Устройство для измерения температуры поверхности твердого тела Советский патент 1983 года по МПК G01K5/32 

Изобретение относится к термометрии, а именно к измерению температуры поверхности твердых тел.

Известно устройство для измерения температуры -йоверхности твердого тепа, содержащее термобаллон, снабженный капиллиром, и шкалу . Ртутная пробка, перемещаясь вдоль шкалы по капилляру, обеспечивает регистрацию температу-

РЫ 1 3 .

Однако известное устройство не обвс ечввает требуемой точности измерения температуры из-за погрешности/ обусловленной наличием непостоянного термического сопротивления между поверхностью и термобаллоном.

Наиболее близким по технической сущ-, ности к предлагаемому является устройств во для измерения-температуры поверхности твердого тела, содержащее термобаллон, соединенный капилляром с дифференциальным манометром, снабженным щкалой, и средство создания начальндго разрежения внутри термосистемы С 2 j,

Такое устройство также не обеспечивает требуемой точностью измерения из-за погрешности, о словленной непо-. стошютвом термического контакта между термобаллоном и измеряемой поверхностью.

Цель изобретения - повьпиенйе точное ти измерения.

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения температуры поверхности твердого тела, содержащем термобаллон, соединенный капилляром с дифференщ1альным манометром, снабженным шкалой, и средство создания начального разрежения внутри термосистемы, термобаллон вьшолнен в виде разомкнутой емкости, рабочий торец которой снабдсен прижимным элементом, вьшолненным в виде кольцевой полости, заполненной i герметизирующим потнителем.

При этом герметизирующее уплотнение выполнено в виде неотверждаемого герметика.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство на фиг, 2 и фиг. 3 - варианты выполнения термобаллона на фиг. 4 узел 1 на фиг. 3.

Устройство содержит термобаллон Ij буртик 2, штуцер 3, капилляр 4, дифференциальный манометр 5, средство 6 создания начального разрежения внутри термосистемы, измеряемая поверхность 7 твердого тела, измерительная трубка 8, шкала 9, закрытый сосуд 10, воздушная емкость 11, патрубок 12, загюрный

кран 13, цилиндр 14, поршень 15, крьш- ка 16 термобаллона, прижимной элеент 17, кольцевая полость 18, винт 19, фланеП 20, герметик 21.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке устройства к действию рехходовой кран 13 устанавливают в положение, при котором воздушная попость правого колена манометра 5 при-, соединена к приспособлению 6. Затем термобаллон 1 прижимают к поверхности 7 так, чтобы буртик 2 был плотно прижат к ней (до начала нагрева)

и герметизируют внутреннюйэ полость термобаллона с помощью нажимного кольа 17 и герметика 21.

После этого с помои& ю средства 6 внутри термобаллона создают начальное

разрежение (вакуум) Рро, величина которого определяется ходом Н поршня 15, площадью S его поперечного сечения и объемами воздущных полостей термобап-, лона 1 и дифференциального манометра 5

и может быть рассчитана по формуле

р и

. f-)

и. ИЗ-1,,52

0 где PQ - начальное значение давления

атмосферного воздуха; UQ - суммарный объем воздушных полостей: закрытого сосу- да 10, измерительной труб ки 8, воздушной емкости 11 и патрубка 12,

fi fi,5S- высота подъема уровня рабочей жидкости в сосуде 10 и измерительной трубке 8 и площади их поперечного сечения соответственно} tiQ- разность высот уровней рабочей жидкости в коленах дифманометра 5 после создания в них начального разрежения, У удельный вес рабочей жидкости.

С целью создания разрежения В заданной величи л 1 уровень жидкости доводят до нулевой риски по шкале Р на измерительной трубке 8. После этого кран 13 устакавлив 1ют в положение, при котором воздушная полость правого колена манометра 5 оказывается отсеченной от dpeдcтвa Q создания разрежения и от атмосферы. На этом подготовка устройства к работе заканчивается.

Сила прижима, создаваемая начальным разрежением Рро должна быть такой,что3.1051385 бы обеспечивалосБ.-.плотное прижатие буртика 20 к поверхности 7 твердого тела в ее нагретом состоянии при максимальном значении измеряемой температуры поверхности. При измерениях нагревают , .поверхность 7, температура которой изме- . ряется до ее рабочего значения. При этом давление газа (воздуха) внутри термобаллона 1 повышается, а степень раэрежёния соответственно уменьшается. Под действием этого измерения давления уровень жидкости в измерительной трубке 8 начинает подниматься. Высота 1i2 подъема уровня жидкости в трубке 8 характеризует в определенном масштабе гемпературу ( ) нагрева поверхнос/и 7 твердого тела, которая связана с . ней следуюшей зависимостью: 01 ) ( ) . .(0,02 ( , ) (l 03-452) гдеи ,1Л (jL- начальные объемы воздуш- ба ных полостей, термобалло- ис на 1 и суммарнък полос-уз 20 ро и щ 25 гр но , с / ре тей в левом и правом коле нах днфманометра 5 f после создания в них начального разрежения) с учетом объема соедийителвного капилляра и изменений объема, обусловленных перемещением жидкости в коленах дифманометра при созпании начального разрежения; Тд - начальное значение абсолютной температуры поверх ности твердого тела (до нагрева) 1 площади поперечного сечения чашечного и измерительной трубки дифманометра. Остальные обозначения те же , что и в формуле (1). Расчет точности предлагаемого устйства, произведенный по формулам (1) (2), показывает, что при соответствук м выборе параметров устройства поешность измерения температуры поверхсти твердого тела, осуществляемого его помощью, не превышает + О,3-О,5%, Наряду с повьш1ением точности изобение позволяет устанавливать термолон на измеряемой поверхности без ользования крепежных элементов и ов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕ, РЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ fPue. 1 ТВЕРДОГО ТЕЛА, содержащее термобаллон, соединенный капилляром с дифференциальным манометром, снабженным шкалой, и средство создания начального разрежения внутри термосистемы, отличающееся тем, что, с целью, повыщения точности измерения, термобаллон вьшолнен в виде разомкнутой емкости, рабочий торец которой снабжен при кимным элементом, вьшолненным в виде коль ценой полости, заполненной герметизирующим уплотнителем. 2. Устройство для измерения температуры поверхности твердого тела по п. 1, отличающееся тем, что герметизирующее уплотнение выполнено в виде неотверждаемого герметика.