Малоинерционный термопреобразователь Российский патент 2017 года по МПК G01K7/02 H01L35/32 

Предлагаемое техническое решение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройству термопреобразователей, в которых возникает термоэлектродвижущая сила пропорционально температуре, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды в сосудах с давлением.

Известны термопреобразователи кабельные, содержащие термоэлектроды с изолированным или неизолированным рабочим спаем в оболочке (см. ГОСТ 23847-79) с диаметром кабеля 1,0 мм и более с показателем тепловой инерции ε_∞ более 0,1 с, которые не позволяют измерять температуру быстроменяющихся температурных процессов.

Известны также термопреобразователи с утоненным рабочим участком (см. ГОСТ 23847-79) с диаметром до 0,5 мм с показателем тепловой инерции ε_∞ менее 0,1 с, которые в основном применяются для измерения температуры поверхности, поскольку в потоке среды имеют низкую механическую прочность.

Известны термопреобразователи, имеющие помещенный в защитную конструкцию кабель с открытым спаем (см., например, книгу «Температурные измерения в ядерных реакторах», Москва, Атомиздат, 1975 г., стр. 126, рис. 3.13). Такие термопреобразователи имеют показатель тепловой инерции лучше, чем очехлованные, однако их несущая конструкция обладает значительными габаритами, которая вносит возмущения в контролируемый объем.

Известен термопреобразователь, содержащий открытый спай в виде точечной головки и два проводника. Термопреобразователь снабжен проволочным элементом в виде витка из нихрома, которым обматывают точечную головку или один из двух проводников для нагрева спая (см., например, патент России №2390783, кл. G01P 5/10, опубликован 27.05.2010 г.). Недостатком термопреобразователя является низкая механическая прочность конструкции.

Решаемая задача - создание конструкции термопреобразователя с показателем тепловой инерции менее 0,1 с, обладающего высокой механической прочностью.

Техническим результатом является создание конструкции термопреобразователя для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды

Указанный технический результат достигается тем, что в малоинерционном термопреобразователе, содержащем кабели с термоэлектродами, например хромель и копель, спай и средство крепления кабелей, термоэлектрод одного термопарного кабеля и термоэлектрод другого расположены напротив друг друга и освобождены от оболочки кабеля на длине, достаточной для исключения влияния теплоемкости кабеля на показания термопреобразователя, и образуют спай; а крепление концов кабелей, обращенных к спаю, осуществляют на корпусе, например, с помощью фольги, контактной сваркой.

Ниже спая на корпусе закреплен элемент для осуществления стекания капель воды со спая.

На фиг. 1 изображено предлагаемое техническое решение.

На фиг. 2 изображено предлагаемое техническое решение с элементом для стекания капель воды со спая термопреобразователя.

Термоэлектрод 1 (например, хромель) одного термопарного кабеля 2 и термоэлектрод 3 (например, копель) другого термопарного кабеля 4 расположены напротив друг друга и на длине l от оболочки изоляции выполняется спай 5. Длина l выбирается такой, чтобы исключить влияние теплоемкости кабеля на показания термопреобразователя, например не менее 30 диаметров кабеля с каждой стороны спая. Термоэлектроды устанавливаются на корпусе 6, например, при помощи фольги 7 контактной сваркой. В таком исполнении спай термопреобразователя надежно закреплен в точке измерения и не перемещается под воздействием потока среды.

При необходимости, ниже спая 5 устанавливается элемент 8 для осуществления стекания на него капель с рабочего спая термопребразователя за счет изменения силы поверхностного натяжения капли. Элемент 8 может быть выполнен в виде одной или нескольких игл различной формы.

Термопреобразователь работает следующим образом: термопреобразователь устанавливается в контролируемый объем, при попадании капли воды на спай 5 изменяется его температура, возникающая термоэлектрическая движущая сила регистрируется вторичным прибором. Тепловая инерция термопреобразователя (показатель менее 0,1 с) позволяет проводить измерения быстроменяющихся температурных процессов в контролируемом объеме. Работа термопреобразователя проверена в стендовых условиях.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды. Сущность: термопреобразователь содержит кабели с термоэлектродами, например хромель и копель, спай и средство крепления кабелей. Термоэлектрод одного термопарного кабеля и термоэлектрод другого расположены напротив друг друга и освобождены от оболочки кабеля на длине, достаточной для исключения влияния теплоемкости кабеля на показания термопреобразователя, и образуют спай. Крепление концов кабелей, обращенных к спаю, осуществляют на корпусе, например, с помощью фольги, контактной сваркой. Ниже спая на корпусе закреплен элемент для осуществления стекания капель воды со спая. Технический результат: улучшение инерционных характеристик термопреобразователя и повышение точности измерения температуры газокапельного потока в условиях, когда масса капель сопоставима с размером спая. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Малоинерционный термопреобразователь, содержащий кабели с термоэлектродами, например хромель и копель, спай и средство крепления кабелей, отличающийся тем, что термоэлектрод одного термопарного кабеля и термоэлектрод другого расположены напротив друг друга и освобождены от оболочки кабеля на длине, достаточной для исключения влияния теплоемкости кабеля на показания термопреобразователя, и образуют спай; а крепление концов кабелей, обращенных к спаю, осуществляют на корпусе, например, с помощью фольги, контактной сваркой.

2. Малоинерционный термопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что ниже спая на корпусе закреплен элемент для осуществления стекания капель воды со спая.