ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности, к датчикам теплового потока и может быть использована для измерения теплового потока на поверхности тела.
Известен датчик теплового потока, содержащий корпус с теплоизолированным измерительным элементом и канал для подвода охлаждающего газа; корпус выполнен в виде полого герметичного токосъемного цилиндра, внутри которого размещен измерительный элемент, SU 322651.
Недостатком этого датчика является сложность конструкции, в первую очередь системы тепловода; кроме того, значительное термическое сопротивление корпуса существенно снижает поле температуры в зоне измерения.
Известен также датчик теплового потока, установленный на основании в зоне измерения, включающий чувствительный элемент, ЕР 1223411, фиг.8.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком прототипа является необходимость размещения всех элементов датчика на поверхности основания, воспринимающей тепловой поток, вследствие чего затруднены монтаж и замена датчика в условиях воздействия теплового потока. Кроме того, затруднен вывод электрических проводов от чувствительного элемента через основание к измерительному прибору, поскольку выполнение в нем сквозных отверстий под провода нарушает герметичность основания и требует последующей герметизации.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение монтажа и замены датчика без останова и расхолаживания энергетической установки в условиях воздействия теплового потока на основание, а также упрощение вывода электрических проводов от чувствительного элемента к измерительному прибору.
Согласно полезной модели датчик теплового потока, установленный на основании с возможностью контакта с источником теплового потока, включающий чувствительный элемент, снабжен полым корпусом и теплоотводом, выполненным в виде стержня, один конец которого выведен за пределы основания, чувствительный элемент укреплен на торце другого конца теплоотвода, который укреплен внутри полого корпуса, при этом в основании выполнено отверстие с возможностью установки в нем корпуса датчика; между теплоотводом и чувствительным элементом размещен слой электроизолирующего материала; полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента теплопроводным элементом; теплопроводный элемент выполнен в виде пластины толщиной 0,01-1,0 мм; между чувствительным элементом и теплопроводным элементом размещен слой электроизолирующего материала.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез топки промышленного котла (В-В на фиг.2);
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - фрагмент Б на фиг.2.
Датчик теплового потока установлен на основании, которым в конкретном примере является плавник 1, укрепленный между экранными трубами 2 газоплотной топки промышленного котла. Датчик теплового потока содержит чувствительный элемент 3. В данном примере чувствительный элемент 3 представляет собой анизотропный материал в виде чередующихся слоев никеля и стали, соединенных диффузионной сваркой и расположенных под острым углом к направлению теплового потока. Датчик снабжен полым корпусом 4 с резьбой на наружной поверхности и теплоотводом 5, выполненным из меди марки M1. Один конец 6 теплоотвода 5 выведен за пределы плавника 1. Чувствительный элемент 3 укреплен на торце другого конца 7 теплоотвода 5 с помощью теплостойкого компаунда «ГАРАНТ», Россия. Теплоотвод 5 укреплен внутри полого корпуса 4 с помощью слоя 8 этого же компаунда. В плавнике 1 выполнено сквозное отверстие 9 с резьбой, соответствующей резьбе на наружной поверхности полого корпуса 4. Между теплоотводом 5 и чувствительным элементом 3 размещен слой 10 электроизолирующего материала, в частности, слюды. Полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента 3 теплопроводным элементом 11, в частности, пластиной из стали 12Х18Н9Т толщиной 0,1 мм. Между чувствительным элементом 3 и теплопроводным элементом 11 размещен слой 12 электроизолирующего материала, в частности, слюды.
Устройство работает следующим образом. Тепловой поток через теплопроводный элемент 11 и электроизолирующий слой 12 достигает поверхности чувствительного элемента 3, который генерирует электрический сигнал (термоэлектродвижущую силу). По электрическим проводам 13 сигнал поступает к измерительному прибору - милливольтметру. Измеряемое значение соответствует величине теплового потока. Электрические провода 13 проходят через слой 14 теплоизоляции и стенку 15 корпуса топки. Теплоотвод 5 обеспечивает отвод теплоты от чувствительного элемента 3, что уменьшает искажение поля температуры основания - плавника 1, и повышает точность измерения теплового потока. Слои 10 и 12 электроизолирующего материала - слюды, обеспечивают электроизоляцию чувствительного элемента 3 от металлических элементов датчика и обладают малым термическим сопротивлением.
Благодаря реализации признаков настоящей полезной модели существенно упрощается монтаж и замена датчика в условиях воздействия теплового потока при работе топки. Для замены датчика корпус 4 выворачивают из отверстия 9 в плавнике 1, в которое вворачивают новый датчик. При этом работа осуществляется с наружной стороны топки без останова и расхолаживания котла. Упрощается вывод электрических проводов от чувствительного элемента 3 к измерительному прибору, поскольку исключается необходимость выполнения отверстий в основании с их последующей герметизацией. Через стенку 15 корпуса топки электрические провода 13 могут быть выведены через любое отверстие без его герметизации.
Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».