Термометрическая коса

Полезная модель относится к области термометрии и используется для мониторинга температуры одновременно в множестве точек протяженного объекта.
Известна термометрическая коса, содержащая кабель, выполненный в виде полимерной оболочки, в которой расположены токопроводящие проводники, к которым электрически подключены последовательно расположенные датчики температуры посредством печатных плат (см. RU 192812 U1, опуб., 02.10.2019).
В известной косе каждый датчик температуры размещен в защитном металлическом корпусе (гильзе), герметизируемом с кабелем либо полимерными втулками, либо завальцовкой. При этом токопроводящие проводники кабеля разрезаются и припаиваются к печатной плате, на которой расположен температурный сенсор. Данный класс конструкции обладает рядом существенных недостатков, таких как:
- недостаточная прочность на разрыв. Несущая способность подобных термометрических кос не превышает десяти-пятнадцати килограмм, что приводит к их разрушению при попытке вытащить из скважины косу, которая примерзла к ее стенке. Также невозможно произвести слишком длинную косу из-за того, что она не выдержит собственный вес. Иногда термометрические косы подобной конструкции используют вместе со стальным тросом, подвязанным через определенные расстояния стяжками. В такой косе возможно примерзание стального троса к стенкам скважины, а также образование петель между кабелем и тросом, которые зацепляются за неровности, что может привести к невозможности вытаскивания термокосы из скважины;
наличие неизбежных воздушных пазух между сенсорами и защитными корпусами может привести к большой инерционности сенсоров температуры;
низкие надежность, технологичность и большая трудоемкость производства. Необходимость нарезки кабеля, продевания его через защитные гильзы и втулки, герметизация путем нагрева термоусадочных втулок и/или завальцовки являются трудоемкими процессами, требует большого количества подготовительных операций и не обеспечивает высокую надежность герметизации.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков и создание прочного надежного кабеля с надежной работой электрической системы.
Технический результат заключается в создании прочного надежного кабеля с надежной работой электрической системы за счет увеличения прочности кабеля, устранения воздушных пазух вокруг датчиков и за счет устранения электрических помех.
Проблема решается и технический результат достигается тем, что термометрическая коса содержит кабель, выполненный в виде полимерной оболочки, в которой расположены токопроводящие проводники, к которым электрически подключены последовательно расположенные датчики температуры посредством печатных плат, при этом согласно полезной модели, в кабеле вдоль всей его длины расположены силовые стальные тросы, кабель выполнен плоским с расположением токопроводящих проводников и силовых тросов в одной плоскости, при этом силовые стальные тросы расположены на крайних сторонах кабеля, печатные платы размещены в вырезах полимерной оболочки, выполненных до уровня токопроводящих проводников на участке между силовыми стальными тросами, платы с датчиками герметично закрыты кожухом без образования зазора с ним, а кожух соединен с полимерной оболочкой путем расплавления материалов кожуха и оболочки.
Полезная модель поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показан общий вид конструкции.
На фиг. 2 показано расположение элементов внутри полимерной оболочки кабеля.
На фиг. 3 - продольный разрез устройства в районе расположения датчика.
На фиг. 4 - внешний вид в районе расположения датчика.
На фиг. 5 - показан вид на вырез в кабеле под плату с датчиком.
Описываемая конструкция содержит кабель 1, выполненный в виде полимерной оболочки, в которой расположены токопроводящие проводники 2, к которым электрически подключены последовательно расположенные датчики 3 температуры посредством печатных плат 4. В кабеле 1 вдоль всей его длины расположены силовые стальные тросы 5. Кабель 1 выполнен плоским с расположением токопроводящих проводников 2 и силовых стальных тросов 5 в одной плоскости. При этом силовые стальные тросы 5 расположены на крайних сторонах кабеля 1. Печатные платы 4 размещены в вырезах 6 полимерной оболочки, выполненных до уровня токопроводящих проводников 2 на участке между силовыми тросами 5. Платы 4 с датчиками 3 герметично закрыты кожухом 7 без образования зазора с ним, представляющим по существу защитную капсулу датчика 3. Кожух 7 соединен с полимерной оболочкой кабеля 1 путем расплавления материалов кожуха 7 и оболочки. Один конец косы подключен к коммутационному устройству 8, а на другом его конце закреплен отвес-утяжелитель 9.
Ключевым элементом предлагаемой термометрической косы является специализированный кабель 1, в котором имеются как токопроводящие медные проводники 2 для передачи сигналов от сенсоров, так и силовые стальные тросы 5, обеспечивающие необходимую прочность изделия.
Показанный на фиг. 2 кабель 1 состоит из трех токопроводящих проводников 2, и двух силовых стальных тросов 5, расположенных по краям кабеля 1.
Расположение токопроводящих проводников 2 кабеля 1 в одной плоскости позволяет производить их автоматизированную зачистку путем съема оболочки и изоляции проводников 2 фрезой станка с числовым программным управлением на определенную глубину кабеля 1 (до оголения токопроводящих жил), для последующей подпайки платы 4 с датчиком 3. Таким способом формируют вырез 6, в котором размещают плату 4 с датчиком 3.
Ни электропроводящие жилы проводников 2, ни силовые тросы 5 при зачистке не разрезаются. Тем самым сохраняется высокая прочность кабеля 1 на разрыв и достигается его надежность.
Печатная плата 4 с датчиком 3 размещается в вырезе 6 над зачищенными токопроводящими жилами проводника 2 и подпаивается к ним. Далее, посредством термопластавтомата низкого давления наносится первый защитный слой 10, обеспечивающий изоляцию и первый слой герметизации, а затем посредством второго термопластавтомата высокого давления формируется внешний защитный кожух датчика 3. Тем самым обеспечивается второй слой герметизации за счет его сплавления с материалом оболочки кабеля 1.
Стальные силовые тросы 5 обеспечивают отсутствие накопления статических зарядов, что позволяет использовать термометрические косы данной конструкции во взрывоопасных зонах.
Таким образом, описанная конструкция позволяет производить термометрические косы с высокой степенью автоматизации труда и технологичностью, с наименьшим количеством ручного труда, высоким качеством и повторяемостью.
При этом достигается высокая надежность за счет увеличения прочности кабеля 1 путем использования силовых тросов 5, загерметизированных внутри оболочки и сохраняющих свои прочностные свойства и не контактирующие с внешними объектами (например, не примерзают в экстремальных условиях эксплуатации). Надежность достигается также за счет устранения воздушных пазух вокруг датчиков 3 путем надежной многослойной герметизации пространства с образованием кожуха 7. Надежность достигается также и за счет устранения электрических помех при использовании силовых стальных тросов 5 путем их установки внутри оболочки кабеля 1. Кроме того, снижается опасность искрообразования.