Испытание на Теплоустойчивость

ИСПЫТАНИЯ НА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ

Целью испытаний на Теплоустойчивость является определение способности изделий сохранять свои параметры в условиях воздействия повышенной температуры.

Процесс (метод) проведения испытаний. Различают испытания при длительном и кратковременном воздействиях. Перед проведением испытаний производится внешний осмотр и проверка механических свойств изделия, а также измерение его электрических параметров в соответствии с указаниями в методике испытаний.

Перед ‚проведением испытаний следует проверить, обеспечивает ли камера тепла поддержание заданного значения температуры в любой точке объема с требуемой точностью, после чего подготовляют камеру тепла и контрольно-измерительную аппаратуру для испытаний. Подготовка камеры существенно зависит от того, должны ли изделия испытываться под электрической нагрузкой, т. е. в рабочем состоянии или без нее. При испытаниях в рабочем состоянии необходимо обеспечить подведение к изделиям, находящимся в камере, питающих напряжений, а также подключение к ним всех необходимых измерительных приборов и эквивалентов нагрузки для контроля параметров. Величины питающих напряжений и контролируемых параметров отовариваются в ТУ, ПИ и :В методике испытаний. Располагая в камере тепла несколько изделий для испытаний, необходимо исключить воздействие теплового поля одного изделия на другое. В некоторых случаях, специально оговоренных в ТУ, ПИ или методике, изделия механически закрепляют в камере.

 Таблица 3-1

Изделия помещают в камеру и устанавливают в ней температуру, предусмотренную ТУ, ПИ или методикой и соответствующую определенной степени жесткости испытания (табл. 3-1). При выборе степени жесткости необходимо исходить из суммарных предельных температур, действующих на изделие. Очевидно, что температурные экстремумы определяются как климатическими и внешними техническими факторами, так и внутренними источниками тепла. Поэтому при испытаниях необходимо учитывать  суммарный эффект от воздействия всех действующих температур. При определении суммарной температуры изделий, которые должны испытываться в рабочем состоянии, следует исключать влияние внутреннего нагрева.

Возможно два варианта проведения испытаний изделий в рабочем состоянии. В первом варианте питание и электрическая нагрузка включены на все время испытаний и периодически производят измерения параметров.

Во втором варианте изделие находится в камере в выключенном состоянии и включается только на время измерения параметров. Измерение параметров рекомендуется производить не ранее, чем через 10—15 мин после включения и их продолжительность не должна превышать 15 мин. Если измерение параметров изделия внутри камеры оказывается невыполнимым, то допускается изъятие изделий из камеры, но не более, чем на 3 мин (если это время специально не оговорено в ТУ, ПИ или методике).

Продолжительность испытаний определяется ТУ, ПИ или методикой.

При длительном воздействии тепла продолжительность зависит от режима испытаний. В номинальном электрическом и тепловом режимах продолжительность может быть равна долговечности или заданному числу часов работы изделия. В форсированных электрических и тепловых режимах продолжительность соответственно сокращается (ускоренные и граничные испытания, испытания на повреждающую нагрузку). По истечении периода испытаний изделие извлекается из камеры. Далее следует период восстановления, когда изделие выдерживается в нормальных атмосферных условиях. Период восстановления определяется временем, необходимым для приобретения изделием нормальной температуры. Он может составлять от 1—2 до 4—6 ч. В заключение проверяют внешний вид, механические свойства изделия и производят измерения электрических параметров. При проверке внешнего вида обращают внимание на изменение цвета, вид защитных покрытий, состояние сопрягаемых деталей и др.

Если после испытаний указанные выше свойства и параметры удовлетворяют требованиям, установленным в ТУ, ПИ или методике, то изделие считается выдержавшим испытание.

Следует помнить, что отклонение от методики испытаний недопустимо.

Испытания изделий на теплоустойчивость при кратковременном воздействии имеют целью определить устойчивость параметров изделий в условиях повышенной температуры. Методика их проведения отличается от рассмотренной выше тем, что изделия выдерживаются в камере в течение времени, необходимого для их прогрева по всему объему. Это время может составлять от 0,5 до 6 ч. Оно указывается в ТУ, ПИ или методике.

Испытательное и контрольно-измерительное оборудование. Для испытаний на теплоустойчивость применяют специальные камеры тепла или комбинированные камеры: термобарокамеры, термовлагокамеры. Нагрев камер может осуществляться подачей нагретого воздуха непосредственно в полезный объем или путем обеспечения циркуляции теплоносителя (воздуха) внутри металлической рубашки камеры, окружающей полезный объем. Скорость перемещения воздуха в камерах тепла не должна превышать 5 м/сек. Камера тепла Должна обеспечивать непрерывную работу в заданных режимах в течение неограниченного времени. Обеспечение равномерной температуры по объему термокамеры достигается размещением нагревательных элементов на дне и стенках камеры, а по возможности и в двери камеры.

