Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в качестве первичного измерительного преобразователя заданного значения температуры. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, содержащий магнитопровод с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода расположена обмотка (обмотки) и магнитопроводящий индуктор или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установленный по внешней цилиндрической поверхности соосно магнитопроводу, причем магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмоток вставку, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например, радиальный, отличающийся тем, что магнитопроводящий индуктор выполнен не менее, чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков, выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора, с заданной точкой Кюри контроля температуры, установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки, н.з.п.ф., 4 з.п.ф., 11 Фиг.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в качестве первичного измерительного преобразователя заданного значения температуры.

Известен сигнализатор температуры [Патент РФ 90197 RU, МПК G01K 7/38], содержащий корпус, разделенный теплоизолирующей прокладкой на две полости, в одной из которых закреплен геркон (магнитоуправляемый контакт), а в другой - термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри и постоянный магнит, корпус выполнен из теплопроводного немагнитного материала, на дне корпуса закреплен постоянный магнит, на полюса которого неподвижно установлены в качестве термочувствительного элемента и магнитопровода полюсные наконечники, направленные в сторону геркона и выполненные из феррита с заданной точкой Кюри, например марки 3000 НМ с точкой Кюри 140°C, взаимодействующие магнитным потоком с контактной системой геркона при температуре ниже точки Кюри.

Недостатком известного устройства является наличие подвижных элементов, что снижает ресурс и точность фиксации заданного значения температуры.

Известен сигнализатор температуры [Патент РФ 85645 RU, МПК G01K 7/38], содержащий теплопроводный корпус, термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, постоянный магнит и контактную систему, например в виде микропереключателя или геркона, термочувствительный элемент выполнен в виде полого цилиндра из феррита и закреплен торцом на дне теплопроводного корпуса, на другой торец цилиндра свободно установлен постоянный магнит, внутри цилиндра помещена пружина с опорой на постоянный магнит, а над магнитом закреплена контактная система, взаимодействующая с магнитом при температуре феррита выше точки Кюри.

Недостатком известного устройства является наличие подвижных элементов, что снижает ресурс и точность фиксации заданного значения температуры.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, к заявленному техническому решению по совокупности совпадающих признаков, выбранный заявителем в качестве прототипа, является индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь положения [Патент РФ 95103 RU, МПК G01B 7/14], содержащий магнитопровод, в полости которого расположена обмотка (обмотки), и перемещающийся индуктор имеющий хотя бы один магнитопроводящий участок и установлен по внешней цилиндрической поверхности соосно магнитопроводу, причем магнитопровод выполнен в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмотки вставку, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный.

Недостатком известного устройства является невозможность определения заданного значения температуры.

Целью заявляемой полезной модели является повышение точности контроля заданного значения температуры.

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, содержащий магнитопровод с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода расположена обмотка (обмотки), и магнитопроводящий индуктор или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установленный по внешней цилиндрической поверхности соосно магнитопроводу, причем магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмоток вставку, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный, характеризующийся тем, что магнитопроводящий индуктор выполнен не менее чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора, с заданной точкой Кюри контроля температуры, установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки, индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, характеризующийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из метатитаната бария с точкой Кюри +100°C, индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, характеризующийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из гадолиния с точкой Кюри +16°C, индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, характеризующийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из сплава Гейслера (61% Cu, 26% Mn, 13% Al) с точкой Кюри +330°C, индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, характеризующийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из MnP с точкой Кюри +25°C.

Цель достигается тем, что индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры содержит магнитопровод с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода расположена обмотка (обмотки), и магнитопроводящий индуктор или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установленный по внешней цилиндрической поверхности соосно магнитопроводу, причем магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмоток вставку, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный, при этом магнитопроводящий индуктор выполнен не менее чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора, с заданной точкой Кюри контроля температуры, установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки.

Как вариант исполнения, возможно, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из метатитаната бария с точкой Кюри +100°C.

Как вариант исполнения, возможно, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из гадолиния с точкой Кюри +16°C.

Как вариант исполнения, возможно, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из сплава Гейслера (61% Cu, 26% Mn, 13% Al) с точкой Кюри +330°C.

Как вариант исполнения, возможно, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из MnP с точкой Кюри +25°C.

Магнитопроводящий участок индуктора выполненный из материала с заданной точкой Кюри, позволяет точно фиксировать переход температуры контролируемого объекта через точку Кюри. Перемещающийся индуктор позволяет задавать контролируемую температуру путем введения в зону, перекрытую электропроводящей немагнитопроводящей вставкой, магнитопроводящего участка с требуемой точкой Кюри.

