Устройство для измерения температуры

Устройство относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля температуры сред в результате теплообмена и массообмена, либо при их переходе из одного агрегатного состояние в другое при испытаниях и эксплуатации энергетических агрегатов. Устройство содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, выполненных по типу термопарного кабеля, каждый из которых выполнен с термоэлектродами, выводами термоэлектродов и рабочим спаем. Устройство имеет корпус для подвода термоэлектродов и их защиты от воздействия измеряемой среды, выполненный в виде гильзы с заглушкой на конце для герметизации и расположенными внутри термопарными кабелями. Корпус имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце. Причем термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай герметично закреплен в бобышке. Техническая задача - обеспечение возможности одновременного измерения температуры в любом количестве точек, расположенных по высоте сосуда. 1 н.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 3 фиг., 1 табл.

Устройство относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля температуры сред в результате теплообмена и массообмена, либо при их переходе из одного агрегатного состояние в другое при испытаниях и эксплуатации энергетических агрегатов.

Известны датчики температуры, содержащие термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов. (ГОСТ 23847-79 «Преобразователи термоэлектрические кабельные», с.3).

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный элемент, выполненный в виде термопары из термопарного кабеля или кабельного термометра сопротивления, установленных в защитный термостойкий чехол, из, например, чугуна, причем защитный чехол, термопара или термометр сопротивления связаны посредством литья. [Патент RU 99161, МПК G01K 1/00, G01K 7/02, от 18.06.2010, опубл. 10.11.2010, вариант 2].

Наиболее близким к предлагаемому является датчик температуры, содержащий кабельный термоэлектрический преобразователь с хромель-алюмелевыми термоэлектродами и рабочим спаем, соединительную втулку, выводы термоэлектродов. Датчик снабжен корпусом, внутри которого расположен термопарный кабель с малым диаметром жил, имеющий два одинаковых рабочих спая, рабочий конец термопреобразователя имеет заглушку для герметизации, фланцем для крепления, соединенным с корпусом с помощью сварки, головкой, приваренной к фланцу, выполненной в виде цилиндра, заполненного электроизоляционным материалом, с крышкой, центральная ее часть выступает наружу и имеет по центру сквозной канал, а внутри головки расположены термоэлектроды термопарного кабеля с малым диаметром жил, соединенные с помощью сварки с соответствующими термоэлектродами термопарного кабеля большего диаметра жил. Термопарный кабель имеет четыре жилы - две алюмелевые и две хромелевые. Кроме того датчик имеет две обжимные втулки, одна из которых расположена за соединительной втулкой, другая - в месте крепления выводов, выводы выполнены в виде проводов с металлической оплеткой и имеющие на концах четыре наконечника для подключения к вторичной аппаратуре. [Патент RU 65221, МПК G01K 7/12, G01R 19/03 от 27.03.2007, опубл. 27.07.2007, вариант 1].

Общим недостатком известных устройств является невозможность одновременного измерения температуры при испытаниях и эксплуатации энергетических агрегатов в нескольких точках, расположенных по высоте сосуда.

Техническая задача - обеспечение возможности одновременного измерения температуры в любом количестве точек, расположенных по высоте сосуда.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, выполненных по типу термопарного кабеля, каждый из которых выполнен с термоэлектродами, выводами термоэлектродов и рабочим спаем. Устройство имеет корпус для подвода термоэлектродов и их защиты от воздействия измеряемой среды, выполненный в виде гильзы с заглушкой на конце для герметизации и расположенными внутри термопарными кабелями. Корпус имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце. Причем термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай герметично закреплен в бобышке.

В зависимости от температур использования предлагаемого устройства кабельный термоэлектрический преобразователь имеет различные виды термоэлектродов. При температуре до 300 С кабельный термоэлектрический преобразователь может быть выполнен как с хромель-алюмелевыми, так и с хромель-копелевыми термоэлектродами. При температурах до 800°С может быть использован термопарный кабель с материалом электродов: хромель-алюмель.

Рабочий спай может быть герметично закреплен в бобышке путем зачеканивания или путем склеивания высокотемпературным клеем.

Для удобства установки в энергетических агрегатах к корпусу может быть приварена монтажная часть. Монтажная часть может иметь форму перевернутого усеченного конуса со сквозным отверстием, проделанным по оси и равным внутреннему диаметру корпуса, причем диаметр верхней плоскости усеченного конуса больше диаметра отверстия, в которое планируется установить устройство.

Сравнение предлагаемого решения с прототипом позволяет выявить ниже перечисленные отличительные признаки.

Устройство содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, корпус устройства имеет не менее чем два отверстия, к каждому из отверстий дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце, термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай термоэлектрического преобразователя герметично закреплен в бобышке.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленная совокупность признаков характеризует новое конструкторское решение, ранее не известное из уровня техники, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».

