СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА ДЛЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА И КОРПУС, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ Российский патент 2001 года по МПК G01K1/08 

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано при измерении температуры внутри объекта, в частности при измерении температуры внутри продуктов питания, преимущественно при термообработке продуктов, например при их копчении.

При использовании различного вида термодатчиков, предназначенных для измерения внутренней температуры различных объектов, их корпус обычно изготавливают в виде удлиненной трубки с заостренным концом (1).

Наиболее близким для заявленного способа является способ изготовления корпуса для термочувствительного элемента, включающий изготовление заострения на конце трубки, выполненной из теплопроводного материала и предназначенной для размещения внутри нее термочувствительного элемента, герметизацию заостренного конца трубки (2).

В этом способе используют острый наконечник, который вставляют в свободный конец трубки, тем самым герметизируя корпус. Корпус термочувствительного элемента предназначен для введения внутрь и измерения температуры внутри пищевого продукта.

Ограничениями способа являются: увеличенная трудоемкость изготовления, поскольку необходимо дополнительно изготавливать наконечник из материала, идентичного по характеристикам теплового расширения с трубкой; сложность и, как следствие, недостаточно высокое качество герметизации, так как герметизацию приходится осуществлять непосредственно внутри трубки; недостаточно высокие эксплуатационные характеристики получаемых корпусов, поскольку при проникновении внутрь объема продукта острого наконечника используется только угол прокалывания и при высокой плотности продукта необходимо изготавливать трубку с большим диаметром и толстыми стенками из высокопрочного материала, что может привести к разрушению материала пищевого продукта и к ухудшению его потребительских свойств.

Наиболее близким для заявленного корпуса термочувствительного элемента является устройство, содержащее трубку с заострением, выполненным на ее конце (3).

Это устройство предназначено для измерения температуры преимущественно медико-биологических объектов, поэтому заострение в нем выполнено в виде медицинской иглы, у которой стенка трубки подрезана на конце под углом к продольной оси трубки. Для герметизации конца трубки и установленного на конце термочувствительного полупроводникового элемента - терморезистора - использован клей, образующий на срезанном конце трубки диэлектрическую заглушку.

Ограничениями устройства являются: недостаточно высокий диапазон измеряемых температур, поскольку трубка и заглушка выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, что приводит к разгерметизации корпуса при высоких температурах; необходимость изготовления трубки с очень малым диаметром, так как при проникновении внутрь объекта используется только угол прокалывания; сложность устройства из-за герметизации клеем непосредственно конца трубки совместно с термочувствительным элементом.

Решаемая изобретением задача - повышение качества корпуса и его эксплуатационных характеристик.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - улучшение герметизации, снижение трудоемкости, обеспечение высоких потребительских свойств корпуса.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - увеличение диапазона измеряемых температур, улучшение герметизации, упрощение конструкции и улучшение потребительских свойств корпуса.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном способе изготовления корпуса для термочувствительного элемента, включающем изготовление заострения на конце трубки, выполненной из теплопроводного материала и предназначенной для размещения внутри нее термочувствительного элемента, и герметизацию заостренного конца трубки, согласно изобретению изготовление заострения на конце трубки производят путем выполнения в ее стенке прорези, расположенной вдоль продольной оси, обжима конца трубки с прорезью и получения заготовки с обжатым концом, обрезки обжатого конца заготовки под острым углом заподлицо со стенками трубки, а герметизацию заостренного конца трубки производят путем соединения между собой стенок обжатого конца заготовки, при этом после герметизации производят заточку стенок обжатого конца заготовки.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы:
- соединение между собой стенок обжатого конца заготовки производили сваркой или пайкой;
- обрезку обжатого конца заготовки производили под острым углом 14 - 45^o;
- заточку боковых стенок обжатого конца заготовки производили бы под углом 14 - 45^o;
- вводили держатель трубки, выполненный с диаметром, превышающим диаметр трубки; на внутренней поверхности держателя выполняли бы паз, а на наружной поверхности конца трубки, противоположного заостренному ее концу, выполняли выступ, который устанавливали внутри паза держателя.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном корпусе для термочувствительного элемента, содержащем трубку с заострением, выполненным на ее конце, согласно изобретению заострение выполнено в виде лопатки с острым углом на ее конце и боковые стенки которой выполнены заподлицо со стенками трубки, при этом на кромке лопатки выполнена заточка.

