ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ

Конструкция полезной модели относится к термометрии и может быть использована при измерении температуры в диапазоне от 0°С до 1100°С.
Термопреобразователи сопротивления (ТС) используются в энергетике, металлургии, химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.
Используемые для погружного измерения температуры ТС представляют собой реагирующие устройства, состоящие из чувствительного элемента (ЧЭ) с защитной арматурой, внутренних соединительных проводов и внешних выводов, позволяющих осуществить подключение к электрическим измерительным устройствам.
4
Соответствующие термометры сопротивления известны из уровня техники в разнообразных вариантах. Например, из уровня техники (ГОСТ 30679-99/ГОСТ Р 51233-98) известны так называемые термометры сопротивления платиновые эталонные 1-го и 2-го разрядов, где ЧЭ ТС изготавливают из платиновой проволоки марки Пл0 или Пл1, длина погружаемой части - не менее 550 мм, внешний диаметр защитной арматуры не более 7,5 мм, термометр заполняют воздухом при давлении, значение которого составляет 2×10 Па.
Падение сопротивления изоляции - основная причина снижения точности термометра или даже выхода его из строя. Важное значение, для предотвращения этого эффекта, имеет надежная герметизация ЧЭ.
Высокотемпературные ТС обычно имеют типовую конструкцию. Платиновая проволока наматывается бифилярно на кварцевую крестовину. Обмотка размещается в кварцевых изоляторах, чтобы проволока ЧЭ могла свободно расширяться и сжиматься при нагревании и охлаждении, не удерживаясь крепежными элементами. ЧЭ вставляются внутрь защитной арматуры (оболочки).
Для увеличения ресурса службы, надежности работы погружаемых ТС при их эксплуатации в условиях высоких температур необходима хорошая изоляция ЧЭ от рабочей среды. Материал оболочки и толщину ее стенок выбирают в зависимости от допустимого давления и химических свойств среды, а также пределов измеряемой температуры.
Защитная арматуры, как правило, выполняется из кварцевого стекла, ее недостатки - она хрупкая, сложна в изготовлении, у нее низкая теплопроводность.
К настоящему времени ни одна из конструкций не обнаружила особых преимуществ перед другими ни в отношении стабильности, ни в отношении легкости изготовления. Поэтому вопрос об оптимальной конструкции высокотемпературного платинового термометра пока остается открытым.
Техническим результатом предложенного решения является разработка конструкции высокотемпературного ТС с использованием новых материалов. При этом учитывается их повышенная теплопроводность, прочность.
Указанный технический результат достигается тем, что термометр сопротивления, включающий чувствительный элемент с изолированными выводами, помещенный в защитную арматуру, выполненную в виде заглушенной с одной стороны трубки, используется трубка из монокристаллического кристалла, при этом поверхность второго конца трубки металлизирована для выполнения присоединения к ней втулки, при этом втулка с противоположной стороны имеет вакуумный переход «Ковар-стекло» с предварительно вваренными выводами для соединения их с выводами чувствительного элемента.
Выводы чувствительного элемента могут быть изолированы внутри защитной арматуры сапфировыми трубками.
На Фиг. 1 представлена предлагаемая полезная модель.
ТС включает чувствительный элемент 1, который помещен в защитную арматуру - трубку из монокристаллического сапфира 2, заглушенную с одной стороны. Выводы 3 чувствительного элемента изолированы с помощью изолирующих трубок 4. Конец сапфировой трубки 5, противоположный запаянному, имеет металлизированный слой толщиной 20-30 мк. Металлическая втулка 6 припаяна внахлест к металлизированной части трубки с помощью мягкого припоя. Противоположная сторона втулки 6 имеет вакуумный переход «Ковар-стекло» 7 с вваренными предварительно выводами для соединения их с выводами 3 чувствительного элемента.
Выращенные монокристаллы сапфира из расплавов обладают высокой теплопроводностью, прочностью. Изделия из них находятся в продаже в широком ассортименте. Под заказ изготавливаются любые изделия по требованию заказчика. Для реализации предложенного решения используется трубка диаметром 7 мм из монокристаллического сапфира с одной стороны заглушенная и металлизированная с другой стороны, металлизированный слой - 20-30 мк. Выводы ЧЭ внутри арматуры могут быть также изолированы сапфировыми трубочками или шайбами.
Конец трубки, в месте выхода проводников герметизируется. Для надежной герметизации при высоких температурах предлагается использование металлической втулки, у которой с одной стороны используется вакуумный переход «ковар-стекло» с предварительно вваренными выводами для соединения их с выводами чувствительного элемента. Выводы, предварительно вваренные во втулку, соединяются с выводами ЧЭ. Втулка с другой стороны приваривается к металлизированному концу трубки. Такой способ обеспечивает герметизацию термометра и значительно повышает его долговечность и надежность.
При измерении температуры высокотемпературной среды конец ТС с чувствительным элементом постепенно опускают в измеряемую среду. Величина сигнала возникающего на чувствительном элементе преобразуется в удобный для отсчета или регистрации показания в электронном измерительном приборе (на чертеже не показан), подключенном к выводам ТС. По показаниям электронного измерительного прибора определяют измеряемую температуру среды.
Конструкция полезной модели была опробована. Результаты испытаний дали положительный эффект и отражены в протоколе испытаний.