Термопреобразователь

Заявляемый в качестве полезной модели термопреобразователь относится к измерительной технике и служит для измерения температуры рабочих сред в энергетических установках, характеризующихся высокими температурами, давлением и вибрацией.
Известен термопреобразователь разборный унифицированный, состоящий из 3-х отдельных блоков: термометрической вставки с коммутационной колодкой, защитной гильзы, наружной части с защитной головкой (Заявка на изобретение RU №93041644 по кл. G01K 1/08, опубликована 27.05.1996 г). Геометрические параметры блоков путем комбинаций позволяют увеличить число типоразмеров термопреобразователей без увеличения номенклатуры элементов конструкции.
Недостатком известного термопреобразователя является ограничение его использования в средах с повышенным давлением, вибрацией и в агрессивных средах, т.к. разборность защитных элементов и негерметичность соединения термовставки с корпусом обуславливает возможность разгерметизации конструкции в случае повреждения монтажной части корпуса. Другим недостатком является отсутствие фиксации термовставки внутри корпуса, что не позволяет применять указанный термопреобразователь в условиях вибрации. Также применение разборной конструкции без применения материалов с высокой теплопроводностью приводит к увеличению показателя времени термической реакции.
Известен также термопреобразователь, содержащий чувствительный элемент, размещенный в корпусе, и средства подсоединения чувствительного элемента к измерительному блоку, которые помещены в металлорукав, соединенный посредством муфты с корпусом и снабженный резьбовой втулкой, установленной на жестко связанной с металлорукавом переходной трубке и выполненной с возможностью подсоединения к измерительному блоку (Описание к полезной модели RU №13700, опубликовано 10.05.2000 г).
Недостатком известного термопреобразователя также является наличие резьбового соединения между защитными элементами, что снижает его надежность при использовании в условиях повышенных давлений и агрессивных сред. Кроме того, отсутствие фиксации чувствительного элемента и средств его подсоединения к измерительному блоку внутри металлорукава может привести к контакту между ними и к увеличению времени термической реакции термопреобазователя.
Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому в качестве полезной модели термопреобразователю является датчик температуры, содержащий закрепляемый с помощью установочной головки корпус с наружной резьбой, закрытый в верхней части крышкой и соединенный в нижней части с металлической защитной гильзой, в которой закреплен термочувствительный элемент, при этом установочная головка, корпус и гильза выполнены в виде функционально последовательной цельной, полой внутри, металлической конструкции, и гильза выполнена с переменным по ее длине термосопротивлением - минимальным в месте съема теплопотока и максимальным - в месте отвода тепла к корпусу. (Описание к патенту на изобретение RU №2307330, опубликовано 27.09.2007 г.). Термочувствительный элемент и соединительные провода зафиксированы в корпусе теплопроводящим материалом в виде кварцевого песка и герметизирующим составом.
Недостатками термопреобразователя является сложность технологии изготовления термопреобразователя из-за необходимости заполнения внутренней полости сыпучим фиксатором и пастообразным герметизирующим составом. При этом отсутствие возможности контроля положения чувствительного элемента в полости гильзы вносит сложности в процесс унификации изделий, необходимой при серийном выпуске продукции.
Другим недостатком термопреобразователя является неразборность конструкции. В случае нарушения целостности погружаемой части корпуса возможен отказ чувствительного элемента и выход измеряемой среды через крышку прибора, что приведет к остановке контролируемого оборудования и/или созданию аварийной ситуации. Извлечение термопреобразователя определяется и необходимостью проведения периодической поверки.
Технической задачей, решаемой при усовершенствовании конструкции термопреобразователя является увеличение степени безопасности, повышение унифицированности его элементов, обеспечение ремонтопригодности, а также обеспечение удобства проведения периодической поверки и монтажа.
Техническим результатом использования термопреобразователя является повышение надежности и безопасности при работе в энергетических установках.
Поставленная задача достигается тем, что в термопреобразователе, включающем цельный металлический полый внутри корпус с головкой, и расположенный в полости корпуса термочувствительный элемент, согласно полезной модели, термочувствительный элемент выполнен в виде извлекаемой термометрической вставки, заключенной в металлический чехол, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, жестко соединенный нагревостойким кабелем в металлической оболочке с электрическим соединителем, герметично закрепленным в головке, при этом термометрическая вставка дополнительно дистанционирована относительно стенок корпуса центрирующими цангами, закрепленными на металлической оболочке нагревостойкого кабеля.
