Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.IV.1969 57336 KI. 42 i, 12/05 MKP G 01 UKD VIh Twórca wynalazku: mgr inz. Jan Romer Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Wroclaw (Polska) Sposób wyznaczania ilosci oddawanej lub pobieranej energii lub mocy cieplnej, zwlaszcza przez robocze czesci elektrycznych przy¬ rzadów grzejnych oraz uklad do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz uklad do wyznaczania ilosci oddawanej lub pobieranej energii lub mocy cieplnej, zwlaszcza przez robocze czesci elektrycznych przyrzadów grzejnych.Wynalazek znajduje zastosowanie szczególnie do wyznaczania sprawnosci energetycznej lutownic elektrycznych, co umozliwia prawidlowy dobór lutownic do danego procesu technologicznego.Powszechnie znanym i najczesciej stosowanym sposobem wyznaczania ilosci ciepla jest metoda kalorymetryczna. Polega ona na przekazaniu wy¬ znaczanej ilosci ciepla do okreslonego medium, którego znana jest objetosc i jego cieplo wlasciwe.Pomiar temperatury medium przed i po doprowa¬ dzeniu don energii cieplnej umozliwia wyznacze¬ nie jej ilosci.Metoda ta jakkolwiek bardzo dokladna, jest uciazliwa w praktycznym stosowaniu, wymaga bowiem albo dpskonalej izolacji cieplnej medium od otoczenia, albo skomplikowanych metod kom¬ pensacji strat ciepla.Ponadto metoda kalorymetryczna nie znajduje praktycznego zastosowania w tych przypadkach, gdy wyznaczenie ilosci ciepla nalezy przeprowa¬ dzic w stalej i zadanej temperaturze pomiaru.Trudnosci te daja sie szczególnie zauwazyc przy wyznaczaniu sprawnosci energetycznej lutownic elektrycznych, która to sprawnosc przyjmuje sie jako stosunek mocy cieplnej oddawanej do luto¬ wia przez robocza czesc koncówki lutownicy w 10 15 25 so okreslonej temperaturze roboczej, do mocy ele¬ ktrycznej pobranej ze zródla zasilania.Znane sa równiez sposoby wyznaczania spraw¬ nosci energetycznej lutownic elektrycznych na dro¬ dze niekalorymetrycznych pomiarów.Jeden z takich sposobów polega na tym, ze lu¬ towie w postaci drutu opiera sie o robocza czesc koncówki lutownicy i topi w okreslonym okre¬ sie czasu, mierzac jednoczesnie temperature kon¬ cówki. Moc cieplna lutownicy wyznacza, sie na podstawie ilosci stopionego lutowia w jednostce czasu, uwzgledniajac przy tym szereg zmiennych i trudno powtarzalnych parametrów, jak róznica temperatury koncówki lutownicy i otoczenia, cie¬ plo wlasciwe i cieplo topnienia lutowia oraz inne.Ta szacunkowa metoda, mimo swej prostoty i latwosci stosowania/ ma zasadnicza wade, która jest zbyt mala dokladnosc z uwagi na nie uwzglednianie szeregu wystepujacych parametrów (np. ciepla przewodzenia topionego lutowia), pro¬ wadzacych do strat ciepla, trudnych do iloscio¬ wego ujecia.Wymaga ona ponadto znacznych ilosci zuzytego w trakcie pomiarów lutowia, czego nie mozna po¬ minac przy przemyslowych badaniach produko¬ wanych masowo lutownic elektrycznych.Równiez ta metoda, jak i wspomniana metoda kalorymetryczna, nie umozliwia pomiaru w scisle okreslonej temperaturze, gdyz temperatura ta 573363 ustala sie na jakiejs przypadkowej wartosci wy¬ nikajacej z przypadkowosci róznych parametrów wystepujacych w procesie doprowadzania ciepla i wyniklego z tego procesu topienia lutowia.Celem wynalazku jest unikniecie wyzej opisa¬ nych niedogodnosci i opracowanie sposobu umozli¬ wiajacego proste wyznaczanie ilosci energii lub mocy cieplnej oddawanych lub pobieranych przez robocze czesci elektrycznych przyrzadów grzej¬ nych.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze okreslone medium doprowadza sie najpierw do zadanej temperatury pomiaru, która to tempera¬ ture stabilizuje sie na drodze doprowadzania do medium regulowanej ilosci energii lub mocy ele¬ ktrycznej, mierzac ja jednoczesnie. Nastepnie w medium umieszcza sie lub przyklada do niego czesc robocza przyrzadu grzejnego i w znany spo¬ sób .wyznacza -sie róznice energii lub mocy dopro¬ wadzonej do medium przed i po umieszczeniu w nim czesci roboczej przyrzadu grzejnego.Stosunek tej róznicy ilosci energii do ilosci ener¬ gii pobranej przez przyrzad grzejny ze zródla za¬ silania pozwala