Также возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:
острый угол на конце лопатки был выбран в интервале 14 - 45^o;
- заточка была выполнена под углом 14 - 45^o;
- был введен держатель трубки, выполненный с диаметром, превышающим диаметр трубки, на внутренней поверхности держателя был выполнен паз, а на наружной поверхности конца трубки, противоположного лопатке, был бы выполнен выступ, установленный внутри паза держателя.

За счет изготовления герметизированного заострения на конце трубки непосредственно из ее материала и как единое целое с ней удалось решить поставленную задачу.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом его выполнения со ссылками на фиг. 1-6.

Фиг. 1 изображает трубку с прорезью, вид спереди;
фиг. 2 - трубку после обжима, вид сверху;
фиг. 3 - трубку после обрезки обжатого конца заготовки под острым углом, вид сверху;
фиг. 4 - трубку после заточки боковых стенок обжатого конца заготовки, вид спереди;
фиг. 5 - корпус с держателем, вид сверху;
фиг. 6 - то же, что фиг. 5, вид спереди.

Корпус изготавливают следующим образом (фиг. 1 - 4).

Сначала выполняют в стенке трубки 1 прорезь 2, расположенную вдоль продольной ее оси (фиг. 1). Длина и ширина прорези 2 определяется материалом, из которого изготовлена трубка 1, толщиной ее стенок и диаметром. Так, для трубки из стали с наружным диаметром 4 мм и внутренним диаметром порядка 3 мм длина прорези 2 может быть выбрана в интервале 4 - 8 мм, а ширина прорези может быть выбрана порядка 0,2 - 0,3 мм.

Затем обжимают конец трубки 1 с прорезью 2 и получают заготовку с обжатым концом 3 (фиг. 2).

Обрезают обжатый конец 3 заготовки под острым углом (симметрично относительно продольной оси трубки) заподлицо со стенками трубки 1 так, чтобы обрезанный обжатый конец 3 не выступал за поперечные габаритные размеры трубки 1 (фиг. 3). Обрезку обжатого конца 3 заготовки целесообразно проводить под острым углом α в диапазоне 14 - 45^o. Такой острый угол соответствует оптимальную диапазону для углов прокалывания. Выбор конкретного значения угла α определяется диаметром трубки 2 и может быть определен для углов прокалывания по справочникам.

Далее производят герметизацию обрезанного обжатого конца 3 заготовки (не показано). Для этого соединяют между собой стенки обжатого конца 3 заготовки, например сваркой или пайкой. Выбор сварки или пайки определяется диапазоном температур, в котором эксплуатируется датчик. Сварка или пайка легко может быть проведена с наружной стороны обжатого конца 3 со стороны прорези 2, что обеспечивает высокие качество герметичного соединения.

После этого производят заточку боковых стенок конца 3 заготовки (фиг. 4). Заточку стенок обжатого конца 3 заготовки целесообразно также производить под углом β в диапазоне 14 - 45^o. Выбор конкретного значения угла β определяется длиной и толщиной обжатого конца 3 заготовки и может быть определен для ухода резания по справочникам.

Держатель 4 (фиг. 4, 5) обычно выполняют с большим диаметром, чем диаметр трубки 1, из материала с низкой теплопроводностью, например, термопластов. При закреплении держателя 4 на трубке 1 его также герметизируют для исключения проникновения агрессивных средств внутрь корпуса держателя 4. Однако крепление трубки 1 в держателе 4 может приводить в процессе эксплуатации к провороту трубки 1. Для выполнения надежности соединения и исключения проворота или продольного перемещения трубки 1 на внутренней поверхности держателя 4 выполняют паз 5, а на наружной поверхности конца трубки 1, противоположного заостренному ее концу, выполняют выступ 6 (фиг. 3, 4, 5), который устанавливают внутри паза 5 держателя 4. Выступ 6 может быть выполнен нанесением капли припоя или материала сварочного электрода на наружную поверхность трубки 1. Паз 5 держателя 4 может быть получен автоматически при термической запрессовке трубки 1 в материал держателя. Таким образом, дополнительно повышается надежность соединения трубки 1 с держателем 4.

Далее монтируют внутри трубки 1 с держателем 4 термочувствительный элемент (не показан), например терморезистор или какой-либо иной датчик температуры (находящийся или не находящийся в контакте со стенками трубки 1, что определяется конструкцией датчика), выводят с торца держателя кабель (не показан) для снятия электрических параметров, соответствующих величинам измеряемых температур, герметизируют держатель 4 со стороны кабеля, однако все это уже не является предметом настоящего изобретения и производится обычным образом.

