УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Устройство предназначено для непрерывного бесконтактного измерения температуры в технологических установках пищевой промышленности, преимущественно термокамерах.
Известно устройство для непрерывного бесконтактного измерения температуры (Пат. РФ N 109559, опубл. 20.10.2011). Устройство позволяет измерять точную температуру в термокамере и содержит оптический датчик инфракрасного излучения, который закреплен в съемной трубке и установлен в охлаждающем стакане. Съемная трубка свободным от датчика концом соединена с трубкой для проведения точного измерения температуры, другой конец которой помещен в термокамеру над продуктом. Охлаждающий стакан снабжен водяным охлаждением.
Однако данное устройство имеет следующий недостаток:
- наличие протечек воды при повреждении конструкции может вывести стационарный инфракрасный датчик температуры из строя.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении надежности устройства за счет исключения протечек воды.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для непрерывного бесконтактного измерения температуры, содержащем закрепленный в съемной трубке и установленный в охлаждающем стакане инфракрасный датчик температуры, трубку для проведения точного измерения температуры, один конец которой соединен со съемной трубкой, а другой конец помещен в термокамеру с продуктом, в охлаждающий стакан вмонтирован вентилятор для охлаждения.
Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является - система охлаждения стационарного инфракрасного датчика, которая выполнена с помощью воздушного вентилятора, интегрированного в охлаждающий стакан.
Благодаря этому предлагаемое устройство для непрерывного бесконтактного измерения температуры надежно в работе.
Предлагаемое устройство для непрерывного бесконтактного измерения температуры иллюстрируется чертежом, представленным на фигуре.
На фиг. показан общий вид предлагаемого устройства, продольный разрез, где:
1 - инфракрасный датчик температуры;
2 - съемная трубка для закрепления инфракрасного датчика температуры;
3 - резиновое кольцо-уплотнитель для вывода контактной группы проводов стационарного инфракрасного датчика (питание, информационные линии);
4 - охлаждающий стакан;
5 - резиновое кольцо-уплотнитель охлаждающего стакана;
6 - резиновое кольцо-уплотнитель;
7 - вентилятор для охлаждения;
8 - трубка для проведения точного измерения температуры;
9 - резьба;
10 - крепежное соединение к корпусу термокамеры;
11 - крепежные отверстия.
Инфракрасный датчик 1 температуры является стационарным и представлен на фиг. моделью «Кельвин икс 4-20» фирмы ЗАО «Евромикс». Датчик 1 устанавливают в съемную трубку 2. Контактную группу проводов (не обозначены) стационарного инфракрасного датчика 1 (питание, информационные линии) пропускают через резиновое кольцо-уплотнитель 3 охлаждающего стакана 4. В зависимости от модели инфракрасного датчика 1 и от условий использования устройства информационные линии далее идут либо на индикатор (не показан), либо в систему автоматического управления (не показана) работой термокамеры (не показана). Резиновые кольца-уплотнители 3, 5, 6 ввиду высоких рабочих температур выполнены из термостойкой резины и предназначены для герметизации устройства в местах резьбовых соединений.
Для дополнительного охлаждения инфракрасного датчика 1 используют систему воздушного охлаждения, выполненную с помощью вентилятора 7.
Трубка 8 для проведения точного измерения температуры выполняет следующую роль:
- ограничивает область визирования инфракрасного датчика 1;
- препятствует попаданию в область визирования датчика сторонних инфракрасных излучений;
- обеспечивает удаленность чувствительного элемента стационарного инфракрасного датчика 1 температуры от термокамеры (не показана), тем самым уменьшая тепловое воздействие на него.
Трубка 8 для проведения точного измерения температуры выполнена из металла, что предотвращает искажение показаний датчика 1. Это обусловлено тем, что металлы имеют низкую излучательную способность, которая составляет 0,1-0,2.
Инфракрасный датчик 1 расположен в охлаждающем стакане 4. Охлаждающий стакан 4 также препятствует выходу газов, теплого воздуха из термокамеры (не показана).
Перемещая по резьбе 9, устройство позиционируют и фиксируют к термокамере (не показана) с помощью крепежного соединения 10.
Последовательность действий при подготовке устройства к работе:
Под заданный стационарный инфракрасный датчик 1 температуры подбирают подходящую по размерам съемную трубку 2 для закрепления датчика 1. Инфракрасный датчик 1 температуры фиксируют в съемной трубке 2, а саму съемную трубку 2 вкручивают в трубку 8 для проведения точного измерения температуры.
Длина трубки 8 зависит от максимальных рабочих температур термокамеры. Так при температурах до 200°C длина трубки 8 составляет 15 см над термокамерой и 10 см внутри термокамеры при условии использования воздушного охлаждения, т.е. в целом длина составляет в этом случае 25 см.
Трубку 2 вместе с датчиком 1 устанавливают в охлаждающий стакан 4. Для этого стакан 4 накручивают сверху на трубку 2. В стакан 4 вмонтирован вентилятор 7 для охлаждения датчика 1. Контактную группу проводов инфракрасного датчика 1 (питание, информационные линии) пропускают через резиновое кольцо-уплотнитель 3.
Информационные линии от инфракрасного датчика 1 температуры далее идут либо на индикатор, либо в систему автоматического управления работой термокамеры.
Под диаметр трубки 8 для проведения точного измерения температуры в верхней части термокамеры, непосредственно над продуктом (сырьем), вырезают отверстие. В отверстие вставляют трубку 8 собранного устройства для непрерывного бесконтактного измерения температуры и позиционируют ее по высоте с помощью крепежного соединения 10 к корпусу термокамеры и резьбы 9 под него. Крепежное соединение 10 жестко закрепляют к корпусу термокамеры с помощью болтов, пропущенных через специально предусмотренные крепежные отверстия 11.
Таким образом, перед запуском термокамеры в работу предлагаемое устройство для непрерывного бесконтактного измерения температуры в результате проделанных операций жестко зафиксировано к корпусу термокамеры. Трубка 8 направлена на продукт (сырье), температуру которого необходимо измерять.
Принцип работы устройства заключается в следующем:
По мере изменения температуры в термокамере измеряемый продукт (сырье) испускает тепловое электромагнитное излучение, величина интенсивности которого напрямую связана с температурой. Тепловое электромагнитное излучение от продукта (сырья) передается на стационарный инфракрасный датчик 1 температуры.
Стационарный инфракрасный датчик 1 температуры, преобразуя тепловое электромагнитное излучение в электрический сигнал, передает его по информационным линиям либо на индикатор, либо в систему автоматического управления работой термокамеры. Инфракрасный датчик 1 температуры измеряет температуру только той части продукта (сырья), на которую направлена трубка 8, одновременно отсекая сторонние инфракрасные излучения.
Заявленная полезная модель обладает следующими достоинствами:
- возможность использования недорогих стационарных инфракрасных датчиков температуры в герметичных термокамерах пищевых производств;
- возможность использования стационарных инфракрасных датчиков с показателями визирования порядка 1:1 без потери точности измерения температуры ввиду принудительного ограничения области визирования инфракрасного датчика;
- возможность использования сменных стационарных инфракрасных датчиков температуры разных производителей и разной конфигурации;
- компактность устройства вследствие малых габаритов конструкции;
- дешевизна устройства ввиду ее компактности и возможности использования сравнительно дешевых стационарных инфракрасных датчиков температуры;
- воздушное охлаждение стационарного инфракрасного датчика температуры;
- простота конструкции.
Применение устройства для непрерывного бесконтактного измерения температуры в технологических процессах пищевой промышленности позволит получить ожидаемые потребительские параметры готовой продукции.