ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

Полезная модель относится к области теплофизических измерений и может быть использована для измерения стационарных и нестационарных температур, например, в узлах и агрегатах машиностроительной продукции.
Известен датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в металлическом чехле с наружным покрытием из легкоплавкого металла или сплава (см. патент РФ на полезную модель №105440, МПК G01K 1/14, 2011 г.). Недостатком известного датчика является сложность нанесения наружного покрытия на чехол, так как такую операцию необходимо проводить перед каждым измерением температуры при введении этого датчика в тело измеряемого объекта.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является датчик температуры, включающий корпус и чувствительный элемент, размещенный в металлическом чехле с наружным покрытием, выполненным из теплопроводной диэлектрической пасты (см. патент РФ на полезную модель №126827, G01K 1/14, 2012 г.). Недостатком указанного датчика является недостаточная надежность крепления пасты на металлическом чехле. Дело в том, что при введении датчика температуры в измеряемый объект паста, нанесенная на наружную поверхность чехла, при соприкосновении с этим объектом стирается с чехла. Учитывая, что диаметр чехла отличается от диаметра отверстия в измеряемом объекте на десятые доли миллиметра, идеально ввести датчик температуры в такой объект становится проблематичным. Уменьшение толщины слоя наружного покрытия на внешней поверхности чехла, особенно в зоне расположения спая чувствительного элемента, приводит к увеличению термического сопротивления в этой зоне и к снижению точности измерения температуры в объекте.
Цель настоящей полезной модели - повышение точности измерения температуры в объектах.
Указанная цель достигается тем, что в известном датчике температуры, включающем корпус и чувствительный элемент, размещенный в металлическом чехле с наружным покрытием из теплопроводной диэлектрической пасты, в нем на внешней поверхности металлического чехла в зоне размещения спая чувствительного элемента выполнена резьба, высота которой составляет не менее двух диаметров чехла. При этом резьба может быть выполнена в виде, например, метрической резьбы.
Нарезка резьбы на внешней поверхности чехла позволяет решить две задачи: закрепить диэлектрическую теплопроводную пасту на внешней поверхности чехла и зафиксировать чехол в измеряемом объекте. В профиле любая резьба представляет собой чередование впадин и гребней. Именно в этих впадинах и закрепляется теплопроводная диэлектрическая паста. Поэтому стереть эту пасту в зоне выполнения резьбы значительно труднее, чем на гладкой поверхности чехла. При введении в измеряемый объект датчика температуры последний остается незафиксированным и при вибрациях или изменении положения измеряемого объекта датчик температуры может смещаться. При наличии резьбы на чехле и соответствующей резьбе в измеряемом объекте датчик температуры может быть надежно зафиксирован путем закручивания по резьбе чехла датчика в этом объекте. Резьба на металлическом чехле выполнена именно в зоне размещения спая чувствительного элемента, то есть в самой нижней части чехла. Высота резьбы должна быть не менее двух диаметров чехла датчика. Дело в том, что именно на этом участке происходит основной теплообмен между измеряемым объектом и спаем чувствительного элемента датчика температуры. Дальнейшее увеличение высоты резьбы уже практически не влияет на теплообмен и соответственно на точность измерения температуры. Поэтому именно на высоте двух диаметров чехла необходимо сохранить необходимый слой теплопроводной диэлектрической пасты.
На фигуре представлен предлагаемый датчик температуры со следующими обозначениями:
1 - корпус датчика;
2 - металлический чехол;
3 - чувствительный элемент;
4 - спай чувствительного элемента;
5 - наружное покрытие;
6 - резьба.
Датчик температуры состоит из корпуса 1, к которому крепится металлический чехол 2, в большинстве случаев выполняемый из нержавеющей стали. Внутри чехла 2 располагается чувствительный элемент (в данном случае термопара), спай 4 которого закреплен в торце чехла 2 на его внутренней поверхности. На чехле 2 нанесено наружное покрытие из теплопроводной диэлектрической пасты, а на высоте чехла 2, равной двум его диаметрам, выполнена резьба 6.
Предлагаемый датчик температуры работает следующим образом. Для измерения температуры в измеряемом объекте (на фигуре объект не показан) чехол аккуратно вводится в отверстие в данном объекте и вращательным движением резьба чехла 2 вкручивается в резьбу, которая нарезана в измеряемом объекте, надежно фиксируя датчик температуры. В зоне выполнения резьбы на чехле 2 теплопроводная диэлектрическая паста остается на поверхности этого чехла и обеспечивает практически идеальный термический контакт между измеряемым объектом и спаем чувствительного элемента с учетом неподвижности чехла в объекте, что ведет к повышению точности измерения температуры.