wyznaczyc sprawnosc tego przy¬ rzadu.Sposób wedlug wynalazku jest realizowany za pomoca ukladu elektrycznego w którym grzejnik elektryczny pomiarowego elementu polaczony jest porzez regulator temperatury z przyrzadem lub z przyrzadami mierzacymi wielkosci elektryczne okreslajace moc lub energie dostarczana do grzej¬ nika.Uklad do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ogólny urzadzenia w zastosowaniu do wyznacza¬ nia sprawnosci elektrycznej lutownic, a fig. 2 — schemat ogólny urzadzenia do wyznaczania prze¬ wodnosci cieplnej tworzyw.Jak pokazano na fig. 1 uklad wedlug wynalaz¬ ku posiada element pomiarowy 1 wykonany na przyklad w postaci wanienki przeznaczonej do umieszczenia w niej medium 2, ogrzewanego grzej¬ nikiem 4. W przypadku wyznaczania sprawnosci energetycznej elektrycznych lutownic, medium tym jest na przyklad lutowie cynowo-olowiowe. , Tygiel wanienki elementu pomiarowego 1 izo¬ lowany warstwa izolacji cieplnej 5 jest umieszczo¬ ny w obudowie 3. Koncówki grzejnika 4 polaczo¬ ne sa z przyrzadem pomiarowym 6, którym w zaleznosci od potrzeby moze byc licznik energii elektrycznej, watomierz, ewentualnie woltomierz lub amperomierz, w przypadku znanej opornosci .grzejnika 4. Miedzy grzejnik 4 a przyrzad pomia¬ rowy Q wlaczony jest szeregowo regulator tem¬ peratury 7, którego czujnik termometru oporowe¬ go 8 zanurzony jest w medium 2. t Przyrzad pomiarowy 6 poprzez stabilizator na¬ piecia zasilania 9 wlaczony jest do sieci elektrycz¬ nej.Dzialanie opisanego ukladu jest pqdane ponizej.Po napelnieniu wanienki elementu "pomiarowego 1 odpowiednim lutowiem 2, regulator temperatury 7 ustawia sie na zadana temperature, np. tr =^ 4 = 573,15°K, a nastepnie wlacza sie grzejnik 4. Po dojsciu ukladu do równowagi cieplnej odczytuje sie na przyrzadzie pomiarowym 6 wielkosc mocy, która pobiera cale urzadzenie, aby utrzymac za- 5 dana temperature tt lutowia.Nastepnie do lutowia wklada sie robocza czesc koncówki 10 lutownicy 11 uprzednio podlaczonej do sieci celem jej rozgrzania do temperatury usta¬ lonej. io Cieplo oddawane przez grot lutownicy spowo¬ duje obnizenie ilosci pobieranej mocy z sieci przez grzejnik 4 o tyle, ile wynosi moc zamieniona na cieplo i przekazywana przez robocza czesc kon¬ cówki lutownicy 10 do medium 2. Róznice te od- 15 czytuje sie na przyrzadzie pomiarowym 6 po pow¬ tórnym dojsciu ukladu do równowagi cieplnej.Stad w znany sposób wyznacza sie sprawnosc energetyczna badanego przyrzadu grzejnego (lu¬ townicy) jako stosunek mocy pobranej ze zródla 20 zasilania do mocy zamienionej w cieplo przekaza¬ ne do medium przez robocza czesc przyrzadu grzejnego.Przedstawiony uklad jest prosty i latwy w wy¬ konaniu i eksploatacji. Wplyw róznych ubocz- 25 nych czynników na rezultaty pomiarowe zostaje wyeliminowany, a jedynym warunkiem doklad¬ nosci pomiarów jest zachowanie jednakowych wa¬ runków chlodzenia ukladu pomiarowego w czasie trwania jednego cyklu pomiarowego. 30 Osiagnieta powtarzalnosc wyników uzyskana przez uklad wedlug wynalazku zawarta jest w granicach od 1 do 2P/0. Urzadzenie charakteryzuje mozliwosc dokladnego nastawienia róznych tem¬ peratur pomiaru tlf t2, t3, tn w odpowiednio 35 duzym przedziale w zaleznosci od badanego przy¬ rzadu grzewczego.Sposób wedlug wynalazku oraz uklad moga byc równiez zastosowane w innych przypadkach, w których potrzebne jest okreslenie ilosci dostarcza- 40 nego lub pobieranego ciepla, na przyklad — ilosci potrzebnej energii do ogrzania czarnej plytki do zadariej temperatury. Wystawiajac ja na dzialanie promieniowania cieplnego mozna wyznaczac jego wielkosc. 45 Sposobem w#edlug wynalazku mozna równiez wyznaczyc przewodnosc cieplna róznych materia¬ lów, tworzyw itp.Uklad realizujacy wyznaczanie takiej wielkosci, przedstawiony jest na fig. 2. 50 Plytke materialu badanego 12 umieszcza sie miedzy elementem pomiarowym 1 (którego blok metalowy 2 spelnia zadanie medium 2 z fig. 1 ), a przyrzadem grzewczym 13.Dzialanie ukladu i sposób wyznaczania para- 55 metru jest analogiczny z wyzej opisanym przy¬ kladem wyznaczania sprawnosci energetycznej lu¬ townic elektrycznych. . PL