присоска 4, установленная внутри испытуемого образца 5, придерживается с помощью телескопического фиксатора 8, последний установлен также внутри испытуемого образца 5 и закреплен таким образом, что одним концом соединяется с резиновой присоской 4, а другим концом соприкасается с внутренней стенкой испытуемого образца 5. На основу резиновой присоски 4 и на крышку 9 испытуемого образца 5 плотно установлен теплоизолятор 10, который позволяет обеспечить постоянную температуру внутри испытуемого образца 5. На термостате 7 расположена лицевая панель пульта управления 11. На лицевой панели пульта управления 11 имеется тумблер 12, который устанавливает требуемую температуру в рабочей камере термостата 7, контролируя ее по показаниям цифрового индикатора 13. Также на лицевой панели пульта управления 11 имеется светодиод 14, который горит постоянно при переходе термостата 7 в режим нагрева.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности стеклянной тары работает следующим образом.
На лицевой панели пульта управления 11 термостата 7 включают тумблер 12 включения сети, затем нажимают на кнопку «РЕЖИМ» и устанавливают требуемую температуру в рабочей камере термостата 7, контролируя ее по показаниям цифрового индикатора 13. Установив необходимую температуру термостатирования, которую необходимо обязательно запомнить, нажимают на кнопки «ЗАПИСЬ», затем «СТОП», после чего нажимают кнопку «ПУСК». Термостат 7 переходит в режим нагрева и при поддержании заданной температуры светодиод 14 пульта управления 11 горит постоянно. На решетчатую полку 6 термостата 7 помещают подготовленный испытуемый образец 5 тары, изготовленной из стекла, внутри которого закреплена резиновая присоска 4, смазанная вакуумным маслом, поддерживаемая с помощью телескопического фиксатора 8. Телескопический фиксатор 8 устанавливают внутри испытуемого образца 5 и закрепляют так, что одним концом он соединяется с резиновой присоской 4, а другим концом соприкасается с внутренней стенкой испытуемого образца 5 стеклянной тары. В резиновую присоску 4 закреплен термопреобразователь 1, состоящий из электрически связанных двух термопар 3. Термопары 3 соприкасаются с внутренней стенкой испытуемого образца 5. Испытуемый образец 5 закрыт крышкой 9. На крышку 9 и на основу резиновой присоски 4 плотно установлен теплоизолятор 10, который позволяет поддерживать постоянную температуру. Тепловой поток в рабочей камере термостата 7 проходит через всю толщину испытуемого образца 5, а термопреобразователь 1 фиксирует термоэлектродвижущую силу (ТЭДС), величина которой зависит от внутренней температуры в рабочей камере термостата 7. Блок регистрации 2 фиксирует данные проводимого исследования испытуемого образца 5 из стеклянной тары.
По расчетной, известной формуле выводят значения коэффициента теплопроводности испытуемого образца 5 из стеклянной тары.
Исследования проводят с использованием испытуемых образцов 5 разной толщины из различных видов стекла.
На фиг.2 изображена диаграмма результата проведенного эксперимента, полученного на предлагаемой полезной модели для одного образца из стеклянной банки вместимостью 1 л, что свидетельствует о том, что заявляемая установка дает удовлетворительные данные по теплопроводности исследуемых образцов, выполненных из различных видов стекла.
Предлагаемая установка для определения теплопроводности стеклянной тары по сравнению с прототипом (см. патент на полезную модель №75748, МПК G01N 25/18, Бюл. №23, опубл. 20.08.2008 г.) может применяться на практике в области теплофизических измерений для исследования теплопроводности различных видов стекла, разной толщины и поверхности, обладает повышенной точностью получения данных по теплопроводности стеклянной тары и может использоваться для изучения теплопроводности неисследованных материалов.
Полезная модель может использоваться при проведении научно-исследовательских экспериментов и лабораторных работ по теплофизическим измерениям теплопроводности твердых, различной толщины и поверхности образцов стекла, стеклянных изделий и применять полученные данные в исследовательских целях.