ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения температуры алюминиевых сплавов, где температура достигает 700-800°С.
Известен термоэлектрический преобразователь, содержащий термоэлектроды с керамической изоляцией, помещенные в защитную арматуру, включающую заглушенную с одной стороны металлическую трубу, чехол, выполненный из боросилицированного графита, и держатель, в котором заключен чехол. Защитная арматура термоэлектрического преобразователя снабжена наружной металлической трубой и компенсатором, обеспечивающим возможность перемещения внутренней трубы защитной арматуры относительно наружной, а держатель прикреплен к нижней части наружной трубы. При этом компенсатор выполнен в виде пружины, а чехол выполнен составным из последовательно соединенных участков (Патент РФ на полезную модель №45203, МПК H01L 35/02, опуб. 27.04.2005.)
Недостатком известного термоэлектрического преобразователя является низкая надежность его работы. Это объясняется тем, что чехол выполнен составным, места стыковки разрушаются электромеханическим воздействием расплавов металла, компенсатор, выполненный в виде пружины, не обеспечивает перемещение внутренней трубы защитной арматуры относительно наружной, так как пружина при температурах свыше 200° становится неработоспособной. Это приводит к разрушению чехла.
Известен также преобразователь термоэлектрический, содержащий термоэлемент, выполненный из термоэлектродного кабеля, помещенный в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, включающую цельный по всей длине защитной арматуры чехол и внутреннюю трубу, соединенную в верхней части с чехлом керамической замазкой, а компенсатор выполнен в виде термокомпенсирующего слоя из обмотки шнуром из асбеста или кварцевой стеклоткани, размещенного между внутренней трубой и чехлом. (Патент РФ на полезную модель №63123, МПК H01L 35/02, опуб. 10.05.2006. Прототип)
Недостатком известного устройства является то, что выполнение термокомпенсирующего слоя в виде шнура достаточно трудоемко, крепление чехла на термокомпенсирующем слое недостаточно надежно, а применяемый для изготовления компенсирующего слоя асбест экологически не безопасен.
Задачей, решаемой полезной моделью является повышение надежности устройства и упрощение конструкции, его удешевление и экологическая безопасность.
Указанная задача решается тем, что в преобразователе термоэлектрическом, содержащем термочувствительный элемент, установленный в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, включающую внутреннюю трубу, цельный по всей длине защитной арматуры чехол и компенсатор в виде термокомпенсирующего слоя, расположенного в зазоре между чехлом и внутренней трубой, соединенной в верхней части с чехлом огнеупорной замазкой, термокомпенсирующий слой выполнен из уплотненного порошкообразного огнеупорного материала фракцией не более 0,5-0,6 мм, в котором размещен фиксирующий элемент в виде нескольких витков стальной проволоки, жестко закрепленных по периметру нижней части внутренней трубы, а чехол выполнен из графитсодержащего материала.
В качестве уплотненного порошкообразного материала использован мертель шамотный указанной фракции, огнеупорная замазка выполнена из карбидокремниевого цемента. Графитосодержащий материал может иметь в своем составе, окись алюминия.
Выполнение компенсирующего слоя из огнеупорного порошкообразного материала, фракцией не более 0,5-0,6 мм, позволяет перемещаться чехлу относительно внутренней трубы, так как материал компенсирующего слоя при высоких температурах остается не жестким, кроме того, держится чехол из графитосодержащего материала на внутренней трубе за счет сил трения между чехлом, порошкообразным материалом и внутренней трубой. При более крупной фракции огнеупорного порошкообразного материала, из которого выполнен компенсирующий слой, не происходит уплотнения, достаточного для надежного крепления чехла. В то же время, фиксирующий элемент в виде витков проволоки, жестко закрепленной на нижней части внутренней трубы, является дополнительным креплением чехла к внутренней трубе, а именно: при попытке соскальзывания чехла с внутренней трубы фиксирующий элемент, как поршень, будет выдавливать порошкообразный материал, что весьма затруднено ввиду его большой плотности и расположения фиксирующего элемента на нижней части внутренней трубы. В результате чего, чехол из графитосодержащего материала не подвергается разрушению и надежно закреплен. Материал чехла обладает высокой стойкостью к температуре и агрессивной среде, при содержании в составе окиси алюминия его огнеупорность еще более повышается. Огнеупорная замазка из карбидокремниевого цемента, соединяющая внутреннюю трубу и чехол, обладает склеивающим эффектом для графитосодержащего материала чехла.
Все это приводит к повышению надежности защиты термочувствительного элемента.
Техническим эффектом полезной модели повышение надежности защиты термочувствительного элемента и упрощение конструкции.
Одновременно достигается его удешевление и экологическая безопасность.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид термоэлектрического преобразователя в разрезе.
Преобразователь термоэлектрический состоит из термочувствительный элемента 1, установленного в заглушенную с одной стороны защитную арматуру, включающую внутреннюю трубу 2, чехол 3, выполненный из графитосодержащего материала, компенсатор 4 в виде термокомпенсирующего слоя из уплотненного порошкообразного огнеупорного материала фракцией не более 0,5-0,6 мм, расположенного в зазоре между внутренней трубой 2 и чехлом 3. В термокомпенсирующем слое из порошкообразного уплотненного материала размещен фиксирующий элемент 5 в виде нескольких витков стальной проволоки, жестко закрепленных по периметру нижней части внутренней трубы 2. Внутренняя труба 2 и чехол 3 соединены в верхней части огнеупорной замазкой 6, выполненной из огнеупорного карбидокремниевого цемента.
При установке преобразователя термоэлектрического на термометрируемый объект и погружении в расплав алюминия огнеупорный чехол 3 защищает от агрессивной среды термочувствительный элемент 1, который измеряет температуру в течение времени достаточного для обеспечения технологического процесса. При перепаде температуры термокомпенсирующий слой 4 позволяет делать микроперемещения (вследствие разного коэффициента теплового расширения) внутренней металлической трубы 2 относительно чехла 3 из графитосодержащего материала без разрушений последнего, при этом фиксирующий элемент 5 предотвращает соскальзывание чехла 3 с внутренней трубы 2. Огнеупорная замазка 6 из карбидокремниевого цемента предотвращает высыпание верхних слоев порошкообразного материала компенсирующего слоя из зазора между внутренней трубой 2 и чехлом 3. В графитосо держащий материал, из которого выполнен чехол, может входить окись алюминия. Внутренняя металлическая труба, может быть изготовлена, например, из стали 12Х18Н10Т.
Преобразователь термоэлектрический изготавливают следующим образом: во внутреннюю трубу 2 помещают термочувствительный элемент 1. На внутреннюю трубу 2 в нижней ее части по периметру приваривают фиксирующий элемент 5 в виде 1-3 витков стальной проволоки, например, из стали марки 12Х18Н10Т. Затем надевают с зазором относительно внутренней трубы чехол 3 из графитосодержащего материала и заполняют зазор термокомпенсирующим слоем из порошкообразного огнеупорного материала фракцией не более 0,5-0,6 мм, например, мертелем шамотным марки МШ 28 или МШ 31. Порошок засыпают на специальном стенде с одновременным уплотнением. Внутреннюю трубу 3 и чехол 4 в верхней части соединяют огнеупорной замазкой 6 из карбидокремниевого цемента, например марки SiC.
Конструкция преобразователя термоэлектрического была опробована на термопреобразователе ТХА-К.231. Предлагаемая конструкция преобразователя термоэлектрического позволяет производить замер температурных параметров расплавов алюминия и обеспечивает надежность защиты термочувствительного элемента.