Індикатор критичного підвищення температури корпусу апарата

Індикатор критичного підвищення температури корпусу апарата, що містить термочутливий елемент, який відрізняється тим, що термочутливий елемент закріплений за допомогою з'єднувального болта, що у хвостовій частині має внутрішню кільцеву виточку, в якій змонтовано порожнистий циліндр, всередину якого поміщена циліндрична пружина із термочутливого матеріалу з ефектом пам'яті форми, один кінець якої приєднаний до дна виточки, а другий - до циліндра, зовнішня поверхня якого має яскраве флуоресцентне покриття, і який виконаний з можливістю виштовхування за межі кільцевої виточки з'єднувального болта при підвищенні температури корпусу ви ще критичної. Винахід відноситься до пристроїв енергетики і може використовуватися в електричних апаратах, технологічних апаратах, в двигуна х різного типу. Відомі пристрої, що включають сигналізатор перегрівання. Для контролю температури використовують термоплівкові, семафорні, флажкові сигналізатори, а також тепловізор [Монтаж и обслуживание вторичной коммутации. - М., с.37]. Недоліками зазначених пристроїв є те, що сигналізатори відзначаються низькою надійністю, а тепловізор вимагає суттєви х ви трат для використання. За прототип вибрано пристрій, що включає термочутливий елемент [Ав. св. СРСР №1275594, опубл. 07.12.86. Бюл. №45]. Недоліком прототипу є те, що зазначений пристрій має обмежене застосування, оскільки елемент для контролю температури може випадково демонтуватися при поштовха х, вібраціях. В основу винаходу поставлено задачу створення індикатора критичного підвищення температури корпусу апарата, який би надійно сигналізував про перегрівання апарата в процесі роботи навіть при суттєви х вібраціях. Поставлена задача вирішується тим, що в індикаторі критичного підвищення температури кор пусу апарата, що містить термочутливий елемент, відповідно до винаходу, з'єдн увальний болт елементів корпусу апарата має у хвостовій частині внутрішньо кільцеву виточку, в якій змонтовано порожнистий циліндр, всередині якого знаходиться циліндрична пружина із термочутливого матеріалу з ефектом пам'яті форми, один кінець пружини закріплений до дна виточки, другий - до циліндра, зовнішня поверхня циліндра має яскраве флюоресциююче покриття, при зворотному мартенситному перетворенні матеріалу з ефектом пам'яті форми пружина збільшує свою довжину і виштовхує циліндр за межі кільцевої виточки болта назовні. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. В апаратах, де відбуваються процеси з виділенням значної кількості тепла, завжди існує ймовірність неконтрольованого підвищення температури корпусу. Якщо не припинити вказаний процес, апарат може вийти з ладу. Для сигналізації критичного нагрівання апаратів використовують термоплівочні покажчики, в останній час навіть тепловізори. Але всі вказані типи покажчиків характеризуються низькою надійністю та недостовірністю результатів. Тепловізор може з високою точністю виміряти температуру в (19) UA (11) 84313 (13) C2 (21) a200607966 (22) 17.07.2006 (24) 10.10.2008 (46) 10.10.2008, Бюл.№ 19, 2008 р. (72) УКРАЇНЕЦЬ АН АТОЛІЙ ІВАНОВИЧ, UA, ШЕСТЕРЕНКО ВОЛОДИ МИР ЄВГЕНОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA (56) SU 1275594, 07.12.1986 SU 1145356, 15.03.1985 RU 2126531, 20.02.1999 RU 2000100410, 27.10.2001 RU 2232702, 20.07.2004 SU 851448, 05.08.1981 US 4522147, 11.06.1985 SU 370627, 21.04.1973 3 84313 момент перевірки. Через значні трудозатрати повторна перевірка можлива після тривалого часу. Крім того, тепловізором не користуються під час атмосферних опадів, в туман та в нічний час. Індикатор критичного підвищення температури корпусу апарата, який би спрацьовував з високим ступенем надійності, може бути створений при використанні матеріалу з ефектом пам'яті форми (ЕПФ). Для сплавів з ефектом "пам'яті форми" характерна наделастичність (гумоподібна поведінка). Цей ефект проявляється, якщо мартенситне перетворення відбувається під дією зовнішнього навантаження. При цьому величина зворотної деформації на порядок вище, ніж у кращих пружинних матеріалів. Сплави з ЕПФ мають надвисоку