КОМПЛЕКТ ПРОВОЛОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОПАР

КОМПЛЕКТ ПРОВОЛОК для ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОПАР
Заявляемый объект относится к металлургии, а именно к полуфабрикатам для изготовления термопар.
Из уровня техники известно описание комплекта проволок из сплава хромель Т и сплава алюмель для изготовления термоэлектродов термоэлектрических преобразователей, изложенное в стандарте ГОСТ 1790-77 1. Наибольшее применение в технике нашли термопары на основе двух сплавов: хромеля Т и алюмеля. Химический состав (в мас.%) сплавов задан стандартом  для хромеля Т НХ9,5 хром 9,010,0; никель (включая кобальт) - остальное; для алюмеля НмцАК 2-2-1 алюминия 1,6-2,4; кремния 0,85-1,5; марганца 1,8-2,7; никель (включая кобальт) - остальное.
Термопары на основе сочетания железа и константана 3, несмотря на довольно высокую термоЭДС, имеют слишком большой недостаток, заключаюш;ийся в возможности протекания а - у превращений в железе, что резко снижает точность измерений.
Из уровня техники известны термопары, изготовленные на основе никелевых сплавов, показания которых обладают лучшими характеристиками, что достигнуто изменением химического состава сплава. Например, в патенте 4 в хромель рекомендовано вводить дополнительно железо до 0,3% для улучшения линейности характеристики термоЭДС. Добавки алюминия или магния (менее 0,1%) обеспечивают снижение окисления материала термопары при высоких температурах. Натентом США №2691690 5 предусмотрено для повышения сопротивления окислению при высоких температурах в материал электроотрицательного электрода добавлять углерод до 0,02%.
По а.с.СССР №1731842 6 для повышения теромоэлектрической стабильности показаний хромель-алюмелевой термопары предусмотрен предварительный отжиг хромелевого электрода при 700-75О С и алюмелевого электрода при 900-1000 0. Для повышения жаростойкости электродов термопар по патенту РФ 7 предложено вводить в состав электродов тугоплавкие металлы тантал и молибден. Однако в соответствии с этими объектами не улучшается точность измерения температуры.
В соответствии с патентом США J 23457122 8 термопара установленного химического состава формируется из электроположительного и электроотрицательного сплавов таким образом, чтобы в диапазоне температур от 0°С до 300°С отклонение от стандартной зависимости термоЭДС-температура не выходило за пределы 0,09 мВ, а в пределах от  до 1100°С - до 1% измеряемой величины. Допускаемые отклонения в соответствии с этой концепцией рассчитаны и приведены в следуюш;ей таблице
Допускаемая погрешность измерений здесь достигает 0,52 мВ, что в пересчете на градусы составляет 13°С.
Из уровня техники известен принимаемый за прототип комплект проволок для изготовления термопар, состояш;ий из проволоки, изготовленной из сплава хромель Т и проволоки, изготовленной из сплава алюмель 1. В соответствии со стандартом 1 наиболее точные показания термоЭДС должна обеспечивать термопара из хромеля Т и алюмеля, скомплектованная по первому классу допуска. В диапазоне температур ЮО-ЮОО С упомянутая термопара должна обеспечить
отклонения от нормального ряда термоЭДС от нуля до максимального значения к  заданного следующей таблицей
Как видно из таблицы, величина  имеет тенденцию к росту
при увеличении температуры, что приводит к повышению погрешности измерений при повышенных температурах. Кроме того, в диапазоне температур 1000-1200°С для термопар первого класса погрешность измерений вообш;е не установлена, что ставит под сомнение возможность применения термопар этого вида для измерений в данном диапазоне. При 1000°С погрешность измерений может составить 0,16мВ, что приводит к погрешности в измерении температуры в 4°С, что является достаточно большой величиной. Недостатком объекта по прототипу является недостаточная точность измерений.
Целью настоящего предложения является повышение точности измерений.
Цель достигается тем, что комплект проволок для изготовления термопар, состоящий из проволоки, изготовленной из сплава хромель Т и проволоки, изготовленной из сплава алюмель скомплектован таким образом, что отклонение Мщах от стандартной термоЭДС составляет в
диапазоне температур от 300 до  в пределах от О до (мВ)., причем АЕщах-00348 +0,0000852, где t - температура в градусах Цельсия, а в диапазоне температур от 1000 до  отклонение от стандартной термоЭДС заключено в пределах от О до АЕтах которое определяется формулой   -0,353 + 0,00047  t.
Характерная особенность изготовления проволоки для термопар заключается в том, что при наличии отдельных комплектующих деталей.