При различных вариантах исполнения индуктивный чувствительный элемент посредством теплопроводящего индуктора, связанного с контролируемым объектом, обеспечивает получение информации о нахождении температуры контролируемого объекта в заданной области.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг. 1, фиг. 2 приведен первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры в объеме независимого пункта 1 формулы полезной модели. На фиг. 3, фиг. 4 приведена конструкция электропроводящей диамагнитной вставки. На фиг. 5 и фиг. 6 раскрыты варианты конструкции индуктора. На фиг. 7 - фиг. 11 приведены электрические схемы измерительных цепей в зависимости от температуры индуктора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Чувствительный элемент на фиг. 1 индуктивного (трансформаторного) первичного измерительного преобразователя заданного значения температуры содержит магнитопровод 2 с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода 2 расположена обмотка 4. Магнитопроводящий индуктор 1 или немагнитопроводящий теплопроводящий индуктор 1, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установлен в отверстии соосно магнитопроводу 2. Магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему, через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмотки 4 вставку 3, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный. Магнитопроводящий индуктор 1 выполнен не менее чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри или немагнитопроводящий индуктор 1, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора 1, с заданной точкой Кюри контроля температуры, установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки 3.

Чувствительный элемент на фиг. 2 трансформаторного первичного измерительного преобразователя заданного значения температуры содержит магнитопровод 2 с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода 2 расположена первичная обмотка 4 и вторичная обмотка 5. Магнитопроводящий индуктор 1 или немагнитопроводящий теплопроводящего индуктор 1, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установлен в отверстии соосно магнитопроводу 2. Магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему, через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмотки 4 вставку 3, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный. Магнитопроводящий индуктор 1 выполнен не менее чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри или немагнитопроводящий индуктор 1, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора 1, с заданной точкой Кюри контроля температуры, установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки 3.

Индуктор 1 на фиг. 5 содержит магнитопроводящие участки 6 с заданными точками Кюри.

Индуктор 1 на фиг. 6 представляет собой немагнитопроводящий теплопроводящий стержень 7, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящие участки 6 с заданной заданными точками Кюри.

Чувствительный элемент индуктивного типа на фиг. 1 работает следующим образом.

При подаче на обмотки 4 чувствительного элемента гармонического или импульсного сигнала, когда в зоне диамагнитной электропроводящей вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре выше точки Кюри, магнитный поток обмотки 4 наводит ЭДС в диамагнитной электропроводящей вставке 3. Электрическая схема измерительной цепи представлена на фиг. 7, где 9 - образцовое сопротивление, 10 - индуктивность диамагнитной электропроводящей вставки 3; 11 - внутреннее электрическое сопротивление вставки 3 (R~0). Таким образом, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре выше точки Кюри, обмотка 4 чувствительного элемента и диамагнитная вставка 3 работают как трансформаторы в режиме короткого замыкания. В таком режиме практически вся энергия магнитного поля обмотки 4 передается на электропроводящую диамагнитную вставку 3, где преобразуется в токи Фуко. При этом индуктивность обмотки 4 L ₀₁ стремиться к нулю. Ее комплексное сопротивление Z ₀₁ равно Z₀₁=jL₀₁+r, (где - частота напряжения питания; r - активное сопротивление обмоток), которое так же мало. Такой режим работы чувствительного элемента можно заменить схемой, которая представлена на фиг. 8. В которой сопротивление элемента 12 эквивалентно параллельному включению активного сопротивления обмотки 4 и внутреннего сопротивления диамагнитной электропроводящей вставки 3. Таким образом, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре выше точки Кюри, комплексное сопротивление чувствительного элемента мало, а следовательно и падение напряжения на нем также имеет небольшое значение.

При понижении температуры индуктора 1, связанного с контролируемым объектом, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре ниже точки Кюри, основная часть магнитного потока замыкается через индуктор 1, внешний контур чашкообразного магнитопровода 2, внутренний контур чашкообразного магнитопровода, магнитопроводящий фланец второго магнитопровода и термомагнитный участок 6 индуктора 1. Эквивалентная схема такого режима работы представлена на фиг. 9. При этом суммарный магнитный поток резко уменьшается, потери энергии также уменьшаются и ими можно пренебречь. Сопротивление чувствительного элемента становится равным

В данном случае L₂ много больше, чем L₁, а, следовательно, Z₀₂ много больше, чем Z₀₁, что соответствует большему падению напряжения на чувствительном элементе, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре ниже точки Кюри.