Постоянство температуры в камере достигается автоматическим включением или отключением части нагревательных элементов в зависимости от изменения температуры. Поскольку температура в термокамере не может быть одинаковой во всем объеме, то рекомендуется термочувствительный элемент располагать возможно ближе к испытываемому изделию. Учитывая, что действие тепла обычно бывает совмещено с действием влаги или давления, в большинстве случаев выпускают камеры комбинированного действия: термобарокамеры, термовлагокамеры и термобаровлагакамеры, причем некоторые из указанных камер бывают рассчитаны на получение как высокой, так и низкой температуры.

Современными установками, позволяющими получить низкие и высокие температуры с одновременным понижением давления в рабочем объеме, являются термобарокамеры МПС 500 У, МПС 1 ООО У, выпускаемые народным предприятием «Нема» ГДР. Число, стоящее вслед за обозначением типа, означает полезный объем камеры в литрах (дж3), а индекс У — что в данной ка-мере, кроме тепла и холода, можно получить пониженное давление.

Испытательная камера 1 установки типа МПС (рис. 3-1) имеет форму лежащего цилиндра со сводчатым дном. На торцевой передней стороне камеры имеется одностворчатая дверь 47 с запорами, через которую загружают испытываемые изделия. В двери имеется многослойное стеклянное окно для наблюдения рабочего пространства камеры. Между стеклами окна в двери помещают силикагель для исключения запотевания. Влага из самой камеры удаляется также с помощью силикагеля, помещенного в сушильные желоба. Для подключения электрических проводов на внешнем кожухе находятся два кабельных прохода. Внутри рабочего пространства камеры имеется буксовая плита для подключения 32 измерительных проводов. В камере имеется освещение.

Повышение температуры в установке достигается с помощью злектрокалориферов, расположенных под полом рабочей камеры. Для контроля и регистрации температуры имеются два датчика температуры: один для самописца, а другой для контактного регулятора температуры. Равномерная температура в камере достигается за счет принудительной циркуляции, обеспечиваемой вентилятором и правильным расположением направляющих перегородок, а также отверстий для входа и выхода воздуха. Камеры рассматриваемого типа предназначены также для получения низких температур косвенным способом охлаждения при помощи многоступенчатого компрессорного холодильного агрегата.

Рис 3-1. Схема термобарокамеры.

1 – испытательная камера; 2— испаритель; 3 — отделитель; 4 — впрыскивающий агрегат; 5— заслонка; 6 — впрыскивающая форсунка; 7 — фильтр; 8 — маслосборник; 9, 10 и 11  — компрессоры низкого, среднего и высокого давления; 12—маслоотделитель высокого давления; 13 и 14 — пароохладители низкого и среднего давления; 15—конденсатор; 16—маслоотделитель низкого и среднего давления; 17 — масловозвратный вентиль; 18 — всасывающий фильтр; 19 — сушильный патрон; 20 — регулятор охлаждающей воды; 21 — вакуумный насос; 22 — фильтр сухого воздуха; 23—28, 30, 31 — мановакуумметры; 29 — самописец вакуума; 32—манометр давления масла; 33 — всасывающий запорный вентиль; 34 — нагнетательный запорный вентиль; 35 — запорный вентиль манометра; 36, 37, 39, 41 — угловой запорный вентиль; 38—задвижка с раструбами; —запорный вентиль; 42 — дроссель; 43, 44 — краны для выпуска воздуха и воды; 45 — перепускной клапан; 46 — устройство для распределения масла; 47 — дверь камеры.

Принцип действия компрессорной холодильной установки основан на сильном сжатии газа фреона (СF2Сl2) в одной части системы и быстром расширении в другой. Охлаждающий агент — фреон в установках данного типа может использоваться продолжительное время, так как он существует в замкнутой системе. Поскольку одноступенчатый холодильный агрегат не обеспечивает достаточного понижения температуры в камере, то в термобарокамере типа МПС предусмотрен трехступенчатый, агрегат, состоящий из двух компрессоров 9 низкого давления и двух компрессоров 10 и 11 соответственно среднего и высокого давления.

После первого повышения давления газа фреона в компрессорах 9 он через левый маслоотделитель 16 поступает в переохладитель низкого давления 13. Масло, собирающееся в маслоотделителе низкого давления 16 через масловозвратный вентиль 17, возвращается в картер компрессоров низкого давления 9. Масло из переохладителя 13 через угловой запорный вентиль 39 поступает в рабочий объем компрессора. Дальнейшее повышение давления достигается компрессором среднего давления 10, в который пары фреона отсасываются из переохладителя 13 через всасывающий фильтр 18. После второго повышения давления пары фреона через правый маслоотделитель 16, переохладитель среднего давления 14 и всасывающий фильтр 18 отсасываются компрессором высокого давления 11.