Предлагаемое устройство для измерения температуры может быть изготовлено с использованием известных в технике деталей и технологий. Возможность промышленного использования заявленного устройства позволяет сделать вывод о соответствие критерию «промышленная применимость».

Заявленное устройство иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг.1 - общий вид устройства для измерения температуры в разрезе.

Фиг.2, 3 - рабочие концы кабельных термоэлектрических преобразователей (выносные элементы на фиг.1 - А и Б соответственно).

Заявленное устройство для измерения температуры (фиг.1) содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, выполненных по типу термопарного кабеля, с выводами термоэлектродов 1, 2 и 15, 16.

Для подвода термоэлектродов и их защиты от воздействия измеряемой среды устройство содержит корпус 3, выполненный в виде гильзы с заглушкой 4 на конце для геметизации и расположенными внутри термопарными кабелями 5 и 6.

Корпус 3 устройства имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварены бобышки 7, 8 с заглушками 13, 14 на конце. Причем термопарные кабели 5 и 6, расположенные внутри корпуса 3, протянуты через отверстия в корпусе 3.

Для удобства установки в энергетических агрегатах к корпусу может быть приварена монтажная часть 9.

На фиг.2, 3 представлены изображения рабочих концов кабельных термоэлектрических преобразователей с термоэлектродами 10, 11 и 17, 18 и рабочими спаями 12 и 19 соответственно. Причем рабочие спаи 12 и 19 герметично закреплены в бобышках 7 и 8 соответственно.

Принцип работы устройства основан на возникновении термоэлектродвижущей силы при разности температур на рабочих спаях 12, 19 и выводах термоэлектродов 1, 2 и 15, 16 соответственно. При нагревании рабочих спаев 12, 19 на выводах термоэлектродов 1, 2 и 15, 16 возникает напряжение, пропорциональное температуре рабочей среды в месте, где расположены рабочие спаи 12, 19.

Заявляемое устройство для измерения температуры было апробировано в термосифоне кессонированного газохода 2 за отражательной печью металлургического цеха ОАО «Святогор» (г.Красноуральск, Свердловская область).

С использованием заявляемого устройства были проведены измерения температуры в трех точках, расположенных на центральной оси термосифона, на расстоянии 1200 мм., 3000 мм. и 4700 мм. от места крепления монтажной части. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Результаты подтвердили возможность использования заявляемого устройства для одновременного измерения температуры в любом количестве точек, расположенных по высоте сосуда. Что позволяет повысить точность измерения температуры не менее чем на 1,5%, безопасность при эксплуатации энергетических агрегатов за счет контроля над превышением допустимого значения температуры, а также появилась возможность мониторинга изменения температуры по высоте сосуда энергетических агрегатов в зависимости от тепловых нагрузок.

Таблица 1
измерения	Время измерения, ЧЧ:ММ	Точка 1 (1200 мм.)	Точка 2 (3000 мм.)	Точка 3 (4700 мм.)
1	00:32	219,8	219,9	232,6
2	00:33	220,0	219,9	232,7
3	00:34	219,9	219,9	232,7
4	00:43	220,0	220,0	233,4
5	00:44	220,0	220,0	233,7
6	00:45	220,0	220,0	233,3
7	12:38	225,5	225,5	225,4
8	12:39	226,0	226,0	224,7
9	12:40	227,0	226,9	224,3
10	13:51	236,7	236,5	222,6
11	13:52	236,8	236,6	221,8
12	13:53	236,6	236,4	220,4

1. Устройство для измерения температуры, содержащее кабельный термоэлектрический преобразователь с термоэлектродами, выводами термоэлектродов и рабочим спаем, корпус, выполненный в виде гильзы с заглушкой на конце и расположенным внутри термопарным кабелем, отличающееся тем, что содержит не менее двух кабельных термоэлектрических преобразователей, а корпус имеет не менее чем два отверстия, к каждому из которых дополнительно герметично приварена бобышка с заглушкой на конце, причем термопарные кабели, расположенные внутри корпуса, протянуты через отверстия в корпусе, так что каждый рабочий спай герметично закреплен в бобышке.

2. Устройство для измерения температуры по п.1, отличающееся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с хромель-алюмелевыми термоэлектродами.

3. Устройство для измерения температуры по п.1, отличающееся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с хромель-копелевыми термоэлектродами.

4. Устройство для измерения температуры по п.1, отличающееся тем, что рабочий спай закреплен в бобышке путем зачеканивания.

5. Устройство для измерения температуры по п.1, отличающееся тем, что рабочий спай закреплен в бобышке путем склеивания высокотемпературным клеем.