ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при измерении температуры в агрессивных средах, в частности в расплавах алюминия.
Известен защитный наконечник термопары для измерения температуры в расплавах цинка и его сплавах, в виде колпачка из металлической трубки, выполненной из малоуглеродистой стали с наружным плакирующим покрытием, содержащим: углерод 0,1-0,2%, кремний 0,4-0,6%, марганец 0,3-0,5%, вольфрам 8,5-10,5%, остальное - железо. Выполнение защитного наконечника из малоуглеродистой стали с плакирующим покрытием данного состава не позволяет защитить термопару от действия алюминиевого расплава при измерении температуры. (Авт. свид. №178142 кл. 42 I, 8/70, заявл. 16.12.1964, опубл. 08.01.1966, бюл. №2).
Известен также преобразователь термоэлектрический, включающий термочувствительный элемент и защитную арматуру, в виде заглушенного с одной стороны металлического чехла, выполненного из различных сплавов, выбранных из ряда: 310 по стандарту AISI, 310S по стандарту AISI или 1.4845 (X 12Cr Ni2521) по стандарту DIN 17440.
(Свидетельство на полезную модель №41190, МПК Н 01 L 35/02, заявлено 29.06.2004, опубликовано 10.10.2004 г, Бюл. №34, Прототип).
Недостатком известного устройства является то, что выполнение защитной арматуры из различных жаропрочных металлических сплавов не защищает термочувствительный элемент от действия расплава алюминия. При погружении преобразователя термоэлектрического в расплав алюминия происходит быстрое
разъедание металлического чехла, что не позволяет эксплуатировать такие преобразователи для измерения температуры металлического расплава алюминия.
Задачей, решаемой полезной моделью является обеспечение замера температурных параметров расплавов алюминия.
Указанная задача решается тем, что термочувствительный элемент, включающий, защитную арматуру в виде заглушенного с одной стороны металлического чехла, дополнительно снабжен чехлом из огнеупорного материала, покрывающим поверхность металлического чехла с заглушенной его части в виде чередующихся слоев керамической обмазки и стеклоткани.
Целесообразно выполнение огнеупорного чехла высотой не менее 1/3 монтажной длины термочувствительного элемента.
Кроме того, целесообразно выполнение внутреннего и внешнего слоя огнеупорного чехла непосредственно из керамической обмазки.
Выполнение дополнительного чехла из огнеупорного материала, покрывающего металлическую защитную арматуру, обеспечивает надежную защиту от разъедания расплавом алюминия защитной металлической арматуры термочувствительного элемента и позволит эксплуатировать преобразователь термоэлектрический в условиях агрессивной среды значительное время. Параметры огнеупорного чехла, его составные части и состав обмазки были установлены опытным путем. Выполнение огнеупорного чехла в виде чередующихся слоев керамической обмазки и стеклоткани позволяет обеспечить защиту термочувствительного элемента в агрессивной среде в течение времени необходимого для контроля технологического процесса. При увеличении количества слоев надежность защиты повышается, но увеличивается трудоемкость изготовления. Первый и последний слой в виде обмазки позволяют надежно закрепить огнеупорный чехол на металлическом чехле и обеспечить его монолитность.
При выполнении огнеупорного чехла длиной менее 1/3 монтажной длины термочувствительного элемента надежность защиты снижается, поскольку огнеупорный чехол должен охватывать не только погружаемую часть металлического чехла, но и обеспечить его защиту выше этого уровня от испарений расплава алюминия.
Все это позволит повысить надежность защиты термочувствительного элемента при работе преобразователя термоэлектрического в условиях агрессивной среды, что и является техническим эффектом.
На чертеже представлен преобразователь термоэлектрический с трехслойным огнеупорным чехлом: фиг.1 -  общий вид, фиг.2 - разрез по А-А. Преобразователь термоэлектрический состоит из термочувствительного элемента 1, защитной арматуры 2, в виде заглушенного с одной стороны металлического чехла и дополнительного огнеупорного чехла 3, покрывающего поверхность металлического чехла с заглушенной его части, и выполненного в виде трех слоев: первый внутренний слой - керамической обмазки 4, второй слой - стеклоткани 5 и третий внешний слой керамической обмазки 6. Преобразователь термоэлектрический изготавливают следующим образом: на стальной чехол 2 защитной арматуры термочувствительного элемента 1 закрепляют огнеупорный чехол 3. Сначала наносят первый слой 4 керамической обмазки, затем на обмазку накладывают слой стеклоткани 5 и затем третий слой обмазки 6. Можно сформировать многослойный огнеупорный чехол, повторяя операции в данной последовательности несколько раз. После его нанесения преобразователь термоэлектрический устанавливают в вертикальном положении и просушивают. При установке преобразователя термоэлектрического на термометрируемый объект огнеупорный чехол 3 защищает от агрессивной среды защитную металлическую арматуру 2 термочувствительного элемента 1, который измеряет температуру в течение времени достаточного для обеспечения технологического процесса. С течением времени происходит последовательное разъедание слоев 6, 5, 4 огнеупорного чехла 3 и только затем начинает
происходить разрушение металлического чехла 2, при этом изменяются показания термочувствительного элемента 1. Преобразователь термоэлектрический извлекают из расплава алюминия и заменяют его новым.