циклічну міцність. Вони витримують значні знакозмінні навантаження. "Довговічність" виробів із сплавів з ЕПФ може бути в тисячі разів вищою, ніж у традиційних матеріалів. Циклічна стійкість забезпечується особливим механізмом мартенситного перетворення, що не супроводжується порушенням міжатомних зв'язків. Не відбувається накопичення дефектів структури, які призводять до виникнення тріщин та руйнувань. Ефект пам'яті форми характерний для всіх сплавів, в яких перетворення у вихідну фазу після деформації протікає по мартенситному механізму. Вироби зі сплаву нагрівають для переходу у високотемпературну модифікацію і в цьому стані їм надають визначену форму. Потім сплав охолоджується нижче критичної температури і переходить в іншу, низькотемпературну фазу. Таке перетворення нагадує термопружне мартенситне перетворення. Якщо виріб із сплаву в мартенситному стані піддати повторній пластичній деформації (допускається ступінь деформації до 6% і більше), а потім його нагріти, переводячи знову у високотемпературну модифікацію, то завдяки зворотному мартенситному перетворенню він прийме свою первинну форму, що була надана йому при першій деформації у стані високотемпературної модифікації. Для порівняння подібних матеріалів наведено основні характеристики нітинола-55 (55% Ni): нітинол-55 має температур у плавлення 1292°С, магнітну проникність менше 1,002, межа міцності 870Н/мм 2, межа витривалості на базі 107 циклів 490Н/мм 2. Цей матеріал характеризується здатністю у вузькому температурному інтервалі ± 10° К переходити з одного фазного стану (пластичного) в інший фазний стан (надпружний) і навпаки. Тем 4 пература фазового перетворення визначається складом сплавів та їх термообробкою. Завдяки тому, що нітинол має високу межу витривалості, добре демпфує вібрацію, слабо окислюється при нагріванні, із цього матеріалу можна виконувати елементи індикатора критичного підвищення температури корпусу апарата. Технічна суть запропонованого індикатора пояснюється кресленням, на якому зображено: Фіг.1 - індикатор критичного підвищення температури корпусу апарата у зібраному стані. Тут 1 - болт, що з’єднує елементи корпусу апарата 2 та 3, 4 - гайка, 5 – внутрішня кільцева виточка в хвостовій частині болта, 6 – порожнистий циліндр, зовнішня поверхня якого має яскраве флюоресциююче покриття, 7 - циліндрична пружина із матеріалу з ефектом пам'яті форми, один кінець пружини 7 закріплений до дна виточки 5, другий - до циліндра 6. Температура зворотного мартенситного перетворення матеріалу з ефектом пам'яті форми дорівнює максимальній допустимій температурі апарата. При порушенні режиму роботи апарата температура його починає підвищуватися. Болт 1 є теплопроводом і нагріває пружину 7 із матеріалу з ЕПФ. При досягненні температури зворотного мартенситного перетворення матеріал пружини 7 різко змінює свої характеристики і намагається набути форму, яку він мав при виготовленні. Пружина 7 суттєво збільшує свою довжину і ви штовхує циліндр із кільцевої виточки 5 назовні. Яскраве флюоресциююче покриття зовнішньої поверхні циліндра 6 дозволяє обслуговуючому персоналу швидко відреагувати на пошкодження. Після того, як температура апарата зменшиться, матеріал з ЕПФ втрачає свої пружні властивості, але у ви хідне становище самостійно не повертається. Це суттєва перевага пристрою, оскільки несправність обладнання, що працює в автоматичному режимі, виявляється експлуатаційним персоналом під час робіт по обслуговуванню. Повернення циліндра 6 у виточку 5 болта здійснюється вручн у при виконанні ремонтних робіт. Конструкція індикатора критичного підвищення температури корпусу апарата відзначається високою технологічністю та надійністю. Індикатори критичного підвищення температури не втрачають своїх властивостей навіть при пошкодженні апарата. Висока корозійна стійкість нітинолу забезпечує термін служби в межах 30 років. Витрати термочутливого матеріалу незначні, на один індикатор декілька грамів. А тому додаткові затрати можуть окупитися за один рік. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84313 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601