Таким образом, контролируя падение напряжения на чувствительном элементе, например, с помощью делителя напряжения на индуктивном и резистивном элементах, можно получать однозначную информацию о том, в какой заданной зоне температур находится термомагнитный участок 6 индуктора 1.

Чувствительный элемент трансформаторного типа на фиг. 2 работает следующим образом.

При подаче на первичные обмотки 4 чувствительного элемента гармонического или импульсного сигнала, когда в зоне диамагнитной электропроводящей вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре выше точки Кюри, магнитный поток обмотки 4 наводит ЭДС в диамагнитной электропроводящей вставке 3, при этом практически вся энергия магнитного поля обмотки 4 трансформируется в диамагнитную электропроводящую вставку 3, где преобразуется в токи Фуко. Электрическая схема измерительной цепи представлена на фиг. 10, где 10 - индуктивность диамагнитной электропроводящей вставки 3; 11 - внутреннее электрическое сопротивление вставки 3 (R~0). Таким образом, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре выше точки Кюри, обмотка 4 чувствительного элемента и диамагнитная вставка 3 работают как трансформатор в режиме короткого замыкания. При этом ЭДС индукции, наводимая во вторичной обмотке 5 мала.

При понижении температуры теплопроводящего индуктора 1, связанного с контролируемым объектом, когда в зоне диамагнитной вставки 3 находится термомагнитный участок 6 индуктора 1 при температуре ниже точки Кюри, основная часть магнитного потока замыкается через индуктор 1, внешний контур чашкообразного магнитопровода, внутренний контур чашкообразного магнитопровода, магнитопроводящий фланец второго магнитопровода и термомагнитный участок индуктора 1. Диамагнитная вставка 3 шунтируется индуктором 1, т.е. магнитный поток замыкается не на диэлектрическую диамагнитную вставку 3, а через термомагнитный участок 6 индуктора 1. Электрическая схема измерительной цепи представлена на фиг. 11. При этом потери энергии резко уменьшаются, а ЭДС индукции, наводимая во вторичной обмотке 5, увеличивается.

Таким образом, контролируя напряжение, наводимое во вторичной обмотке 5 чувствительного элемента, можно получать однозначную информацию о том, в какой заданной зоне температур находится термомагнитный участок 6 индуктора 1.

Изменяя положение индуктора 1, имеющего несколько термомагнитных участков 6 с требуемыми точками Кюри, путем введения одного из них в зону электропроводящей немагнитопроводящей вставки 3, задают зону контролируемой температуры.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:

- средство, выполняющее заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в измерительной технике;

- для заявленной полезной модели в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте формулы, подтверждена возможность ее осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию промышленная применимость.

1. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры, содержащий магнитопровод с торцевым осевым отверстием, выполненный в форме чашкообразного магнитопровода Ш-образного сечения, установленного внутренней полостью к магнитопроводу, содержащему ферромагнитный фланец, в полости магнитопровода расположена обмотка (обмотки), и магнитопроводящий индуктор или немагнитопроводящий индуктор, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности магнитопроводящий участок, установленный по внешней цилиндрической поверхности соосно с магнитопроводом, причем магнитопроводы по внутреннему контуру сопрягаются непосредственно, а по внешнему через кольцеобразную электропроводящую немагнитопроводящую перекрывающую магнитные потоки магнитопроводов и обмоток вставку, имеющую хотя бы один сквозной разрез, например радиальный, отличающийся тем, что магнитопроводящий индуктор выполнен не менее чем из двух магнитопроводящих участков из материалов с заданными точками Кюри, или немагнитопроводящий индуктор имеет на внутренней цилиндрической поверхности не менее двух магнитопроводящих участков, выполненных из материалов с заданными точками Кюри, причем один из магнитопроводящих участков индуктора с заданной точкой Кюри контроля температуры установлен в зоне электропроводящей диамагнитной вставки.

2. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из метатитаната бария с точкой Кюри +100°C.

3. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из гадолиния с точкой Кюри +16°C.

4. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из сплава Гейслера (61% Cu, 26% Mn, 13% Al) с точкой Кюри +330°C.

5. Индуктивный (трансформаторный) первичный измерительный преобразователь заданного значения температуры по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы один из магнитопроводящих участков индуктора выполнен из MnP с точкой Кюри +25°C.

РИСУНКИ