ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована в системах контроля температуры газовых потоков при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей.
7
Известен датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь, имеющий корпус, выполненный виде гильзы с расположенным внутри него термопарным кабелем с малым диаметром жил, и имеющим два одинаковых рабочих спая, с рабочим концом и заглушкой для герметизации, фланец для крепления и приваренную к фланцу головку с выступающей наружу центральной частью, и имеющую по центру сквозной канал с расположенными внутри головки термоэлектродами термопарного кабеля, при этом термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые, кабель большого диаметра жил, соединительную втулку, две обжимные втулки - одну расположенную за соединительной втулкой, другую - в месте крепления выводов термоэлектродов, выполненных в виде проводов с металлической оплеткой, и имеющих на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре (см. патент РФ №65221, MDK G01K 7/12; G01R 19/03 за 2007 г.) Известен также датчик температуры, содержащий все выше перечисленные признаки первого варианта и дополнительно наличие камеры торможения, выполненной в виде колпачка с отверстиями на боковых стенках, приваренной к корпусу датчика (см. патент РФ №65221 описанный выше, вариант 2),
Хотя эти датчики температуры и позволяют увеличить срок службы рабочего спая (термопары), однако наличие сварных соединений термоэлектродов кабелей различного диаметра в головке датчика, требует дополнительной механической защиты сварных соединений термоцементным электроизоляционным материалом, что снижает надежность и механическую прочность.
Задачей полезной модели является создание такого датчика температуры, который позволил бы повысить не только его надежность и механическую прочность, но и увеличить срок его службы.
Поставленная задача решается тем, что датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь, имеющий корпус, выполненный в виде гильзы с расположенным внутри него термопарным кабелем с малым диаметром жил, и имеющим два одинаковых рабочих спая, рабочий конец с заглушкой для герметизации, фланец для крепления и приваренную к фланцу головку с выступающей наружу центральной частью, и имеющую по центру сквозной канал с расположенным внутри головки термопарным кабелем, при этом термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые, кабель большого диаметра жил, соединительную втулку, две обжимные втулки - одну расположенную за соединительной втулкой, другую - в месте крепления выводов термоэлектродов, выполненных в виде проводов с металлической оплеткой, и имеющих на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре, датчик снабжен цилиндрической втулкой, внутри которой расположен корпус с термопарным кабелем с малым диаметром жил, соединенном с корпусом и фланцем с помощью сварки, а головка выполнена в виде воронки, широкая часть которой приварена к фланцу, при этом кабель большого диаметра жил выполнен постепенно сужающимся от узкой части головки до величины малого диаметра жил термопарного кабеля в рабочем спае.
Второй вариант решения поставленной задачи.
Поставленная задача решается тем, что датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь, имеющий корпус, выполненный в виде гильзы с расположенным внутри него термопарным кабелем с малым диаметром жил и имеющим два одинаковых рабочих спая, рабочий конец с заглушкой для герметизации, камеру торможения, выполненную в виде колпачка с отверстиями на боковых стенках, приваренную к корпусу датчика, фланец для крепления и приваренную к фланцу головку, с выступающей наружу центральной частью, имеющую по центру сквозной канал с расположенными внутри головки термоэлектродами термопарного кабеля, при этом термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые, кабель большого диаметра жил, соединительную втулку, две обжимные втулки - одну расположенную за соединительной втулкой, другую - в месте крепления выводов термоэлектродов, выполненных в виде проводов с металлической оплеткой, и имеющих на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре, датчик снабжен цилиндрической втулкой, внутри которой расположена камера торможения с корпусом и термопарным кабелем с малым диаметром жил, соединенной с камерой торможения и фланцем с помощью сварки, а головка выполнена в виде воронки, широкая часть которой приварена к фланцу, при этом кабель большого диаметра жил выполнен постепенно сужающимся от узкой части головки до величины малого диаметра жил термопарного кабеля в рабочем спае.
Отличительными признаками предлагаемого датчика температуры являются наличие цилиндрической втулки с расположенным внутри нее корпусом с термопарным кабелем с малым диаметром жил, соединение цилиндрической втулки с корпусом и фланцем с помощью сварки, выполнение головки в виде воронки, широкая часть которой приварена к фланцу, выполнение кабеля большого диаметра жил постепенно сужающимся от узкой части головки до величины малого диаметра жил кабеля в рабочем спае.
Отличительными признаками второго варианта являются наличие цилиндрической втулки с расположенной внутри нее камерой торможения с корпусом и термопарным кабелем с малым диаметром жил, соединение цилиндрической втулки с камерой торможения и фланцем с помощью сварки, выполнение головки в виде воронки, широкая часть которой приварена к фланцу, выполнение кабеля большого диаметра жил постепенно сужающимся от узкой части головки до величины малого диаметра жил термопарного кабеля в рабочем спае.
При больших скоростях газового потока камера торможения необходима, при малых скоростях газового потока датчик температуры может быть выполнен и без нее.
Благодаря наличию этих признаков повышается не только надежность, механическая прочность и срок службы датчика, но и упрощается технологический процесс изготовления в три раза, а также снижается и трудоемкость сборки датчиков.:
Предлагаемый датчик температуры иллюстрируется чертежами
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, фиг.2);
на фиг.4. - показан общий вид датчика температуры с другим подключением к вторичной аппаратуре без камеры торможения;
на фиг.5 - общий вид датчика температуры с другим подключением к вторичной аппаратуре с камерой торможения.