входящих в комплект устройства, устройство в целом может оказаться не работоспособным, несмотря на полное соответствие каждой комплектующей детали требованиям стандарта. Проволока, необходимая для изготовления термопар может быть изготовлена из материала необходимого химического состава, однако комплект проволок может не удовлетворить требованиям потребителя из-за недостижимости критерия совместимости пары положительного и отрицательного электродов. Как показал производственный опыт, совместимость электродов достигается не только обеспечением необходимого химического состава, но и режимами литья, горячей и холодной деформации, а также термической обработки. Вся совокупность технологических параметров во всем ее многообразии неоднозначно влияет на достижение стандартных характеристик как положительного, так и отрицательного проводников, поэтому результат достигается только подбором соответствующей пары. Поэтому при изготовлении термопарных проводников комплектация проводников по достижению необходимой термоЭДС, ее линейности и соответствия стандартной зависимости является технологической операцией.
Таким образом, величина отклонения термоЭДС от стандартного значения для термоэлектродного провода является главным параметром такого устройства как комплект проволок для изготовления термопар. Представленные заявителем соотношения характеризуют параметры элементов устройства, достигаемые при сборке устройства, которое собирается из этих элементов таким образом, чтобы технический результат был достигнут.
При комплектации добиваются, чтобы отклонение  от стандартной термоЭДС составляло в диапазоне температур от 300 до 1000°С в пределах от О до  (мВ), причем    + 0,0000852-г,
где t - температура в градусах Цельсия. В диапазоне температур от 1000 до 1300°С а отклонение от стандартной термоЭДС должно заключаться в пределах от О до АЕщах  которое определяется формулой
53 +0,00047-.
Изложенное иллюстрируется расчетами по приведенным формулам, которые приведены ниже
На рисунке представлены графики зависимости максимального отклонения термоЭДС от стандартного значения в трех вариантах исполнения комплекта проволок для изготовления термопар: по предлагаемому варианту, по ГОСТ 492-73, класс точности 1 (прототип) и по ГОСТ 492-73, класс точности 2.
Полезная модель может быть осуществлена изготовлением комплекта проволок из никелевых сплавов типа хромеля и алюмеля, с упомянутым выше химическим составом. Технологическая схема производства проволоки как хромеля, так и алюмеля включает литье слитков, нагрев, горячую прокатку катанки, волочение с промежуточными отжигами. Особенностью технологического процесса является наличие операции подбора такой пары заготовок, для которой отклонение термоЭДС от стандартного значения уложится в требуемый диапазон.
В соответствии с данной заявкой, подбор ведут таким образом, чтобы отклонения термоЭДС составили величину в диапазоне от нуля до  которое определяется в соответствии с формулой полезной модели. Как это видно из рисунка, по предлагаемому варианту график зависимости максимального отклонения термоЭДС от стандартного
значения идет ниже, чем регламентировано ГОСТ, как по классу точности 1, так и по классу точности 2.
Технический результат от применения заявляемого объекта заключается в повышении точности измерения температуры.
Если за базу отсчета принять исполнение комплекта проволоки по ГОСТ 492-73, класс точности 2 при температуре 1200°С допускается максимальное отклонение  0,ЗЗмВ. По предлагаемому варианту Mjnax 0,21 мВ. Разница составляет 0,12 мВ. Точность измерения температуры составляет двойное отклонение от номинального значения. Это приводит к погрешности в измерении температзфы в . Таким образом при температуре 1200°С возможно повышение точности измерений температуры на 8 градусов.
По сравнению с объектом по прототипу максимальное отклонение термоЭДС при 1200°С не регламентировано. Поэтому сравнение может быть проведено при 1000°С: для заявляемого объекта  Д мВ, для объекта по прототипу 0,16мВ. Выполненное аналогично предыдуш;ему сравнение показывает, что повышение точности измерения температуры составит 2 градуса.
Библиографические данные
1.ГОСТ 1790-77. Проволока из сплавов хромель Т, алюмель, копель и константан для термоэлектродов термоэлектрических преобразователей.
2.ГОСТ 492-73. Никель, сплавы никелевые и медноникелевые, обрабатываемые давлением.
3.Patent US3411956. Thermocouple with nickel-containing elements. Public.1968-11-19. ПКИ 136-336.
4.Patent JP2047230. Alloy for high accuracy thermocouple. Public. 1990-0216.IPCC22C19/05.
5.Patent US2691690. Thermocouple element composition. Public. 1954-1012. НКИ 136-5.
6.A.c.CCCP №1731842. Способ обработки электродов хромельалюмелевой термопары. МКИ С21С 9/52, опубл. 07.05.92, БИ№17.
7.Патент RU2016117. Сплав на основе никеля для термопар и термопара. МКИ С22С 19/03, опубл. 15.07.94.
8.Patent US3457122. Nickel alloy thermocouple. Public. 1969-07-22. IPC HOlVl/22.