Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред

Авторы патента:

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована для измерения температуры термометрируемых сред, в частности жидких расплавов алюминия или криолита, в плавильных печах, ковшах и других агрегатах. Полезная модель направлена на создание термоэлектрического преобразователя с низким термическим сопротивлением, приводящим к повышению количества замеров температуры термометрируемых сред, а именно жидких расплавов алюминия или криолита, одним датчиком температуры. Технический результат достигается тем, что термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред изготовлен из кабельной термопары, рабочая часть которой, имеющая размер наружного диаметра не более 2 мм, помещена в защитный наконечник, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления, при этом защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части кабельной термопары, толщина же стенки защитного наконечника имеет размер не более 0,9 мм, и дополнительно, его - - защитного наконечника, наружная поверхность покрыта защитным материалом. 1 нз. п. ф-лы, 1 илл.

Известна конструкция термоэлектрических преобразователей КТХА 02.08, КТНН 02.08, производства ООО «ПК «Тесей» /Каталог продукции ООО «ПК «Тесей», май 2006, с.1-58/. Термопреобразователь изготавливается из термопарного кабеля с минеральной изоляцией КТМС диаметром 2 или 3 мм. Защитный наконечник длиной около 300 мм изготовлен из трубы 13×2.5 и имеет узел крепления к измерительной штанге. Торцевая часть преобразователя выполнена с утончением до диаметра 8 мм. Указанные преобразователи термоэлектрические предназначены для кратковременного измерения температуры расплавленного электролита в ваннах электролизеров. Недостатком термопреобразователей типа 02.08 является ограниченное количество возможных замеров, связанное с длительностью одного замера обусловленного массой наконечника.

Известен термоэлектрический преобразователь для измерения температуры методом кратковременного погружения в термометрируемую среду, принятый в качестве прототипа, изготовленный из кабельной термопары, рабочая часть которой помещена в защитный наконечник, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге, при этом, кабельная термопара имеет номинальный размер наружного диаметра рабочей части от 1 мм до 2 мм, а защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части термопары, причем толщина стенки защитного стержня имеет размер от 1 мм до 2 мм (Патент RU 66040). Недостатком данного термоэлектрического преобразователя является высокое термическое сопротивление из-за большого диаметра рабочей части кабельной термопары, большой толщины стенки защитного стержня и т.д.

Задачей полезной модели является создание термоэлектрического преобразователя с низким термическим сопротивлением, приводящим к повышению количества замеров температуры термометрируемых сред, а именно жидких расплавов алюминия или криолита.

Достигается это тем, что термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред изготовлен из кабельной термопары, рабочая часть которой, имеющая размер наружного диаметра не более 2 мм, помещена в защитный наконечник, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления, при этом защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части кабельной термопары, толщина же стенки защитного наконечника имеет размер не более 0,9 мм, и дополнительно, его - защитного наконечника, наружная поверхность покрыта защитным материалом.

Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред (жидких расплавов алюминия или криолита) поясняется рисунком, где на фиг. изображен его общий вид, при этом: кабельная термопара - 1, рабочая часть - 2, защитный наконечник - 3, защитный материал - 4, узел крепления - 5.

Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред, а именно жидких расплавов алюминия и криолита имеет следующие особенности изготовления. Рабочая часть 2, с наружным диаметром не более 2 мм, кабельной термопары 1, помещалась в защитный наконечник 3, далее, для компенсации зазора между рабочей частью 2 кабельной термопары 1 и защитным наконечником 3, он (защитный наконечник 3) обжимался или прокатывался совместно со вставленной в него рабочей частью 2 кабельной термопары 1. Далее защитным материалом (нитрид бора, оксид алюминия и т.д.) 4, методом плазменного напыления, покрывали защитный наконечник 3, что позволило уменьшить толщину стенки самого защитного наконечника 3, имеющего размер не более 0,9 мм (без защитного материала), а также уменьшение диаметра рабочей части 2 кабельной термопары 1, имеющего размер от 2 мм и значительно ниже, даже менее 1 мм, то есть 0,9 мм и еще ниже. Все это (уменьшение толщины стенки защитного наконечника 3, наружного диаметра рабочей части 2 кабельной термопары 1), в свою очередь привело к снижению термического сопротивления, а значит и инерционности термоэлектрического преобразователя, без снижения его измерительного ресурса, что позволило значительно сократить время одного замера температуры, а значит увеличить количество измерений температуры термометрируемых сред одним лишь термоэлектрическим преобразователем, в частности жидких расплавов алюминия и криолита. В термоэлектрическом преобразователе для измерения температуры термометрируемых сред использовалась кабельная термопара 1 с минеральной изоляцией, узел крепления 5 к прибору измерения температуры электролита и ликвидуса «МИТЭЛИК».

Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред, а именно жидких расплавов алюминия и криолита работает следующим образом: термоэлектрический преобразователь при помощи узла крепления 5 присоединяют к измерительному прибору, и погружают защитный наконечник 3 в термометрируемую среду (жидкий расплав алюминия или криолита) так, чтобы кабель термопары 1 не имел контакта с термометрируемой средой., при этом измерительный прибор автоматически запоминал максимальное значение температуры, достигнутое в процессе замера.

Данные сравнительных испытаний заявленного термоэлектрического преобразователя и прототипа (Патент RU 66040) с термометрируемой средой - расплавленный электролит с температурой 950÷1100°С: время измерения (в секундах): заявленный термоэлектрический преобразователь - 3÷4, прототип - 5÷6; количество циклов измерений: заявленный термоэлектрический преобразователь - 1400÷1500, прототип - 1000÷1200.

Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред, а именно жидких расплавов металлов найдет широкое применение в черной и цветной металлургии и других областях промышленной деятельности человека, где требуется частый контроль температуры методом кратковременного погружения его в термометрируемую среду какого-либо иного технологического процесса.

Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры термометрируемых сред, содержащий кабельную термопару, рабочая часть которой помещена в защитный наконечник, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления, защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части кабельной термопары, отличающийся тем, что кабельная термопара имеет размер наружного диаметра рабочей части не более 2 мм, а толщина стенки защитного наконечника имеет размер не более 0,9 мм и дополнительно его - защитного наконечника - наружная поверхность покрыта защитным материалом.