[發明專利]熱管砂輪工作狀態監測裝置與評價熱管砂輪啟動時間和換熱性能的方法

有效

• 申請號: 201210470364.7
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102962770A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 傅玉燦;陳琛;赫青山;陳佳佳;張瑋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B24B49/14
• 分類號: B24B49/14;G01K7/04;G01L9/00;G01N25/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王斌

1.一種用于熱管砂輪的工作狀態監測裝置，包括：

一砂輪回轉試驗機，包括一電動機和經一傳動機構連接的旋轉軸，在該旋轉軸上固定有一熱管砂輪，在熱管砂輪熱端以及冷端的內外壁分別設置有測溫熱電偶；

一高頻感應加熱裝置，設置在所述的熱管砂輪熱端外壁；

一電刷集流環系統，包括集流環系統以及與之相對應的電刷系統，其中集流環系統包括與所述測溫熱電偶連接的導電環；所述的電刷系統包括軸向進給裝置和電刷裝置，該電刷裝置包括與所述的導電環接觸的石墨棒；

一壓力傳感器，設置在所述的熱管砂輪的熱管內；

一信號采集處理器，用于采集所述的熱電偶測溫點及壓力傳感器輸出的電勢信號并轉換成相應的溫度或壓力信號。

2.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述熱管砂輪包括砂輪基體、砂輪端蓋、內密封圈、外密封圈、轉接頭以及堵頭，且所述熱管砂輪的外圓面為光滑面；所述砂輪端蓋通過所述內密封圈、所述外密封圈以及兩圈周向均布的內六角圓柱頭螺釘與所述砂輪基體相連；所述轉接頭通過兩個徑向密封圈和一個端面密封圈安裝在砂輪基體背面；所述堵頭通過一個徑向密封圈安裝在轉接頭內。

3.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述電刷裝置還包括膠木支架、銅導線、彈簧和定位螺釘，所述的石墨棒置于膠木支架內，所述彈簧的一端與所述定位螺釘的臺階面貼合，另一端與所述石墨棒的底面貼合；所述銅導線的兩端分別錫焊在所述定位螺釘和所述石墨棒上。

4.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述集流環系統還包括膠木環，所述膠木環由兩圈周向均布的內六角圓柱頭螺釘安裝在砂輪基體槽內，且膠木環與基體端面相齊或略低于基體端面；所述黃銅環為五片，五片黃銅環安裝在膠木環與之相應的五個槽內，每片黃銅環由四個周向均布的開槽盤頭螺釘鎖緊在膠木環上。

5.根據權利要求4所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述五片黃銅環的表面粗糙度Ra小于1.6????????????????????????????????????????????????。

6.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述測溫熱電偶為康銅絲，五根康銅絲的另一端通過接線夾頭分別與所述集流環上與每片黃銅環對應的開槽盤頭螺釘相連。

7.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述壓力傳感器安裝在砂輪基體的螺紋孔內，與熱管工作腔連通，其上安裝有可保證熱管工作腔良好的氣密性的一端面密封圈，其輸入輸出信號線在測量壓力信號時也與所述集流環上與每片黃銅環對應的開槽盤頭螺釘相連。

8.根據權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置，其特征在于：所述高頻感應加熱裝置采用交流電源，輸入功率0~6.6KW，通過調節感應線圈電流，能夠向與熱管砂輪熱端相對的外圓壁面提供0~100W/mm²的熱流密度，所述感應線圈采用雙回路方形紫銅管，與熱管砂輪熱端外壁間距為2mm。

9.一種采用權利要求1所述熱管砂輪的工作狀態監測裝置進行評價熱管砂輪的啟動時間和換熱性能的方法，其特征在于：包括以下步驟：一、把熱管砂輪通過法蘭底座及法蘭蓋安裝在砂輪回轉試驗機上；二、調節電刷系統與熱管砂輪的相對位置，使得石墨棒與旋轉的熱管砂輪端面安裝的黃銅環表面實現良好貼合；三、接通高頻感應加熱裝置的電源，調節感應線圈電流以控制線圈輸出的熱流密度q，同時由四對測溫熱電偶分別測得該熱流密度下熱管砂輪熱端外壁溫度T₁、與之相對的熱端內壁溫度T₂、熱管砂輪冷端內壁溫度T₃以及與之相對的冷端外壁溫度T₄，根據砂輪結構和材料性質可計算出該熱流密度q對應的熱管砂輪等效換熱系數；四、將壓力傳感器的四根輸入輸出信號線分別與集流環系統中與每片黃銅環對應的開槽盤頭螺釘相連，接通高頻感應加熱裝置的電源，重復獲得步驟三所述線圈輸出的熱流密度q；同時由壓力傳感器測得每種熱流密度下熱管工作腔內氣體壓力P隨時間t變化的曲線，由此判斷熱管砂輪的啟動時間；五、改變砂輪轉速或者改變工質性質，重復步驟三和步驟四，可定量分析砂輪轉速以及工質性質對熱管砂輪啟動時間和換熱性能的影響。