Термоэлектрический преобразователь

Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при создании вольфрам-рениевых термоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения температур в углеродсодержащих или окислительных средах, в том числе в присутствии соединений серы. Предложен термоэлектрический преобразователь, состоящий из двух вольфрам-рениевых термоэлектродов, соединенных на одном конце, изолированных друг от друга по всей длине и помещенных в защитный чехол, выполненный из вакуум-плотного материала в виде детали с глухим отверстием, так, что несоединенные концы термоэлектродов находятся вне чехла. Отличительной особенностью заявленной полезной модели является то, что защитный чехол заполнен инертным газом и герметично закрыт пробкой и соединен с монтажной арматурой в месте вывода термоэлектродов из защитного чехла, причем монтажная арматура надета на защитный чехол с зазором, в который помещен теплоизолирующий, термостойкий материал. Технический результат - увеличение ресурса и повышение надежности.

Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при создании вольфрам-рениевых термоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения температур в окислительных или углеродсодержащих средах, в том числе в присутствии соединений серы.

Известна конструкция термоэлектрического преобразователя, состоящего из двух вольфрам-рениевых электродов, соединенных на одном конце и изолированных друг от друга по всей длине кварцевым стеклом в виде стержня, образовавшегося после расплавления кварцевых бус, надетых на электроды и кварцевого боя помещенного в защитный чехол, выполненный из вакуум-плотного материала. Защитный чехол выполнен в виде детали с глухим отверстием, а несоединенные концы термоэлектродов выведены из чехла. Известная конструкция весьма проста, легка в сборке и обладает хорошими метрологическими характеристиками. /Управление высокотемпературными процессами с помощью ЭВМ, Л., Стройиздат, 1983, с.62-65/ Однако срок службы известного термоэлектрического преобразователя в диапазоне 1750-1850°С недостаточен и составляет 90-120 часов. Указанный недостаток связан с испарением стекла, а также с появлением дополнительных температурных напряжений в защитном чехле в месте монтажа чехла на термометрируемом объекте, что зачастую приводит к механическому разрушению защитного чехла.

Авторы решали задачу по созданию термоэлектрического преобразователя с повышенным ресурсом. Для решения поставленной задачи предлагается термоэлектрический преобразователь, состоящий из двух вольфрам-

рениевых термоэлектродов, соединенных на одном конце, изолированных друг от друга по всей длине и помещенных в защитный чехол, выполненный из вакуум-плотного материала в виде детали с глухим отверстием, так, что несоединенные концы термоэлектродов находятся вне чехла. Отличительной особенностью заявляемого термоэлектрического преобразователя является то, что защитный чехол заполнен инертным газом и герметично закрыт пробкой и соединен с монтажной арматурой в месте вывода термоэлектродов из защитного чехла, причем монтажная арматура надета на защитный чехол с зазором, в который помещен теплоизолирующий, термостойкий материал.

Дополнительно предлагается защитный чехол выполнить из лейкосапфира или из кварцевого стекла.

Дополнительно предлагается пробку выполнить из материала с коэффициентом теплового расширения, численное значение которого находится в диапазоне между численными значениями коэффициента теплового расширения вольфрам-рениевого сплава и коэффициента теплового расширения материала чехла.

Дополнительно предлагается пробку выполнить из стекла с температурой размягчения от 500 до 1100°С, стеклокристаллического материала (ситалла) или из термостойкого клея-герметика.

Дополнительно предлагается термоэлектроды изолировать друг от друга посредством керамической трубки, которая может быть выполнена из лейкосапфира или корунда.

Теплоизолирующий, термостойкий материал может иметь волокнистую структуру, в качестве которой предлагается применить, например, минеральную вату или асбестовую ткань.

Также дополнительно предлагается теплоизолирующий, термостойкий материал выполнить из клея-герметика.

Заполнение защитного чехла инертным газом, герметизация его пробкой и соединение с монтажной арматурой в месте вывода термоэлектродов из защитного чехла, а также установка монтажной арматуры на защитный чехол

с зазором, в который помещен теплоизолирующий, термостойкий материал позволяют повысить ресурс работы термоэлектрического преобразователя. Указанные выше дополнительные технические решения повышают надежность устройства. Таким образом, достигается технический результат.

На прилагаемом чертеже представлена заявляемая полезная модель, где 1, 2- вольфрам-рениевые термоэлектроды, 3 - защитный чехол, 4 - пробка, 5 - монтажная арматура, 6 - теплоизолирующий, термостойкий материал, 7 - керамическая трубка, 8 - электроизоляционная втулка.

