УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Устройство относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля температуры сред в результате теплообмена и массообмена, либо при их переходе из одного агрегатного состояние в другое при испытаниях и эксплуатации энергетических агрегатов.
Известны датчики температуры, содержащие термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов. (ГОСТ 23847-79 «Преобразователи термоэлектрические кабельные», с.3).
Известно устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный элемент, выполненный в виде термопары из термопарного кабеля или кабельного термометра сопротивления, установленных в защитный термостойкий чехол, из, например, чугуна, причем защитный чехол, термопара или термометр сопротивления связаны посредством литья. [Патент RU №99161, МПК G01K 1/00, G01K 7/02, от 18.06.2010, опубл. 10.11.2010, вариант 2].
Наиболее близким к предлагаемому является датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов. Датчик снабжен корпусом, внутри которого расположен термопарный кабель с малым диаметром жил, имеющий два одинаковых рабочих спая, рабочий конец термопреобразователя имеет заглушку для герметизации, фланцем для крепления, соединенным с корпусом с помощью сварки, головкой, приваренной к фланцу, выполненной в виде цилиндра, заполненного электроизоляционным материалом, с крышкой, центральная ее часть выступает наружу и имеет по центру сквозной канал, а внутри головки расположены термоэлектроды термопарного кабеля с малым диаметром жил, соединенные с помощью сварки с соответствующими термоэлектродами термопарного кабеля большего диаметра жил. Термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые. Кроме того датчик имеет две обжимные втулки, одна из которых расположена за соединительной втулкой, другая - в месте крепления выводов, выводы выполнены в виде проводов с металлической оплеткой и имеющие на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре. [Патент RU №65221, МПК G01K 7/12, G01R 19/03 от 27.03.2007, опубл. 27.07.2007, вариант 1].
Общим недостатком известных устройств является невозможность одновременного измерения температуры при испытаниях и эксплуатации энергетических агрегатов в нескольких точках, расположенных по высоте сосуда.
Техническая задача - обеспечение возможности одновременного измерения температуры в любом количестве точек, расположенных по высоте сосуда.
Поставленная задача решается тем, что устройство содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, выполненных по типу термопарного кабеля, каждый из которых выполнен с термоэлектродами, выводами термоэлектродов и рабочим спаем. Устройство имеет корпус для подвода термоэлектродов и их защиты от воздействия измеряемой среды, выполненный в виде гильзы с заглушкой на конце для герметизации и расположенными внутри термопарными кабелями. Корпус имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце. Причем термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай герметично закреплен в бобышке.
В зависимости от температур использования предлагаемого устройства кабельный термоэлектрический преобразователь имеет различные виды термоэлектродов. При температуре до 300 С кабельный термоэлектрический преобразователь может быть выполнен как с хромель-алюмелевыми, так и с хромель-копелевыми термоэлектродами. При температурах до 800°С может быть использован термопарный кабель с материалом электродов: хромель-алюмель.
Рабочий спай может быть герметично закреплен в бобышке путем зачеканивания или путем склеивания высокотемпературным клеем.
Для удобства установки в энергетических агрегатах к корпусу может быть приварена монтажная часть. Монтажная часть может иметь форму перевернутого усеченного конуса со сквозным отверстием, проделанным по оси и равным внутреннему диаметру корпуса, причем диаметр верхней плоскости усеченного конуса больше диаметра отверстия, в которое планируется установить устройство.
Сравнение предлагаемого решения с прототипом позволяет выявить ниже перечисленные отличительные признаки.
Устройство содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, корпус устройства имеет не менее чем два отверстия, к каждому из отверстий дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце, термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай термоэлектрического преобразователя герметично закреплен в бобышке.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленная совокупность признаков характеризует новое конструкторское решение, ранее не известное из уровня техники, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Предлагаемое устройство для измерения температуры может быть изготовлено с использованием известных в технике деталей и технологий. Возможность промышленного использования заявленного устройства позволяет сделать вывод о соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявленное устройство иллюстрируется следующими чертежами.
Фиг.1 - общий вид устройства для измерения температуры в разрезе.
Фиг.2, 3 - рабочие концы кабельных термоэлектрических преобразователей (выносные элементы на фиг.1 - А и Б соответственно).
Заявленное устройство для измерения температуры (фиг.1) содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, выполненных по типу термопарного кабеля, с выводами термоэлектродов 1, 2 и 15, 16.
Для подвода термоэлектродов и их защиты от воздействия измеряемой среды устройство содержит корпус 3, выполненный в виде гильзы с заглушкой 4 на конце для геметизации и расположенными внутри термопарными кабелями 5 и 6.
Корпус 3 устройства имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварены бобышки 7, 8 с заглушками 13, 14 на конце. Причем термопарные кабели 5 и 6, расположенные внутри корпуса 3, протянуты через отверстия в корпусе 3.
Для удобства установки в энергетических агрегатах к корпусу может быть приварена монтажная часть 9.
На фиг.2, 3 представлены изображения рабочих концов кабельных термоэлектрических преобразователей с термоэлектродами 10, 11 и 17, 18 и рабочими спаями 12 и 19 соответственно. Причем рабочие спаи 12 и 19 герметично закреплены в бобышках 7 и 8 соответственно.
Принцип работы устройства основан на возникновении термоэлектродвижущей силы при разности температур на рабочих спаях 12, 19 и выводах термоэлектродов 1, 2 и 15, 16 соответственно. При нагревании рабочих спаев 12, 19 на выводах термоэлектродов 1, 2 и 15, 16 возникает напряжение, пропорциональное температуре рабочей среды в месте, где расположены рабочие спаи 12, 19.
Заявляемое устройство для измерения температуры было апробировано в термосифоне кессонированного газохода №2 за отражательной печью металлургического цеха ОАО «Святогор» (г.Красноуральск, Свердловская область).
С использованием заявляемого устройства были проведены измерения температуры в трех точках, расположенных на центральной оси термосифона, на расстоянии 1200 мм., 3000 мм. и 4700 мм. от места крепления монтажной части. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Результаты подтвердили возможность использования заявляемого устройства для одновременного измерения температуры в любом количестве точек, расположенных по высоте сосуда. Что позволяет повысить точность измерения температуры не менее чем на 1,5%, безопасность при эксплуатации энергетических агрегатов за счет контроля над превышением допустимого значения температуры, а также появилась возможность мониторинга изменения температуры по высоте сосуда энергетических агрегатов в зависимости от тепловых нагрузок.
Таблица 1
№ измерения
Время измерения, ЧЧ:ММ
Точка 1 (1200 мм.)
Точка 2 (3000 мм.)
Точка 3 (4700 мм.)
1
00:32
219,8
219,9
232,6
2
00:33
220,0
219,9
232,7
3
00:34
219,9
219,9
232,7
4
00:43
220,0
220,0
233,4
5
00:44
220,0
220,0
233,7
6
00:45
220,0
220,0
233,3
7
12:38
225,5
225,5
225,4
8
12:39
226,0
226,0
224,7
9
12:40
227,0
226,9
224,3
10
13:51
236,7
236,5
222,6
11
13:52
236,8
236,6
221,8
12
13:53
236,6
236,4
220,4