УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ И ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к устройствам измерения температуры и может быть использована в промышленности и на испытательных стендах.
Известно устройство для измерения температуры перегретого водяного пара при температурах до 500°С, который находится под давлением до 14МПа. Защитная гильза устройства изготовлена из стали, а электроды выполнены из проволоки, изолированной двухканальной фарфоровой трубкой. Для увеличения поверхности соприкосновения к рабочему спаю приварена металлическая пластина, а достаточный тепловой контакт с измеряемой поверхностью осуществляется пружиной, прижимающей пластину к дну защитной гильзы (В.П.Преображенский «Теплотехнические измерения и приборы», Москва, 1978 г.).
Недостатком данного технического решения является необходимость предварительной сварки контактов до приваривания пластины, что может вызвать разрушение термоэлектрода с меньшей температурой плавления при импульсном увеличении измеряемой температуры выше предела, допустимого для данного диаметра термоэлектродов.
Наличие фарфорового наконечника, защищающего рабочий спай, вызывает увеличение времени инерции до десятков секунд, а закрепление термоэлектродов в головке винтами и присоединение удлиняющих проводов также винтами вызывает дополнительную случайную погрешность при измерении температуры.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное за прототип устройство для измерения температуры, содержащее два термоэлектрода, образующих термопару, расположенную в составной защитной трубке с подвижным фланцем для ее крепления. Головка термопары в литом корпусе закрыта пробкой, а сами термоэлектроды могут удлиняться без разрушения при изменении температуры. Рабочий спай термопары изолирован от корпуса фарфоровым наконечником, а термоэлектроды изолированы фарфоровыми бусами (П.В.Новицкий «Электрические методы измерения неэлектрических величин», Ленинград, 1975 г., стр.350).
Недостатком данного технического решения является выполнение рабочего спая термопары сваркой термоэлектродов, обеспечивающей надежный контакт в рабочем спае, но из-за разных температур плавления материала термоэлектродов возможно разрушение термоэлектрода с меньшей температурой плавления при импульсном увеличении температуры выше предела, допустимого для данного диаметра термоэлектродов.
Целью заявляемого технического решения является сохранение кристаллической структуры обоих термоэлектродов и обеспечение сохранности термопары при увеличении температуры выше допустимой для данного диаметра термоэлектродов.
Основным условием для изготовления рабочего спая такой термопары является наличие промежуточного металла для высокотемпературных термопар или, например, любого припоя для низкотемпературных термопар (1.5-273К).
Указанная цель достигается тем, что рабочий спай выполнен впаиванием или ввариванием отдельно каждого термоэлектрода в промежуточный металл для высокотемпературных термопар или в любой припой для низкотемпературных термопар. Промежуточный металл соединен тепловым контактом с корпусом устройства. Внутри корпуса установлен подвижный шток, в котором расположены скрученные термоэлектроды с промежуточным материалом, при этом шток поджат пружиной при контактировании с поверхностью и посредством болта, установленного внутри уплотнительной пробки, подвижен внутри корпуса.
На фиг.1 представлено заявляемое устройство измерения температуры среды.
На фиг.2 представлено заявляемое устройство при измерении температуры поверхности, находящейся в среде.
1
2
1
2
Для измерения температуры среды устройство, представленное на фиг.1 состоит из термоэлектродов 5, вставленных в металличекий трубчатый корпус 1. Для обеспечения контакта термоэлектродов между собой (рабочий спай) использован промежуточный металл, например, припой или иной материал с металлической проводимостью. Основное условие, чтобы температуры T и Т в местах соединения термоэлектродов с промежуточным металлом должны быть одинаковы T=T. Этот принцип реализован в обеих конструкциях заявляемого устройства.
Термоэлектроды 5 изолированы кремневой нитью, скручены вместе и находятся в корпусе. Рабочий спай 7 термоэлектродов 5 выполнен из припоя ПСР и находится в тепловом контакте с корпусом 1. На передней части устройства расположена уплотнительная пробка 2 с прокладкой 3. С передней части устройство запаяно припоем. Это позволит сохранить кристаллическую структуру обоих термоэлектродов и обеспечить сохранность термопары при увеличении температуры выше допустимой для данного диаметра термоэлектродов.
При измерении температуры поверхности устройство фиг.2 дополнительно содержит полый шток 4 с расположенными внутри его скрученными и изолированными кремневой нитью друг от друга термоэлектродами 5. В передней части шток 4 поджат пружиной 6, один конец которой упирается в шток 4, а второй в основание болта 8. Пружина предназначена для того, чтобы прижимать рабочий спай к поверхности, температуру которой необходимо измерить. Для обеспечения надежного контакта с измеряемой поверхностью и измеряемой средой спаи зачищаются и полируются.