ТЕРМОПАРА
THERMOCOUPLE

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерений высоких температур при длительных технологических циклах.
Известна термопара, в защитном чехле которой, кроме термоэлементов, предусмотрен канал для установки контрольного средства измерения температуры, который в рабочем состоянии закрыт пробкой |1|. Наличие этого канала приводит к увеличению диаметра термопары, что является ее недостатком. Кроме того, в случае измерения высоких температур снижается точность измерений вследствие конвекции воздуха в объеме канала.
Известна термопара, выполненная из коаксиальных термоэлементов |2|. Ее недостаток заключается в сравнительно сложной технологии изготовления, а также в необходимости ее извлечения из объекта для сличения показаний с эталонным средством измерения температуры, что существенно увеличивает время, необходимое для поверки.
Известна термопара, содержащая изолированные коаксиально расположенные термоэлементы |3|, принятая за прототип. Ее основной недостаток, как и в |2|, заключается в необходимости извлечения термопары из объекта для сличения показаний с эталонным средством измерения температуры.
Результатом настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления термопар и улучшение их технических характеристик.
Указанный результат достигается тем, что в термопаре, содержащей изолированные коаксиально расположенные термоэлементы, установленные в трубчатой оболочке, расположенный на оси термоэлемент выполнен в виде трубки, внутри которой установлена вторая трубчатая оболочка, при этом внутренняя полость второй трубчатой оболочки по всей ее длине заглушена стержнем с возможностью его извлечения и установки вместо него эталонного средства измерения температуры.
Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что расположенный по оси термоэлемент выполнен не сплошным, а в виде трубки, внутри которой установлена вторая трубчатая оболочка, являющаяся защитной. При этом внутренняя полость второй трубчатой оболочки по всей ее длине заглушена стержнем с возможностью его извлечения и установки вместо него эталонного средства измерения температуры.
Вариант практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами, на которых показан общий вид термопары (фиг.1), ее основание (фиг.2) и ее сечение (фиг.3).
Термопара состоит из клемной головки 1 с коммутационным проводом 2, наружной трубчатой оболочки 3, внешнего термоэлектрода 4, внутреннего термоэлектрода 5, внутренней трубчатой оболочки 6, кольца 7, втулки 8, изоляции 9, 10, 11, 12, рабочего спая 13 и стержня 14.
Наружная и внутренняя трубчатые оболочки 3, 6 изготавливаются из нержавеющей жаропрочной стали. Наружная трубчатая оболочка 3 предназначена для размещения в ней составных частей термопары и ее защиты от механических повреждений. В полости внутренней трубчатой оболочки 6 по всей длине установлен стержень 14 с возможностью установки вместо него эталонного средства измерения температуры. Внешний и внутренний термоэлементы представляют собой трубки из термоэлектрических сплавов, используемых в термометрии, таких как хромель, алюмель и других. В нижней части термопары термоэлектроды 4, 5 неразъемно соединены между собой рабочим спаем. Неразъемное соединение может быть выполнено, например, путем предварительной отбортовки нижних частей трубок термоэлектродов 4, 5 с последующей их электросваркой по периметру 13. В результате этого образуется рабочий спай термоэлектродов 4, 5 с существенно увеличенной площадью их контакта. К наружной и внутренней трубчатым оболочкам 3, 6 приварено кольцо 7, внутреннее отверстие заглушено приваренной втулкой 14. Для электрической изоляции внешнего и внутреннего термоэлектродов 4, 5 возможно использование керамических трубок 9, 10, 11 (фиг.3) с изоляционным порошком около кольца 7 или наполнителя в виде мелкодисперсного изоляционного порошка, уплотняемого в межтрубном пространстве.
Предлагаемое изобретение позволяет упростить технологию изготовления термопар и улучшить их технические характеристики.
Упрощение технологии изготовления достигается тем, что термопара представляет собой трубчатую конструкцию. При изготовлении термоэлектродов 4, 5 и трубных облочек 3, 6 используется стандартное трубное оборудование и хорошо отработанная технология, что позволяет изготавливать трубки с более точными геометрическими размерами без шероховатостей их поверхностей. Для термопар, предназначенных для измерений сравнительно невысоких температур, в качестве электроизоляционного материала возможно использование керамических трубок. В случае применения наполнителя в виде мелкодисперсного изоляционного порошка уплотнение может производиться с помощью вибротрамбовки и пуансона.
Улучшение технических характеристик предлагаемой термопары достигается следующими конструктивными решениями. Трубчатая конструкция позволяет существенно увеличить площадь сечения термоэлектродов 4, 5 без заметного увеличения диаметра термопары, вследствие чего существенно увеличивается срок ее эксплуатации. Стержень 14, установленный в полости внутренней трубчатой оболочки 6, исключает конвекцию воздуха, вследствие чего погрешность в измерениях температуры уменьшается. Сличение показаний термопары с эталонным средством измерения температуры производится без ее извлечения, что особенно актуально при длительных технологических циклах. Для этого достаточно вместо стержня 14 установить эталонное средство измерения температуры.
Источники информации
1. Устройство для измерения температуры в виде термоэлектрического преобразователя. Патент RU 2299408 C1, G01K 7/02, G01K 13/12, G01K 15/00.
2. Коаксиальные термоэлементы и термопары, изготовленные из коаксиальных термоэлементов. Патент RU 2140118 C1, H01L 35/02, H01L 35/20.
3. С.Л.Данишевский, Н.И.Сведе-Швец. Высокотемпературные термопары. - М.: Металлургия, 1977.