Пример 1. Конструкция преобразователя термоэлектрического была опробована на преобразователе ТХА-2388-01 (ТУ 4211-018-39375199-00), на котором был выполнен трехслойный огнеупорный чехол в виде чередующихся слоев керамической обмазки и стеклоткани.
Высота огнеупорного чехла на термопаре длиной 1800 мм составляла 600 мм (высотой 1/3 монтажной длины термочувствительного элемента). Керамическую обмазку изготавливали смешением глинозема (ГОСТ 69121-93), жидкого стекла плотностью 1,3 г/см ГОСТ 13078-81, глины каолиновой (ГОСТ 21286-82) и в качестве катализатора химической реакции кремнефтористого натрия (ТУ 6-09-05807960-114-94). Оптимальное соотношении компонентов керамической обмазки следующее в % об.: глинозем - 22, каолиновая глина - 22, кремнефтористый натрий - 1, жидкое стекло - остальное. На металлический чехол наносили первый слой керамической обмазки толщиной 1-2 мм, затем на обмазку накладывали слой стеклоткани в виде ленты из стеклоткани (ГОСТ 19907-83) шириной 25-30 см с перекрытием слоев стеклоткани и затем третий слой керамической обмазки. После его нанесения преобразователь термоэлектрический устанавливали в вертикальном положении и просушивали. При установке преобразователя термоэлектрического в расплаве алюминия его работа продолжалась в среднем 600 часов. При увеличении соотношения глинозема и каолина в обмазке и уменьшении жидкого стекла может происходить растрескивание огнеупорного чехла и снижение длительности защиты термочувствительного элемента. Данные представлены в таблице.
Пример 2
.На преобразователе термоэлектрическом ТХА-2388-01 (ТУ 4211-018-39375199-00), был выполнен двухслойный огнеупорный чехол в виде слоев керамической обмазки и стеклоткани.
Высота огнеупорного чехла на термопаре длиной 1800 мм составляла 1800 мм.
Огнеупорный чехол полностью покрывал поверхность металлического чехла.
Керамическую обмазку изготавливали смешением глинозема (ГОСТ 69121-93), жидкого стекла плотностью 1,3 г/см ГОСТ 13078-81, глины каолиновой (ГОСТ 21286-82) и в качестве катализатора химической реакции кремнефтористого натрия (ТУ 6-09-05807960-114-94). Оптимальное соотношении компонентов обмазки следующее в % об.: глинозем - 22, каолиновая глина - 22, кремнефтористый натрий - 1, жидкое стекло - остальное. На металлический чехол наносили первый слой керамической обмазки толщиной 1-2 мм, затем на обмазку накладывали слой стеклоткани в виде ленты из стеклоткани (ГОСТ 19907-83) шириной 25-30 см с перекрытием слоев стеклоткани. При этом обеспечивалась работа преобразователя термоэлектрического в расплаве алюминия в среднем 400 часов.
.Металлический чехол преобразователя, может быть изготовлен, например, из стали 12Х18Н10Т.
Для сравнения в расплав алюминия помещали преобразователь термоэлектрический ТХА-2388-01 без огнеупорного чехла. Контроль температуры расплава алюминия продолжался в течение 2 часов.
Предлагаемая конструкция преобразователя термоэлектрического позволяет производить замер температурных параметров расплавов алюминия и обеспечивает надежность защиты термочувствительного элемента.
Результаты испытаний преобразователя термоэлектрического с одержанием компонентов в обмазке керамического чехла (% объема)
№ п/п
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Каолин
Na<sub>2</sub>SiF<sub>4</sub>
Жидкое стекло
Стойкость в расплаве алюминия
1
15
35
1
остальное
330 часов
2
35
15
1
остальное
330 часов
3
22
22
1
остальное
672 часа
4
15
15
1
остальное
Растрескивается при высыхании
5
35
35
1
остальное
Растрескивается при высыхании
По результатам испытаний состав №3 оптимальный