Выполнение термочувствительного элемента в виде извлекаемой термометрической вставки, заключенной в металлический чехол, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, жестко соединенный нагревостойким кабелем в металлической оболочке с электрическим соединителем, закрепленным в головке, обеспечивает полную герметичность вставки, которая остается работоспособной даже при нарушении герметичности защитного корпуса, а также высокую скорость термической реакции. В случае повреждения наружного корпуса термопреобразователь, благодаря использованию герметичной термометрической вставки, выдерживает избыточное давление рабочей среды, не допускает выхода измеряемой среды за пределы установки, что обеспечивает повышение уровня безопасности и надежности при работе в энергетических установках. Термопреобразователь, в котором термометрическая вставка дистанционирована и закреплена в головке электрическим соединителем и дополнительно в корпусе центрирующими цангами, закрепленными на металлической оболочке нагревостойкого кабеля, обеспечивает возможность эксплуатации его в условиях вибрации, т.к. цанговый элемент обладает демпфирующими свойствами, и возможность извлечения для поверки или ремонта и/или замены термометрической вставки без демонтажа защитного корпуса из объекта измерения, что повышает возможность унифицированности элементов термопреобразователя.
Конструкция заявляемого в качестве полезной модели термопреобразователя поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема разборки термопреобразователя.
На фиг. 2 дан разрез термопреобразователя.
На фиг. 3 показан вариант исполнения термочувствительной вставки.
Термопреобразователь содержит корпус 1, жестко соединенный с головкой 2 при помощи сварки или резьбового соединения. В полости корпуса размещена термочувствительная вставка, выполненная в виде термочувствительного элемента 3, например проволочного платинового сопротивления, заключенного в выполненный из материала с высокой теплопроводностью металлический чехол 4, жестко соединенный с металлической оболочкой нагревостойкого кабеля 5, соединенного с электрическим соединителем 6, размещенным в полости головки 2 и герметично зафиксированным резьбовыми элементами 7 на ее торце фланцем 8 электрического соединителя с прокладкой 9. На поверхности металлической оболочки нагревостойкого кабеля 5 закреплен центрирующий цанговый элемент 10, который дополнительно дистанционирует термометрическую вставку относительно стенок корпуса, предохраняя термометрическую вставку от ударов о внутренние стенки корпуса. Для установки термопреобразователя в контролируемый объект (на чертежах не показан) на наружной поверхности корпуса сформирован монтажный узел в виде фланца 12 и контактирующего с ним штуцера 13 с наружной резьбой 14
Сборка термопреобразователя поясняется фиг. 1 и осуществляется следующим образом. Термочувствительный элемент 3 помещается в металлический чехол 4, который соединяется, например сваркой, с металлической оболочкой нагревостойкого кабеля 5, подключенного к электрическому соединителю 6. На наружной поверхности металлической оболочки нагревостойкого кабеля 5 устанавливают центрирующий цанговый элемент 10. На наружной поверхности корпуса между фланцем 12 и головкой 2 устанавливается штуцер 13. Термочувствительная вставка вводится в полость корпуса 1 и фиксируется на торце головки 2 при помощи резьбовых элементов 7. Термопреобразователь устанавливается в измерительный патрубок контролируемого объекта (на чертеже не показаны) и закрепляется в нем штуцером 13. Подключение термопреобразователя к измерительному блоку (на чертежах не показан) осуществляется посредством электрического соединителя 6.
Благодаря разборности термопреобразователя, обусловленной возможностью извлечения термометрической вставки, повышается его ремонтопригодность, обеспечивается возможность проведения периодической поверки без продолжительной остановки контролируемого объекта путем замены термометрической вставки на уже поверенную, а герметичное соединение последней с головкой корпуса, конструкцией головки и термостойкой уплотнительной прокладкой даже при нарушении герметичности монтажной части корпуса не допускает выхода измеряемой среды за пределы установки.