Датчик температуры (фиг.1) содержит кабельный термоэлектрический преобразователь 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 полярность, попарно жилы - термоэлектроды 2 и 3 сварены между собой в рабочие спаи 4 (фиг.3) и образуют две независимые электрические цепи, а в зоне рабочих спаев 4 термоэлектрический преобразователь 1 имеет утонение. Термоэлектрический преобразователь 1 установлен в корпусе 5, который выполнен в виде гильзы, внутри которой расположены термоэлектроды 2 и 3 термопарного кабеля 6 с малым диаметром жил, имеющего два одинаковых рабочих спая 4, рабочий конец термопреобразователя 1 имеет заглушку 7 для герметизации, фланец 8 для крепления датчика на объекте, приваренную к фланцу 8 головку 9, центральная часть которой выступает наружу и имеет по центру сквозной канал для прохода термопарного кабеля 10 большого диаметра жил, соединительную втулку 11, выводы термоэлектродов 12 и 13, две обжимные втулки 14 и 15, одна из которой расположена за соединительной втулкой 11, а другая - в месте крепления выводов термоэлектродов 12 и 13, причем выводы термоэлектродов 12 и 13 выполнены в виде проводов с металлической оплеткой 16 и имеют на концах четыре наконечника 17, выполненных из термоэлектродных сплавов, имеющих маркировку (X) и (А), для подключения к вторичной аппаратуре.
Термоэлектрический преобразователь 1 имеет цилиндрическую втулку 18, внутри которой расположен корпус 5 с термопарным кабелем 6 с малым диаметром жил, а цилиндрическая втулка 18 соединена с корпусом 5 и фланцем 8 с помощью сварки, головка 9 выполнена в виде воронки, широкая часть воронки приварена к фланцу 8, при этом термопарный кабель 10 большого диаметра жил выполнен постепенно сужающимся от узкой части головки 9 до величины малого диаметра жил термопарного кабеля 6 в зоне рабочего спая 4.
Второй вариант датчика температуры (фиг.2) содержит кабельный термоэлектрический преобразователь 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 (фиг.3) и образуют две независимые электрические цепи, а в зоне рабочих спаев 4 термоэлектрический преобразователь 1 имеет утонение. Термоэлектрический преобразователь 1 имеет корпус 5, который выполнен в виде гильзы, внутри которой расположены термоэлектроды 2 и 3 термопарного кабеля 6 с малым диаметром жил, имеющего два одинаковых рабочих спая 4, рабочий конец термопреобразователя 1 имеет заглушку 7 для герметизации, камеру торможения 8, выполненную в виде колпачка с отверстиями 9 на боковых стенках, приваренную к корпусу 5 и фланцу 10 для крепления датчика на объекте, приваренную к фланцу 10 головку 11, центральная часть которой выступает наружу и имеет по центру сквозной канал для прохода термопарного кабеля 12 большого диаметра жил, соединительную втулку 13, выводы термоэлектродов 14 и 15, две обжимные втулки 16 и 17, одна из которой расположена за соединительной втулкой 13, а другая - в месте крепления выводов термоэлектродов 14 и 15, причем выводы термоэлектродов 14 и 15 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. Термоэлектрический преобразователь 1 имеет цилиндрическую втулку 20, внутри которой расположена камера торможения 8 с корпусом 5 и термопарным кабелем 6 с малым диаметром жил, а цилиндрическая втулка 20 соединена с камерой торможения 8 и фланцем 10 с помощью сварки, головка 11 выполнена в виде воронки, широкая часть воронки приварена к фланцу 10, при этом термопарный кабель 12 большого диаметра жил выполнен постепенно сужающимся от узкой части головки 11 до величины малого диаметра жил термопарного кабеля 6 в зоне рабочего спая 4.
Предлагаемые датчики температуры могут быть подключены к вторичной аппаратуре не только с помощью выводных концов 12 и 13 (фиг.1), 16 и 17 (фиг.2), но и с помощью термопарной соединительной колодки 11 с винтами 12 и 13 (фиг.4) и соединительной колодки 13 с винтами 14 и 15 (фиг.5) из термоэлектродных материалов - хромель и алюмель. Подключение предлагаемых датчиков к вторичной аппаратуре можно осуществлять и с помощью электрического соединителя с контактами из термоэлектродных материалов типа РРН 25 (на чертежах не показано).
Принцип работы датчика основан на возникновении термоэлектродвижущей силы при разности температур на рабочем конце термопреобразователя 1 и выводных концах 12 и 13 (фиг.1), выводных концах 14 и 15 (фиг.2) или винтах 13 и 13, или винтах 14 и 15 (фиг.5). При нагревании рабочего конца термопреобразователя 1 на выводных концах 12 и 13 (фиг.1), или 14 и 15 (фиг.2), или на винтах 12 и 13 (фиг.4), или 14 и 15 (фиг.5) возникает термоэлектродвижущая сила.
В настоящее время предлагаемые датчики температуры прошли натурные испытания в составе газотурбинной установки с положительными результатами. В ходе испытаний была подтверждена их высокая механическая прочность, и как следствие, их высокая надежность, что позволило увеличить срок службы датчиков в составе газотурбинных установок, упростить технологический процесс изготовления в три раза и снизить трудоемкость сборки датчиков.