В результате осуществляется заявленного способа получают корпус (фиг. 5, 6) для термочувствительного элемента, содержащий трубку 1 с заострением, выполненным на ее конце. Заострение выполнено в виде лопатки 7 с острым углом α на ее конце (фиг. 5), в боковые стенки лопатки 7 выполнены заподлицо со стенками трубки 1, т.е. почти вровень и не выступающими за поперечные габариты трубки 1. На кромке лопатки 7 выполнена заточка 8 (фиг. 6) под углом β .

Острый угол α прокалывания и угол β резания заточки 8 (фиг. 5, 6) функционально совмещены в одном устройстве - в лопатке 7, что позволяет использовать преимущества как углов резания, так и углов прокалывания при проникновении трубки 1 в материал объекта, например в пищевой продукт.

В соответствии с вышеописанным в устройство дополнительно может быть введен держатель 4 трубки 1. На внутренней поверхности держателя 4 выполнен паз 5, а на наружной поверхности конца трубки 1, противоположного лопатке 7, выполнен выступ 6, установленный внутри паза 5 держателя 4.

Работает устройство следующим образом.

Удерживая корпус за держатель 4, трубку 1 с лопаткой 7, заостренным ее концом, вводят внутрь измеряемого объекта. За счет выполнения корпуса описанным выше образом с углом прокалывания и углом резания удается трубку 1 с лопаткой 7 легко без сопротивления вводить и выводить из исследуемого объекта, практически без разрушения его вещества в случае использования в качестве материала исследуемого объекта пищевого продукта. При этом корпус обладает повышенной герметичностью и надежностью.

Наиболее успешно заявленные способ изготовления корпуса для термочувствительного элемента и сам корпус могут быть использованы в пищевой промышленности при измерении температур внутри термически обрабатываемых продуктов, например при копчении мяса, колбасы, птицы, рыбы или сыра.

Источники информации:
1. Европейская заявка N 0024717, G 01 K 1/08, опубл. 11.03.81.

2. Заявка Германии N 3119496, G 01 K 1/16, опубл. 23.12.82.

3. Авторское свидетельство СССР N 1229593, G 01 K 1/00, опубл. 07.05.86/е

Изобретение может быть использовано при измерении температуры внутри объекта, в частности при измерении температуры внутри продуктов питания при термообработке. Способ включает выполнение продольной прорези в стенке трубки, обжатие конца трубки, обрезку обжатого конца трубки под острым углом, герметизацию обрезанного конца и заточку его боковых стенок. Корпус содержит трубку с заострением на конце. Заострение выполнено в виде лопатки. На кромке лопатки выполнена заточка. Изобретение позволяет упростить конструкцию, улучшить герметизацию, увеличить диапазон измеряемых температур. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ изготовления корпуса для термочувствительного элемента, включающий изготовление заострения на конце трубки, выполненной из теплопроводного материала и предназначенной для размещения внутри нее термочувствительного элемента, и герметизацию заостренного конца трубки, отличающийся тем, что изготовление заострения на конце трубки производят путем выполнения в ее стенке прорези, расположенной вдоль продольной оси, обжима конца трубки с прорезью и получения заготовки с обжатым концом, обрезки обжатого конца заготовки под острым углом заподлицо со стенками трубки, а герметизацию заостренного конца трубки производят путем соединения между собой стенок обжатого конца заготовки, при этом после герметизации производят заточку стенок обжатого конца заготовки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение между собой стенок обжатого конца заготовки производят сваркой или пайкой. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрезку обжатого конца заготовки производят под острым углом 14 - 45^o. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что заточку стенок обжатого конца заготовки производят под углом 14 - 45^o. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят держатель трубки, выполненный с диаметром, превышающим диаметр трубки, на внутренней поверхности держателя выполняют паз, а на наружной поверхности конца трубки, противоположного заостренному ее концу, выполняют выступ, который устанавливают внутри паза держателя. 6. Корпус для термочувствительного элемента, содержащий трубку с заострением, выполненным на ее конце, отличающийся тем, что заострение выполнено в виде лопатки с острым углом на ее конце и боковые стенки которой выполнены заподлицо со стенками трубки, при этом на кромке лопатки выполнена заточка. 7. Корпус по п.6, отличающийся тем, что острый угол на конце лопатки выбран в интервале 14 - 45^o. 8. Корпус по п.6, отличающийся тем, что заточка выполнена под углом 14 - 45^o. 9. Корпус по п.6, отличающийся тем, что введен держатель трубки, выполненный с диаметром, превышающим диаметр трубки, на внутренней поверхности держателя выполнен паз, а на наружной поверхности конца трубки, противоположного лопатке, выполнен выступ, установленный внутри паза держателя.