Устройство работает следующим образом. Термоэлектрический преобразователь размещают на термометрируемом объекте, закрепляя при помощи монтажного элемента 5 так, что защитный чехол 3 оказывается погруженным в измеряемую среду. При этом защитный чехол 3 размещают, как правило, вертикально. Термоэлектроды 1 и 2 подключают к вторичному измерительному прибору. При повышении температуры измеряемой среды на участке термоэлектродов 1 и 2, где имеется градиент температуры, возникает термоэлектродвижущая сила, которую регистрируют вторичным прибором. Величина термоэлектродвижущей силы однозначно коррелирует с температурой измеряемой среды. При этом защитный чехол 3 предохраняет термоэлектроды 1 и 2 от воздействия измеряемой среды, содержащей агрессивные вещества, например, кислород. Внутренний объем защитного чехла 3 заполнен инертным газом, что также позволяет предохранить термоэлектроды от окисления или «отравления» примесями. Пробка 4, с одной стороны, предотвращает попадание из окружающей среды во внутренний объем защитного чехла 3 различных примесей, влияющих на метрологические характеристики термопреобразователя, а с другой - предотвращает выход инертного газа из защитного чехла 3. То, что пробка 4 выполнена из материала с коэффициентом теплового расширения, численное значение которого находится в диапазоне между численными значениями коэффициента теплового расширения вольфрам-рениевого сплава и коэффициента теплового расширения материала чехла, позволяет надежно

герметизировать внутренний объем защитного чехла 3. В качестве инертного газа может быть использован гелий, аргон, азот. При воздействии высоких температур защитный чехол 3 линейно удлиняется, однако, благодаря тому, что монтажная арматура 5 надета на защитный чехол с зазором, в который помещен теплоизолирующий, термостойкий материал 6, защитный чехол 3 имеет некоторую степень свободы и не разрушается под воздействием термических напряжений. Двухканальная керамическая трубка 7 электроизолирует термоэлектроды 1 и 2 друг от друга, аналогичную функцию выполняют электроизоляционные втулки 8.

1. Термоэлектрический преобразователь, состоящий из двух вольфрам-рениевых термоэлектродов, соединенных на одном конце, изолированных друг от друга по всей длине и помещенных в защитный чехол, выполненный из вакуум-плотного материала в виде детали с глухим отверстием так, что несоединенные концы термоэлектродов находятся вне чехла, отличающийся тем, что защитный чехол заполнен инертным газом и герметично закрыт пробкой и соединен с монтажной арматурой в месте вывода термоэлектродов из защитного чехла, причем монтажная арматура надета на защитный чехол с зазором, в который помещен теплоизолирующий, термостойкий материал.

2. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что защитный чехол выполнен из лейкосапфира.

3. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что защитный чехол выполнен из кварцевого стекла.

4. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пробка выполнена из материала с коэффициентом теплового расширения, численное значение которого находится в диапазоне между численными значениями коэффициента теплового расширения вольфрам-рениевого сплава и коэффициента теплового расширения материала чехла.

5. Термоэлектрический преобразователь по п.4, отличающийся тем, что пробка выполнена из стекла с температурой размягчения от 500 до 1100°С.

6. Термоэлектрический преобразователь по п.4, отличающийся тем, что пробка выполнена из стеклокристаллического материала.

7. Термоэлектрический преобразователь по п.4, отличающийся тем, что пробка выполнена из термостойкого клея-герметика.

8. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что термоэлектроды изолированы друг от друга посредством керамической трубки.

9. Термоэлектрический преобразователь по п.8, отличающийся тем, что керамическая трубка выполнена из лейкосапфира.

10. Термоэлектрический преобразователь по п.8, отличающийся тем, что керамическая трубка выполнена из корунда.

11. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что теплоизолирующий, термостойкий материал имеет волокнистую структуру.

12. Термоэлектрический преобразователь по п.11, отличающийся тем, что в качестве теплоизолирующего, термостойкого материала с волокнистой структурой применена минеральная вата.

13. Термоэлектрический преобразователь по п.11, отличающийся тем, что в качестве теплоизолирующего, термостойкого материала с волокнистой структурой применена асбестовая ткань.

14. Термоэлектрический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что теплоизолирующий, термостойкий материал выполнен из клея-герметика.