ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля температуры газовых потоков при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей.
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).
Недостатком этого датчика температуры являются низкая механическая прочность и недостаточная надежность при замере температуры выходящих газов газотурбинного двигателя.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, это повышение механической прочности и надежности датчика для определения температуры выходящих газов газотурбинного двигателя.
Для достижения указанного технического результата датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов, дополнительно снабжен корпусом, выполненным в виде гильзы, внутри которой расположен термопарный кабель с малым диаметром жил, имеющий два одинаковых рабочих спая, а рабочий конец термопреобразователя имеет заглушку для герметизации, фланцем для крепления, соединенным с корпусом с помощью сварки, приваренной к фланцу головкой, выполненной в виде цилиндра, заполненного электроизоляционным материалом, с крышкой, центральная часть которой 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 большого диаметра жил, при этом термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые, кабель большого диаметра жил соединен с крышкой с помощью пайки, а цилиндр с крышкой - с помощью сварки, двумя обжимными втулками, одна из которых расположена за соединительной втулкой, а другая - в месте крепления выводов термоэлектродов, причем выводы термоэлектродов выполнены в виде проводов с металлической оплеткой, и имеющих на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре. Кроме того, в качестве электроизоляционного материала использован периклаз (окись магния).
Второй вариант достижения технического результата.
Для достижения указанного технического результата датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов, дополнительно снабжен корпусом, выполненным в виде гильзы, внутри которой расположен термопарный кабель с малым диаметром жил, имеющий два одинаковых рабочих спая, камерой торможения, выполненной в виде колпачка с отверстиями на боковых стенках цилиндрической поверхности, приваренной к корпусу датчика, а рабочий конец термопреобразователя имеет заглушку для герметизации, фланцем для крепления, соединенным с корпусом с помощью сварки, приваренной к фланцу головкой, выполненной в виде цилиндра, заполненного электроизоляционным материалом, с крышкой, центральная часть которой 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 большого диаметра жил, при этом термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые, кабель большего диаметра жил соединен с крышкой с помощью пайки, а цилиндр с крышкой - с помощью сварки, двумя обжимными втулками, одна из которых расположена за соединительной втулкой, а другая - в месте
крепления выводов термоэлектродов, причем выводы термоэлектродов выполнены в виде проводов с металлической оплеткой, и имеющих на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре.
Отличительными признаками предлагаемого датчика температуры являются наличие корпуса, выполненного в виде гильзы, внутри которого расположен термопарный кабель с малым диаметром жил, имеющий два одинаковых рабочих спая, наличие заглушки для герметизации на рабочем конце термопреобразователя, наличие фланца для крепления, соединенного с корпусом с помощью сварки, наличие приваренной к фланцу головки, выполненной в виде цилиндра, заполненного электроизоляционным материалом, с крышкой, центральная часть которой выступает наружу и имеет по центру сквозной канал, расположение внутри головки термоэлектродов термопарного кабеля с малым диаметром жил, соединенных с помощью сварки с соответствующими термоэлектродами термопарного кабеля большого диаметра жил, наличие четырех жил - двух алюмелевых и двух хромелевых у термопарного кабеля, соединение кабеля большего диаметра жил с крышкой с помощью пайки, а цилиндра с крышкой - с помощью сварки, наличие двух обжимных втулок, одна их которых расположена за соединительной втулкой, другая - в месте крепления выводов термоэлектродов, выполнение выводов термоэлектродов в виде проводов с металлической оплеткой, наличие четырех наконечников на концах проводов для подключения к вторичной аппаратуре.
Отличительными признаками второго варианта являются все выше перечисленные отличительные признаки первого варианта и дополнительно наличие камеры торможения, выполненной в виде колпачка с отверстиями на боковых стенках цилиндрической поверхности, приваренной к корпусу датчика.
Датчик температуры может быть выполнен с камерой торможения или без нее, в зависимости от скорости газового потока. При больших скоростях газового потока камера торможения необходима.
Благодаря наличию этих признаков повышается механическая прочность и надежность датчика при определении температуры газового потока в газотурбинных двигателях.
Предлагаемый датчик температуры иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 - показан общий вид датчика температуры без камеры торможения;
На фиг.2 - показан общий вид датчика температуры с камерой торможения;
На фиг.3 - показано выполнение рабочего конца термопреобразователя (выносной элемент А на фиг.1 и фиг.2)
Датчик температуры (фиг.1 и фиг.2) содержит кабельный термоэлектрический термопреобразователь 1, выполненный по типу термопарного кабеля, имеющего оболочку и четыре жилы - термоэлектроды 2 и 3 (две хромелевые и две алюмелевые), электроизолированные от оболочки и друг от друга, жила 2 из сплава хромель (X) имеет положительную полярность, жила 3 из сплава алюмель (А) - отрицательную, попарно жилы - термоэлектроды 2 и 3 сварены между собой в рабочие спаи 4 и образуют две независимые электрические цепи, а в зоне рабочих спаев 4 термоэлектрический преобразователь 1 имеет утонение, соединительную втулку 5, выводы термоэлектродов 6 и 7. Термоэлектрический преобразователь 1 имеет корпус 8 и выполнен в виде гильзы, внутри которой расположены термоэлектроды 2 и 3 термопарного кабеля 9 с малым диаметром жил, имеющего два одинаковых рабочих спая 4, рабочий конец термопреобразователя 1, имеет заглушку 10 для герметизации, фланец 11 для крепления датчика на объекте, головку, выполненную в виде цилиндра 12 с крышкой 13, заполненного электроизоляционным материалом 14, в качестве которого использован периклаз (окись магния), центральная часть крышки 13 выступает наружу и имеет сквозной канал для прохода термопарного кабеля 15 большего диаметра жил, а внутри цилиндра 12 расположены термоэлектроды 2 и 3 термопарного кабеля 9 с малым диаметром жил, соединенные с помощью
сварки с соответствующими термоэлектродами термопарного кабеля 15 большего диаметра жил, термопарный кабель 15 соединен с крышкой 13 с помощью пайки, а цилиндр 12 соединен с крышкой 13 с помощью сварки, две обжимные втулки 16 и 17, одна из которой расположена за соединительной втулкой 5, а другая - в месте крепления выводов термоэлектродов 6 и 7, причем выводы термоэлектродов 6 и 7 выполнены в виде проводов с металлической оплеткой 18 и имеют на концах четыре наконечника 19 выполненных из термоэлектродных сплавов, имеющих маркировку (X) и (А), для подключения к вторичной аппаратуре.
Альтернативный вариант датчика температуры (фиг.2) снабжен камерой торможения 20, выполненной в виде колпачка с отверстиями 21 на боковых стенках цилиндрической поверхности, камера торможения приварена к корпусу 8 датчика.
Принцип работы датчика основан на возникновении термоэлектродвижущей силы при разности температур на рабочем конце термопреобразователя 1 и выводных концах 6 и 7 датчика. При нагревании рабочего конца термопреобразователя 1 на выводных концах 6 и 7 возникает напряжение, пропорциональное температуре газового потока.
Были проведены испытания предложенного датчика, которые показали его высокую надежность и механическую прочность при определении температуры газового потока в газотурбинных двигателях и намечено его внедрение на первый квартал 2007 г.