МИКРОТЕРМОПАРНЫЙ ЗОНД ДЛЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОТОКАХ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для использования при исследовании полей температуры в потоках различных сред при течении в каналах с разнообразной формой поперечного сечения под влиянием дополнительных условий (магнитное поле, тепловой поток и т.д.).
Ближайшим прототипом является зонд, представленный в работе «Шарнирный зонд для исследования полей температуры и скорости в потоках жидкометаллических теплоносителей», патент RU 157153 U1 от 20.11.2015. Этот зонд представляет собой шток с измерительным датчиком на конце вводимый в поток теплоносителя навстречу течению. Два суппорта установленные на другом конце механизма, перемещают датчик в двух взаимно перпендикулярных направлениях, позиционирую датчик в любую точку сечения потока за счет рычажного механизма. Зонд позволяет получать подробные поля температуры или скорости в зависимости от датчика.
Недостатком такой конструкции являются следующие ограничения: получение только одного значения измеряемой характеристики за одно измерение, возможность проводить измерения только в одном сечении. Таким образом, прототип не позволяет проводить измерения по всей длине исследуемых каналов.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - возможность позиционирования набора микротермопар распределенных по поперечному сечению на разном расстоянии по длине канала.
Технический результат достигается тем, что известный зонд, содержащий в себе шток, согласно полезной модели снабжен сальниковым уплотнением и фланцем герметизирующем шток, а также ребрами жесткости, которые обеспечивают симметрию и устойчивость штока по отношению к каналу, продольным и поперечным механизмами перемещения, установленными на одном конце штока и державкой с закрепленными на ней термопарами с другой стороны.
Техническим результатом является обеспечение поворота державки с термопарами вокруг оси штока, и перемещения датчика по длине исследуемого канала. Следствием достижения технического результата является получение подробных результатов измерений по длине в каждом сечении исследуемого канала.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. Зонд представляет собой шток из нержавеющей стали 1, к которому приварена державка 2, на которой закреплены термопары 3 на одном конце, а на другом установлены механизмы продольного перемещения 4 и вращательного перемещения 5. Герметизация штока осуществляется с помощью сальникового уплотнения 6, фланца 7 и втулкой 9. Для центровки и устойчивости зонда в сечении используются ребра жесткости 8 установленные на штоке между державкой и фланцем. Шток фланец и основные детали механизмов изготавливаются из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.
Шток с державкой и термопарами, вместе с ребрами жесткости вводится в поток теплоносителя навстречу течению так, чтобы термопары находились на оси симметрии в заданном сечении. Вращательный механизм, установленный на другой стороне канала, обеспечивает поворот державки вместе с термопарами вокруг оси штока, а продольный механизм перемещает державку по длине на заданное расстояние. Герметичность ввода зонда обеспечивается сальниковым уплотнением, которое зажато под давлением между втулкой и фланцем, тем самым исключая протекание теплоносителя.
Перед экспериментом проводится тарировка зонда и определяется положение термопар относительно центра симметрии канала, а также проверяется контакт стенки и крайней термопары. Размеры микротермопарного зонда в пределах 150×15×15 см, его использование не требует никаких дополнительных подключений.