ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ БОЛЬШИХ СКОРОСТЕЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения температуры газовых потоков больших скоростей при наличии на объекте вибраций, в частности, в газотурбинных установках и двигателях внутреннего сгорания.
Известен преобразователь термоэлектрический для измерения температуры газовых потоков больших скоростей в камере сгорания газотурбинных двигателей и двигателей внутреннего сгорания, который состоит из термочувствительного элемента в виде термопары, выполненной из хромель-алюмелевой термопарной проволоки, установленной в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, представляющую собой гильзу с монтажным элементом. В стенках гильзы выполнены входное и выходное отверстия для прохождения газовой среды. Термопара непосредственно соединена с измерительным прибором. (Преобразователь термоэлектрический ТХА 9426-02, Номенклатурный каталог 2007 г., ч.1, с 1-29, Преобразователи термоэлектрические, ОАО «Научно-производственное предприятие «ЭТАЛОН»)
Недостатком преобразователя является то, что термопара выполнена из термоэлектродной проволоки, поэтому негерметичное исполнение рабочего спая под воздействием агрессивной термометрируемой среды приводит к выходу термоэлектрического преобразователя из строя. Для того, чтобы обеспечить защиту от воздействия вибрации, в преобразователе использована термопарная проволока, жесткость которой вызывает неудобства при монтаже преобразователя термоэлектрического в термометрируемом объекте.
Известен преобразователь термоэлектрический для измерения температуры газовых потоков больших скоростей в камере сгорания газотурбинных двигателей и двигателей внутреннего сгорания, который состоит из термочувствительного элемента в виде термопары, выполненной из термопарной проволоки, например, хромель-алюмелевой, установленной в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, представляющую собой гильзу с монтажным элементом. В стенках гильзы выполнены входное и выходное отверстия для прохождения газовой среды. Термопара соединена с измерительным прибором через соединительный компенсационный провод. (Преобразователь термоэлектрический ТХА-0297-01, Номенклатурный каталог 2011 г., с.102, «Челябинский завод «Теплоприбор», прототип)
Недостатком преобразователя является то, что термопара выполнена из термоэлектродной проволоки, поэтому под воздействием агрессивной термометрируемой среды негерметичный рабочий спай покрывается сажей, что приводит к замыканию и выходе термоэлектрического преобразователя из строя. Кроме того, от воздействия вибрации при работе двигателя могут быть разрывы в месте сварки термопарной проволоки и соединительного компенсационного провода.
Задачей, решаемой полезной моделью является повышение надежности работы устройства.
Указанная задача решается тем, что в преобразователе термоэлектрическом, включающем термочувствительный элемент, в виде термопары, соединенной с измерительным прибором, установленной в защитной гильзе с монтажным элементом, в стенках которой выполнены отверстия для прохождения газа, термопара, выполнена из термопарного кабеля в металлической оболочке и соединена с измерительным прибором кабелем в силиконовой оболочке, причем термопарный кабель в металлической оболочке и кабель в силиконовой оболочке соединены между собой посредством обжимных втулок, двух внутренних, соединяющих провода одинаковой полярности и одной внешней, скрепляющей оболочки кабелей.
Выполнение термопары из термопарного кабеля в металлической оболочке позволяет защитить от агрессивной среды рабочий спай термопары. Соединение термопары через кабель в силиконовой оболочке с измерительным прибором позволяет снизить воздействие вибрации от работающего двигателя на контакт соединения термопары с соединительным кабелем, за счет гибкости силиконовой оболочки соединительного кабеля. Обжимные втулки, обеспечивают прочность соединения в месте контакта термопарного кабеля и соединительного кабеля, снижают воздействие вибрации и одновременно обеспечивают целостность, надежность и герметичность соединения. Все это повышает надежность работы термоэлектрического преобразователя.
Техническим эффектом полезной модели является повышение надежности работы за счет уменьшения влияния вибрации и герметичности рабочего спая.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид термоэлектрического преобразователя в разрезе.
Преобразователь термоэлектрический состоит из термочувствительного элемента, в виде термопары 1, установленной в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, представляющая собой гильзу 2, в стенках которой, выполнены входное и выходное отверстия 3 для прохождения газовой среды и установлен монтажный элемент 4 для крепления к измеряемому объекту. Термопара 1, например, хромель-алюмелевая, выполнена из термопарного кабеля в металлической оболочке и соединена кабелем в силиконовой оболочке 5 с измерительным прибором (на чертеже не показан).
Термопарный кабель в металлической оболочке и кабель в силиконовой оболочке соединены между собой посредством обжимных втулок, двух внутренних 6, соединяющих провода одинаковой полярности и одной внешней 7, скрепляющей оболочки кабелей.
На термометрируемом объекте термоэлектрический преобразователь закрепляется с помощью монтажного элемента 4, гильза 2 погружается в агрессивную среду, например, газовый поток в камере внутреннего сгорания газотурбинной установки, при этом газовые потоки высоких скоростей в камере сгорания проходят через отверстия 3 в гильзе 2. Возникающая в термопаре 1, выполненной из термопарного кабеля в металлической оболочке, термоэлектродвижущая сила преобразуется и фиксируется измерительным прибором. Две внутренних обжимных втулки 6 соединяют провода одинаковой полярности, а внешняя обжимная втулка 7 скрепляет металлическую оболочку термопарного кабеля и гибкую силиконовую оболочку соединительного кабеля 5, обеспечивая прочное соединение и гашение вибрации в месте контакта.
Термочувствительный элемент может быть выполнен, в виде, например, хромель-алюмелевой или нихросил-нисиловой термопары.
Гильза может быть изготовлена, например, из стали ХН78Т. Кабель в силиконовой оболочке используют, например, марки COULPIX JXI-MC-CS IEC 2×0,35.
Конструкция преобразователя термоэлектрического была опробована на газоперекачивающих агрегатах типа ГПА-10-1.
Предлагаемая конструкция преобразователя термоэлектрического позволяет производить замер температуры газовых потоков больших скоростей в газотурбинных установках или двигателях внутреннего сгорания.