УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к области термометрии, в частности к устройствам определения газовой температуры.
Известно устройство для определения температуры плазмы [SU 723397 А1, МПК5 G01K 13/02, опубл. 25.03.1980] содержащее датчик, охлаждаемый водой, направляющие, устройство для возбуждения движения, два термометра. Датчик установлен на направляющих так, что его направление перемещения совмещено с направлением плазменного потока и связан с устройством для возбуждения движения. Первый термометр установлен на линии подвода охлаждающей воды, второй - на линии отвода. Температура воды на выходе датчика, связана с измеряемым тепловым потоком, попадающий на датчик, с помощью первого критериального соотношения. Температура газа связана с количеством теплового потока, попадающим на датчик, с помощью второго критериального соотношения.
Недостатками устройства являются необходимость дополнительных реагентов и измерительных приборов.
Известно устройство для регистрации порогового значения температуры объекта [RU 2150681 С1, МПК7 G01K 11/06, G01K 11/32, опубл. 10.06.2000], содержащее разъемный металлический корпус с внутренней полостью, в котором размещены кварцевый волоконный световод и плавкий материал, выполненная из материала с известной температурой плавления, который прижат подпружиненным прерывателем в виде ножа. При достижении порогового значения температуры прерыватель механически воздействует на световод, нарушая его целостность. По факту прерывания светового потока регистрируют достижение объектом порогового значения температуры.
Недостатками устройства являются: трудоемкость заправки плавких материалов, большое количество расходных материалов.
Известно устройство для измерения температуры в потоке [RU 2087703 С1, МПК6 E21B 47/06, опубл. 20.08.1997], выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, выполненный в виде цилиндрической трубы с радиально расположенными ребрами, через которые пропущены и зачеканены плавкие материалы в виде колец с различной температурой плавления, расположенные с возможностью самопроизвольного удаления при плавлении. Часть плавкого материала размещена в контакте со средой, температуру которой измеряют, а часть вне контакта с последней. При этом часть плавкого материала, размещенная вне контакта со средой, температуру которой измеряют, механически закреплена.
Недостатками устройства являются: трудоемкость заправки плавких материалов, невозможность определения температуры по оси потока.
Задачей полезной модели является разработка устройства определения газовой температуры плазменного потока.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для определения газовой температуры плазменного потока, так же как в прототипе, содержит корпус в виде отрезка цилиндрической трубы, на котором закреплен набор плавких материалов с разными температурами плавления. Плавкие материалы расположены с возможностью самопроизвольного удаления при плавлении. Рабочие части плавких материалов размещены в контакте со средой, температуру которой измеряют. закрепленные части плавких материалов расположены вне контакта со средой.
В отличии от прототипа, на торце корпуса выполнены прорези в форме радиально ориентированных желобов. В желоба радиально уложены металлические провода используемые в качестве плавких материалов. Концы металлических проводов охватывают стенку корпуса на не менее чем один оборот для фиксации металлического провода и закреплены петлей на этом же проводе с внутренней стороны корпуса. При этом рабочие части металлических проводов расположены в центральной части корпуса.
Предложенное устройство позволяет фиксировать факт превышения заданного значения газовой температуры в разных точках плазменного потока по температурам плавления металлических проводов и определять распределение температуры вдоль оси плазменного потока. Крепление концов металлических проводов не требует специальных инструментов и навыков, позволяет заменять плавкие материалы вручную в течение малого промежутка времени. Намотка металлических проводов на корпусе на один оборот и использование петли обеспечивает надежную фиксацию и предотвращает самопроизвольную размотку витка со стенки корпуса.
На фиг.1 приведена схема устройства для определения газовой температуры плазменного потока.
В таблице 1 представлены результаты испытаний устройства для определения газовой температуры плазменного потока
Устройство для определения газовой температуры плазменного потока содержит корпус 1 в виде цилиндрической трубы, в торцевой части которого выполнены прорези в форме радиально ориентированных желобов 2, например, в количестве 12 штук (количество радиально ориентированных желобов зависит от количества металлических проводов 3). В пронумерованных желобах 2 уложены концы металлических проводов 3, имеющих разные температуры плавления. Концы каждого металлического провода 3 охватывают с двух сторон стенку корпуса 1, на не менее чем один оборот для фиксации металлических проводов 3 и закреплены петлями 4 на этих же проводах 3 с внутренней стороны корпуса 1. Избыток металлических проводов 3 может быть намотан на корпус 1 или обрезан.
В качестве корпуса 1 был использован отрезок трубы из кварцевого стекла с наружным диаметром 52 мм и длиной 7 мм. На каждом торце корпуса 1 были проделаны шесть пар радиально ориентированных прорезей с помощью алмазного диска на глубину 1 мм. Были использованы отрезки металлических проводов 3 с разными температурами плавления из: молибдена (2883 K), никеля (1726 K), нихрома (1673 K), константана (1533 K), меди (1356 K), латуни (1270 K).
При необходимости, возможно подобрать материалы с практически любой температурой плавления.
Устройство, заправленное шестью отрезками металлических проводов, устанавливают в плоскости, в которой необходимо оценить температуру плазменного потока, например, в высокочастотный факельный плазмотрон из кварцевого стекла. Формируют плазменный поток. При достижении температуры потока выше или равной температуре плавления используемых металлических проводов рабочая часть некоторых металлических проводов 3, находящихся в плазменном потоке, расплавляется. Происходит самопроизвольное удаление металлического провода из центральной части устройства. Отключают плазменный поток, после остывания стенок плазмотрона и извлекают устройство, по предварительно пронумерованным желобам визуально определяют материалы расплавившихся металлических проводов 3, по температуре плавления которых оценивают максимальную температуру плазменного потока.
При повторном использовании устройства предварительно удаляют концы проводов 3, расплавленных при предыдущих измерениях. Оба конца всех вновь укладываемых металлических проводов 3 наматывают на стенку корпуса 1 на не менее чем один оборот и закрепляют петлей 4 на этом же проводе с внутренней стороны корпуса 1.
В таблице 1 приведены результаты испытаний. Видно, что газовая температура плазменного потока на расстоянии 7 см от электрода превышала 2883 K.