Гайка-сигналізатор аварійного перегрівання роз’ємного корпусу технологічної установки

Реферат: Винахід належить до пристроїв сигналізації перегріву технологічних установок з роз'ємним корпусом і може використовуватися в електричних апаратах, технологічних апаратах, в двигунах різного типу. Гайка-сигналізатор аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки містить термочутливий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми. Згідно з винаходом, гайкасигналізатор має хвостовик, який виконує функцію теплопроводу при болтовому з'єднанні, за межами різьбової частини хвостовика розміщено термочутливий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми у вигляді круглої незамкненої шайби, та захисний ковпачок, на якому, з можливістю взаємодії з герконом сигнальної системи технологічної установки, встановлений магніт, у фіксуючих пазах гайки розміщений прямокутний сигнальний прапорець з яскравим покриттям, таким чином, що при зворотному мартенситному перетворенні матеріалу з ефектом пам'яті форми шайба, збільшуючи свої габарити, знімає захисний ковпачок та виштовхує частину прапорця за межі хвостовика. Технічний результат полягає в надійній фіксації сигналізатора на технологічних установках, навіть при їх суттєвих вібраціях, підвищенні рівня сигналізації про перегрівання апарата в процесі роботи, швидкому встановленні місця несправності та збереженні властивостей гайкисигналізатора навіть при пошкодженні апарата, на якому вона встановлена. UA 109080 C2 (12) UA 109080 C2 UA 109080 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв сигналізації перегріву технологічних установок з роз'ємним корпусом і може використовуватися в електричних апаратах, технологічних апаратах, в двигунах різного типу. Відомі пристрої, що включають сигналізатор перегрівання. Для контролю температури використовують термоплівкові, семафорні, прапорцеві сигналізатори, а також тепловізори [Монтаж и обслуживание вторичной коммутации. - М., с. 37.]. Недоліками зазначених пристроїв є те, що сигналізатори відзначаються низькою надійністю. За найближчий аналог вибрано сигналізатор аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки, що містить термочутливий елемент із матеріалу з ефектом "пам'яті форми" [Ав. св. СРСР № 1275594, опубл. 07.12.86. Бюл. № 45]. Недоліком найближчого аналогу є те, що зазначений пристрій має обмежене застосування, оскільки елемент для контролю температури може випадково демонтуватися при поштовхах вібраціях. В основу винаходу поставлено задачу створення гайки-сигналізатора аварійного перегрівання корпусу технологічної установки, що містить термочутливий елемент із матеріалу з ефектом "пам'яті форми", який би надійно сигналізував про перегрівання апарата в процесі роботи навіть при суттєвих вібраціях, а також в рухомих пристроях. Поставлена задача вирішується тим, що в гайці-сигналізаторі аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки, що містить термочутливий елемент із матеріалу з ефектом "пам'яті форми", відповідно до винаходу, в болтовому з'єднанні гайка має теплопровід у вигляді хвостовика, в хвостовику за межами різьбової частини розміщено термочутливий елемент із матеріалу з ефектом "пам'яті форми" у вигляді круглої незамкненої шайби, прямокутний сигнальний прапорець з фіксатором і яскравим покриттям, захисний ковпачок з магнітом і геркон, який взаємодіє з магнітом, прапорець розміщений у фіксуючих пазах гайки таким чином, щоб при зворотному мартенситному перетворенні матеріалу з ефектом "пам'яті форми" шайба, збільшуючи свої габарити, зняла захисний ковпачок, виштовхнула частину прапорця з яскравим покриттям за межі хвостовика гайки, подіяла на контакти геркона, які входять в схему сигнальної системи технологічної установки. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. В установках, 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 термоплівкові 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 момент перевірки. Через значні трудозатрати повторна перевірка можлива після тривалого часу. Крім того, тепловізором не користуються під час атмосферних опадів, в туман. Гайка-сигналізатор аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки, 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 над еластичність (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 нітинолу-55 (55 % Ni): нітинол-55 має температуру плавлення 1292 C, магнітну 1 UA 109080 C2 2 5 10 15 20 25 30 35 7 проникність менше 1,002, межа міцності 870 Н/мм , межа витривалості на базі 10 циклів 490 2 Н/мм . Цей матеріал характеризується здатністю у вузькому температурному інтервалі ± 10 K переходити з одного фазного стану (пластичного) в інший фазний стан (надпружний) і навпаки. Температура 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 сигналізатора критичної температури корпусу технологічної установки. Технічна суть запропонованого сигналізатора пояснюється кресленням, на якому зображено гайку-сигналізатор аварійного перегрівання корпусу технологічної установки у зібраному стані. Тут 1 - гайка, 2 - хвостовик гайки, 3 - захисний ковпачок, 4 - магніт, 5 - геркон, 6 - прямокутний сигнальний прапорець, зовнішня поверхня якого має яскраве флюоресціююче покриття, 7 термочутливий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми у вигляді круглої незамкненої шайби, 8 - болт. 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 8 є теплопроводом і нагріває шайбу 7 із матеріалу з ЕПФ. При досягненні температури зворотного мартенситного перетворення матеріал шайби 7 різко змінює свої характеристики і намагається набути форму, яку він мав при виготовленні. Шайба 7 розгинається, суттєво збільшує свою висоту і виштовхує прапорець 6 із хвостовика 2 назовні, прапорець 6 знімає захисний ковпачок 5 з хвостовика 2 гайки 1. Магніт 4, розміщений на ковпачку 3, пересувається відносно геркона 5, що викликає зміну положення контактів геркона 5. При цьому посилається сигнал в схему сигнальної системи технологічної установки. Яскраве флюоресціююче покриття зовнішньої поверхні прапорця 6 дозволяє обслуговуючому персоналу швидко знайти місце пошкодження технологічної установки. Після того, як температура апарата зменшиться, матеріал з ЕПФ втрачає свої пружні властивості, але у вихідне 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 прапорця 6 у хвостовик 2 гайки 1 здійснюється вручну при виконанні ремонтних робіт. Конструкція гайки-сигналізатора аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки відзначається високою технологічністю та надійністю. Гайка не втрачає 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. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Сигналізатор аварійного перегрівання роз'ємного корпусу технологічної установки, що містить термочутливий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми, який відрізняється тим, що сигналізатор виконаний у вигляді гайки з хвостовиком, який виконує функцію теплопроводу при болтовому з'єднанні, за межами різьбової частини хвостовика розміщено термочутливий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми у вигляді круглої незамкненої шайби, та захисним ковпачком, на якому, з можливістю взаємодії з герконом сигнальної системи технологічної установки, встановлений магніт, у фіксуючих пазах гайки розміщений прямокутний сигнальний прапорець з яскравим покриттям, таким чином, що при зворотному мартенситному перетворенні матеріалу з ефектом пам'яті форми шайба, збільшуючи свої габарити, знімає захисний ковпачок та виштовхує частину прапорця за межі хвостовика. 2 UA 109080 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3