Под действием компрессоров высокого давления пары фреона нагнетаются в маслоотделитель 12, из которого через угловой запорный вентиль 41 поступают в конденсатор 15, где с. помощью охлаждающей воды они сжижаются. Количество воды, поступающей для охлаждения конденсатора и двух переохладителей, регулируется автоматически водорегулирующим вентилем регулятора 20 в зависимости от давления сжатия пара фреона. Жидкий фреон из конденсатора 15 через угловой запорный вентиль 37, сушильный патрон 19 и жид-

костный фильтр 7 попадает в автоматический впрыскивающий агрегат 4, расположенный на задней стенке камеры и состоящий из поплавкового вентиля высокого давления, а также впрыскивающих форсунок 6. При вспрыскивании часть жидкого фреона разрежается до давления испарения, а часть охлаждается и поступает в каскадный испаритель 2, где испаряется. Для дополнительного охлаждения жидкого фреона, подводимого от сушильного патрона 19 к жидкостному фильтру 7, его пропускают по специальному трубопроводу через отделитель жидкости 5.

Холодные пары фреона из испарителя 2 отсасываются компрессорами низкого давления через отделитель жидкости 3, в котором улавливаются захваченные парами частицы жидкого фреона. Таким образом осуществляется циркуляция хладоагента в системе охлаждения.

Для испытания изделий при пониженном давлении негерметичная рабочая камера установки преобразуется в вакуум-котел. При этом к лицевой стороне камеры с помощью ходового механизма подкатывается днище, которое своим выступом равномерно прилегает к рези-новой прокладке, расположенной на торце корпуса камеры. Движение тележки прекращается в тот момент, когда выступ днища приходит в соприкосновение с прокладкой и срабатывают два концевых выключателя, установленные на ходовом механизме.

Понижение давления в камере достигается вакуумной установкой, состоящей из двух насосов 21, которые воздухопроводом соединяются с вакуум-котлом (камерон) . К воздухопроводу присоединен сушильный фильтр 22, заполненный силикагелем и снабженный электрическим калорифером. После окончания испытаний под вакуумом в котел через воздушные фильтры медленно подается воздух.

Управление, сигнализация и контроль состояния установки сосредоточены на специальном электрораспределительном пульте (рис. 3-2), позволяющем выполнить все работы вручную или автоматически. Автоматическое поддержание режима работы термобарокамеры основано на взаимодействии контактных манометров и термометров, устанавливаемых соответственно на заданные давление и температуру с программными часами и исполнительным механизмом.

Программные часы позволяют устанавливать любые режимы изменения температуры в пределах технических возможностей рассматриваемой установки.

Помимо указанных приборов, на пульте расположены манометры, указывающие давление в испарителе и в нагнетательной стороне компрессора; измерители вакуума; электроизмерительные приборы сети электропитания, а также самописцы, регистрирующие температуру и вакуум в камере. Самописцы позволяют записать изменения параметров на ленте.

Рис. 3-2. Пульт управления термобарокамерой.

КМI— контактный манометр давления в конденсаторе; КМII — контактный манометр переохладителя средней ступени; КВ — контактный мановакуумметр; МIII — манометр давления переохладителя низкой ступени; МIV—манометр давления испарителя; СВ, СТ — самописцы давления и температуры; СС — светящаяся схема термобарометра; А—амперметр; В — вольтметр; ПР — предохранитель; УКI, УКII— датчики программы; КПIII — кнопка возврата; ГВ — общий рубильник; В1 — кнопка включения автоматики; В2 — кнопка включения света в камере; ВЗ, В4, В5 и В6 — кнопки включения компрессоров низкого, среднего и высокого давления; В7 — соединительный выключатель компрессоров низкого давления; В8, В10 — кнопка включения вентилятора ка-меры; В9 и В14 — кнопки включения калориферов; В15 — кнопки включения вакуумного насоса; В16 — кнопка включения подогрева воздуха в патроне с силикагелем; ВП — переключатель «охлаждение—подогрев» ; В12 — переключатель «вручную—автоматика»; ВП — буксовая плита для подключения проверяемых приборов в камере; КРТ — контактный терморегулятор; В13 — кнопка включения самописцев; КнВ — кнопка открытия (левая) и закрытия (правая) дверей.

Ручное управление осуществляется при отключенных программных часах. Следует отметить, что холодильная система установки может работать как при применении в качестве хладоагента фреона-22, так и фреона-12.