Сигнализатор температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/38 

Изобретение относится к контролю и измерению температуры и может быть использовано для визуальной и автоматической сигнализации о достижении объектом заданной температуры в особых условиях эксплуатации (наличие электрических полей, акустических колебаний, вибраций, низкой освещенности, повышенной влажности ) и контроля характера протекания процесса нарастания температуры, преимущественно быстрого. Известно устройство для контроля температуры, содержащее термочувствительный элемент, выполненный из ферромагнитного материала, изменяющего магнитные свойства при нагреве до температуры, соответствующей его точке Кюри 1. Известен сигнализатор температуры, содержащий корпус с закрепленным в нем неподвижно постоянным магнитом, термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, теплоизолирующую упругую прокладку, пьезодатчик 2. Недостатком данных устройств является низкая надежность сигнализации, особенно при контроле температур объектов, доступ к которым затруднен. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является сигнализатор температуры, содержащий термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, порщень, установленный в направляющем цилиндре, торцевая часть которого отделена от термочувствительного элемента теплоизолирующей прокладкой, и измерительный преобразователь давления, сообщающийся с полостью цилиндра, часть которой, расположенная по одну сторону поршня, заполнена газом или смесью газов под давлением 3. Однако при использовании данного сигнализатора в условиях вибрации возможны колебания поршня относительно исходного состояния, что снижает точность контроля, особенно в п-роцессе нарастания температуры вблизи точки Кюри ферромагнитного материала термочувствительного элемента, которая определяет уровень срабатывания сигнализатора. Целью изобретения является повышение точности контроля температуры. Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе температуры, содержащем термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, порщень, установленный в направляющем цилиндре, торцевая часть которого отделена от термочувствительного элемента теплоизолирующей прокладкой, и измерительный преобразователь давления, сообщающийся с полостью цилиндра, часть которой, расположенная по одну сторону порщня, заполнена газом или смесью газов под давлением, термочувствительный элемент выполнен в виде постоянного магнита, а часть полости цилиндра, расположенная по другую сторону порщня и сообщающаяся с измерительным преобразователем давления, заполнена ферромагнитной жидкостью, причем стенки цилиндра и порщень выполнены из немагнитного материала. На чертеже приведена схема устройства. Сигнализатор содержит термочувствительный элемент 1 из ферромагнитного материала с точкой Кюри, соответствующей контролируемой температуре, выполненный в виде постоянного магнита, поршень 2, установленный в направляющем цилиндре 3, торцевая часть которого отделена от термочувствительного элемента герметичной теплоизолирующей прокладкой 4, измерительный преобразователь 5 давления, сообщающийся с полостью цилиндра 3 через отверстие 6 в его боковой стенке. Поршень 2 герметически разделяет полость цилиндра, ограниченную внутренней поверхностью его стенок и теплоизолирующей прокладкой 4 на две части, первая из которых, расположенная со стороны теплоизолирующей прокладки 4, заполнена ферромагнитной жидкостью (феррожидкостью) 7, а вторая - газом или смесью 8 газов, находящихся под повыщенным давлением. Сигнализатор работает с.аедующим образом. В исходном положении, когда значение контролируемой температуры объекта Т меньще заданного (Т-св где © - точка Кюри ферромагнитного материала) и магнитное поле, создаваемое термочувствительным элементом 1, максимально, вязкость феррожидкости 7 под воздействием этого поля велика (феррожидкость представляет собой твердый монолит). Воздействие, оказываемое на поршень 2 смесью 8 газов, уравновещивается реакцией феррожидкости 7. При этом внешние условия, например вибрации, ускорения, а тем более акустические колебания, электрические поля, не приводят к ложным срабатываниям сигнализатора. При повышении температуры объекта и ослаблении магнитного поля, создаваемого термочувствительным элементом 1 из-за уменьшения намагниченности последнего, происходит уменьшение вязкости феррожидкости 7. Уменьшение вязкости феррожидкости 7 приводит к перемешению поршня 2 под действием давления смеси 8 газов (при преодолении силы трения порщня о внутреннюю поверхность цилиндра 3), увеличению давления феррожидкости в полости цилиндра и выдавливанию ее через отверстие б в полость измерительного преобразователя 5 давления. Объем феррожидкости 7 и сечение отверстия 6 выбираются с таким условием, чтобы за время использования устройства

при температурах, близких к заданной (,() не происходило полного заполнения полости измерительного преобразователя 5 давления и соединительной магистрали (не показана) ферромагнитной жидкостью 7. По этой причине использование данного сигнализатора в условиях медленного нарастания температуры объекта нецелесообразно. При достижении контролируемой температурой значения, соответствующего точке Кюри термочувствительного элемента 1, последний быстро теряет ферромагнитные свойства и переходит в парамагнитное состояние, что сопровождается быстрым исчезновением магнитного поля, быстрым уменьшением вязкости феррожидкости 7 до вязкости коллоидного раствора. Это приводит к резкому перемещению порщня 2, скачкообразному росту давления феррожидкости

7 и срабатыванию измерительного преобразователя 5, выходной сигнал которого не изменяется при дальнейшем возрастании температуры.

Данный сигнализатор позволяет также непрерывно контролировать процесс нарастания температуры объекта от начала ослабления магнитного поля термочувствительного элемента 1 до момента срабатывания сигнализатора. При этом по скорости перемещения поршня 2 и возрастания давления в полости измерительного преобразователя 5 можно судить о характеристике нагревания объекта контроля, так как скорость перемещения поршня зависит от вязкости феррожидкости, которая в свою очередь определяется температурой контролируемого объекта.

СИГНАЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, поршень, уста(О ел о сх (Г) новленный. в направляющем цилиндре, торцевая часть которого отделена от термочувствительного элемента теплоизолирующей прокладкой, и измерительный преобразователь давления, сообщающийся с полостью цилиндра, часть которой, расположенная по одну сторону порщня, заполнена газом или смесью газов под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля температуры, термочувствительный элемент выполнен, в виде постоянного магнита, а часть полости цилиндра, расположенная по другую сторону порщня и сообщающаяся с измерительным преобразователем давления, заполнена ферромагнитной жидкостью, причем стенки цилиндра и порщень выполнены из немагнитного материала.