Защитный чехол датчика измерения температуры

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована для контроля температуры жидких расплавов цветных металлов, например, алюминия, цинка, меди или олова, в плавильных печах, ковшах и других агрегатах. Предложен защитный чехол для датчика температуры, изготовленный из огнеупорного материала и выполненный в виде цилиндрического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге, отличающийся тем, что он выполнен из искусственного камня, полученного из композиционного материала «КОМСИЛИТ-СТС» или полученного из бетона следующего состава масс.%: Оксид кремния 3-40 Оксид железа (III) 0.9-1.5 Оксид кальция 0.5-4 Оксид алюминия остальное с толщиной стенки от 12 до 25 мм. 2 з.п. ф-лы, 1 илл, 1 табл.

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована для контроля температуры жидких расплавов цветных металлов, например, алюминия, цинка, меди или олова, в плавильных печах, ковшах и других агрегатах.

Известны защитные чехлы Sialon II, выпускаемый фирмой «ALUPRO International Inc.» /Рекламный проспект «ALUPRO International Inc. 2008, с.1÷2/, которые изготавливаются методом высокотемпературного прессования керамики (Al₂O₃+SiC). Указанные защитные чехлы могут быть использованы в металлургической промышленности, однако их использование осложнено высокой стоимостью. Кроме того, для монтажа защитного чехла к измерительной штанге датчика температуры требуется наличия специального узла крепления.

Известны защитные чехлы из карбида кремния, выпускаемые ГНЦ РФ ОНПП «Технология» /Интернет-сайт предприятия/, которые изготавливаются методом высокотемпературного спекания SiC. Недостатками таких чехлов являются низкая прочность, высокая стоимость и неудобство в обслуживании. Недостатки обусловлены следующим. При измерении температуры расплавов на поверхности образуется корка, состоящая из шихтовочных материалов и окислов металла. Корка налипает на материал чехла и происходит его разлом в зоне перехода «расплав»-«воздух» из-за налипшей массы окислов металла или от механического воздействия при их очистке.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкции защитных чехлов термоэлектрических преобразователей КТХА 01.19, КТНН 01.19, производства ООО «ПК «Тесей» /Каталог продукции ООО «ПК «Тесей», март 2008, с.1-42/.

Защитные чехлы термопреобразователей модификаций 01.19 изготавливаются из серого чугуна СЧ20.

Защитный чехол длиной 700÷1000 мм изготовлен из цилиндрической заготовки из серого чугуна СЧ20 диаметром 40÷60 мм и имеет глухое осевое отверстие диаметром 8÷20 мм и узел крепления для монтажа термопреобразователя. Глухой торец защитного чехла выполнен толщиной равной толщине стенке чехла. Указанные защитные чехлы преобразователей термоэлектрических предназначены для измерения температуры расплавленного металла в плавильных печах и миксерах. Данная конструкция принята за прототип.

Недостатками прототипа являются, с одной стороны, ограниченное время работы, а, с другой стороны, нарушение оптимального химического состава получаемого металла, связанное с растворимостью чугуна в расплавах металлов

Задачей полезной модели является создание защитного чехла термоэлектрического преобразователя, лишенного указанных недостатков.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении срока службы и в снижении вносимых в расплавленный металл примесей.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения поставленного технического результата предлагается защитный чехол для датчика температуры, изготовленный из огнеупорного материала и выполненный в виде цилиндрического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге. Отличительной особенностью заявляемого защитного чехла является то, что он выполнен из искусственного камня, полученного из композиционного материала «КОМСИЛИТ-СТС» или полученного из бетона следующего состава масс.%:

Оксид кремния 3-40

Оксид железа (III) 0.9-1.5

Оксид кальция 0.5-4

Оксид алюминия остальное с толщиной стенки от 12 до 25 мм.

Дополнительно предлагается внутреннее отверстие чехла армировать металлической трубой.

Также дополнительно предлагается на наружной поверхности металлической трубы неразъемно разместить, по меньшей мере, один конструктивный элемент, по высоте не превышающий по толщину камня.

На прилагаемом чертеже представлено заявляемое изделие, где 1 - цилиндрический стержень с глухим отверстием из искусственного камня, 2 - узел крепления к измерительной штанге, 3 - армирующая металлическая трубка, 4 - конструктивный элемент, повышающий сцепление армирующей трубки и цилиндрического стержня.

Изделие получают следующим образом. По первому варианту из материала «КОМСИЛИТ-СТС» представляющего собой расплав синтетической слюды на основе фторфлогопита получают заготовку необходимого наружного диаметра. Затем высверливают отверстие таким образом, чтобы толщина стенки находилась в пределах от 12 до 25 мм, получая цилиндрический стержень с глухим отверстием 1, монтируют на чехле узел крепления к измерительной штанге 2, в случае необходимости, устанавливают армирующую трубку 3 с конструктивными элементами 4.

По второму варианту готовят бетонную смесь с пониженным содержанием цемента, основной минеральный заполнитель - боксит. Смесь затворяют обычной водой и формуют заготовку необходимого наружного диаметра. Исходная прочность такого бетона ниже, чем у бетонов с высоким содержанием цемента, однако, они существенно упрочняются уже при низкотемпературной сушке, поэтому заготовку подвергают отжигу при температуре 600-800°С, когда в бетоне начинает образовываться керамическая связь. В дальнейшем поступают, как в случае с предыдущим вариантом.

Выполнение защитного чехла из материалов указанного химического состава и с указанными конструктивными элементами и их взаимным расположением позволяет значительно увеличить время нахождения чехла в расплаве металла за счет уменьшения растворимости материала чехла и увеличения механической прочности, а также снизить количество примесей, попадаемых в расплавленный металл.

Устройство (защитный чехол) работает следующим образом. Термоэлектрический преобразователь при помощи узла крепления 2 присоединяют к цилиндрическому стержню 1 и погружают защитный чехол в термометрируемую среду на 180÷240 секунд так, чтобы измерительная штанга термопреобразователя (на чертеже не показана) не имела контакта со расплавленной средой. Указанного времени достаточно для наступления теплового равновесия между рабочим спаем термопреобразователя и термометрируемой средой.

Данные сравнительных испытаний заявленного устройства и чугунных чехлов преобразователей термоэлектрических типа 01.19, приведены в таблице 1. Термометрируемая среда - расплавленный сплав АК7 с температурой 800÷850°С.

Таблица 1.
	Заявленное устройство	Чехол СЧ КТ 01.19
Измеряемая среда	Расплав алюминия, сплав АК7, АК21, АД31
Время работы	20÷40 дней	10÷30 дней.

1. Защитный чехол для датчика температуры, изготовленный из огнеупорного материала и выполненный в виде цилиндрического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге, отличающийся тем, что он выполнен из искусственного камня, полученного из композиционного материала «КОМСИЛИТ-СТС» или полученного из бетона следующего состава, мас.%:

с толщиной стенки от 12 до 25 мм.

2. Защитный чехол по п.1, отличающийся тем, что внутреннее отверстие чехла армировано металлической трубой.

3. Защитный чехол по п.2, отличающийся тем, что на наружной поверхности металлической трубы неразъемно размещен, по меньшей мере, один конструктивный элемент, по высоте не превышающий толщину камня.