Датчик теплового потока
Полезная модель относится к теплотехнике, в частности, к датчикам теплового потока и может быть использована для измерения теплового потока на поверхности тела. Датчик теплового потока, установленный на основании 1 с возможностью контакта с источником теплового потока, включающий чувствительный элемент 3, снабжен полым корпусом 4 и теплоотводом 5, выполненным в виде стержня, один конец 6 которого выведен за пределы основания 1, чувствительный элемент 3 укреплен на торце другого конца 7 теплоотвода 5, который укреплен внутри полого корпуса 4, при этом в основании 1 выполнено отверстие 9 с возможностью установки в нем корпуса датчика; между теплоотводом 5 и чувствительным элементом 3 размещен слой 8 электроизолирующего материала; полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента 3 теплопроводным элементом 11; теплопроводный элемент 11 выполнен в виде пластины толщиной 0,01-1,0 мм; между чувствительным элементом 3 и теплопроводным элементом 11 размещен слой 10 электроизолирующего материала. Упрощается монтаж и замена датчика в условиях воздействия теплового потока без останова и расхолаживания энергетической установки, а также упрощается вывод электрических проводов от чувствительного элемента к измерительному прибору.
Полезная модель относится к теплотехнике, в частности, к датчикам теплового потока и может быть использована для измерения теплового потока на поверхности тела.
Известен датчик теплового потока, содержащий корпус с теплоизолированным измерительным элементом и канал для подвода охлаждающего газа; корпус выполнен в виде полого герметичного токосъемного цилиндра, внутри которого размещен измерительный элемент, SU 322651.
Недостатком этого датчика является сложность конструкции, в первую очередь системы тепловода; кроме того, значительное термическое сопротивление корпуса существенно снижает поле температуры в зоне измерения.
Известен также датчик теплового потока, установленный на основании в зоне измерения, включающий чувствительный элемент, ЕР 1223411, фиг.8.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком прототипа является необходимость размещения всех элементов датчика на поверхности основания, воспринимающей тепловой поток, вследствие чего затруднены монтаж и замена датчика в условиях воздействия теплового потока. Кроме того, затруднен вывод электрических проводов от чувствительного элемента через основание к измерительному прибору, поскольку выполнение в нем сквозных отверстий под провода нарушает герметичность основания и требует последующей герметизации.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение монтажа и замены датчика без останова и расхолаживания энергетической установки в условиях воздействия теплового потока на основание, а также упрощение вывода электрических проводов от чувствительного элемента к измерительному прибору.
Согласно полезной модели датчик теплового потока, установленный на основании с возможностью контакта с источником теплового потока, включающий чувствительный элемент, снабжен полым корпусом и теплоотводом, выполненным в виде стержня, один конец которого выведен за пределы основания, чувствительный элемент укреплен на торце другого конца теплоотвода, который укреплен внутри полого корпуса, при этом в основании выполнено отверстие с возможностью установки в нем корпуса датчика; между теплоотводом и чувствительным элементом размещен слой электроизолирующего материала; полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента теплопроводным элементом; теплопроводный элемент выполнен в виде пластины толщиной 0,01-1,0 мм; между чувствительным элементом и теплопроводным элементом размещен слой электроизолирующего материала.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез топки промышленного котла (В-В на фиг.2);
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - фрагмент Б на фиг.2.
Датчик теплового потока установлен на основании, которым в конкретном примере является плавник 1, укрепленный между экранными трубами 2 газоплотной топки промышленного котла. Датчик теплового потока содержит чувствительный элемент 3. В данном примере чувствительный элемент 3 представляет собой анизотропный материал в виде чередующихся слоев никеля и стали, соединенных диффузионной сваркой и расположенных под острым углом к направлению теплового потока. Датчик снабжен полым корпусом 4 с резьбой на наружной поверхности и теплоотводом 5, выполненным из меди марки M1. Один конец 6 теплоотвода 5 выведен за пределы плавника 1. Чувствительный элемент 3 укреплен на торце другого конца 7 теплоотвода 5 с помощью теплостойкого компаунда «ГАРАНТ», Россия. Теплоотвод 5 укреплен внутри полого корпуса 4 с помощью слоя 8 этого же компаунда. В плавнике 1 выполнено сквозное отверстие 9 с резьбой, соответствующей резьбе на наружной поверхности полого корпуса 4. Между теплоотводом 5 и чувствительным элементом 3 размещен слой 10 электроизолирующего материала, в частности, слюды. Полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента 3 теплопроводным элементом 11, в частности, пластиной из стали 12Х18Н9Т толщиной 0,1 мм. Между чувствительным элементом 3 и теплопроводным элементом 11 размещен слой 12 электроизолирующего материала, в частности, слюды.
Устройство работает следующим образом. Тепловой поток через теплопроводный элемент 11 и электроизолирующий слой 12 достигает поверхности чувствительного элемента 3, который генерирует электрический сигнал (термоэлектродвижущую силу). По электрическим проводам 13 сигнал поступает к измерительному прибору - милливольтметру. Измеряемое значение соответствует величине теплового потока. Электрические провода 13 проходят через слой 14 теплоизоляции и стенку 15 корпуса топки. Теплоотвод 5 обеспечивает отвод теплоты от чувствительного элемента 3, что уменьшает искажение поля температуры основания - плавника 1, и повышает точность измерения теплового потока. Слои 10 и 12 электроизолирующего материала - слюды, обеспечивают электроизоляцию чувствительного элемента 3 от металлических элементов датчика и обладают малым термическим сопротивлением.
Благодаря реализации признаков настоящей полезной модели существенно упрощается монтаж и замена датчика в условиях воздействия теплового потока при работе топки. Для замены датчика корпус 4 выворачивают из отверстия 9 в плавнике 1, в которое вворачивают новый датчик. При этом работа осуществляется с наружной стороны топки без останова и расхолаживания котла. Упрощается вывод электрических проводов от чувствительного элемента 3 к измерительному прибору, поскольку исключается необходимость выполнения отверстий в основании с их последующей герметизацией. Через стенку 15 корпуса топки электрические провода 13 могут быть выведены через любое отверстие без его герметизации.
Для изготовления устройства использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данная полезная модель соответствует критерию «Промышленная применимость».
1. Датчик теплового потока, установленный на основании с возможностью контакта с источником теплового потока, включающий чувствительный элемент, отличающийся тем, что снабжен полым корпусом и теплоотводом, выполненным в виде стержня, один конец которого выведен за пределы основания, чувствительный элемент укреплен на торце другого конца теплоотвода, который укреплен внутри полого корпуса, при этом в основании выполнено отверстие с возможностью установки в нем корпуса датчика.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что между теплоотводом и чувствительным элементом размещен слой электроизолирующего материала.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что полый корпус закрыт со стороны чувствительного элемента теплопроводным элементом.
4. Датчик по п.3, отличающийся тем, что теплопроводный элемент выполнен в виде пластины толщиной 0,01-1,0 мм.
5. Датчик по п.3, отличающийся тем, что между чувствительным элементом и теплопроводным элементом размещен слой электроизолирующего материала.
