Зонд для измерения температуры среды с малым коэффициентом теплопроводности Советский патент 1984 года по МПК G01K1/08 

сх

эо Изобретение относится к технике измерения температур в сыпучих средах с малым коэффициентом теплопроводности, например зерна, хлопка, торфа, угля, и может использоваться в сельском хозяйстве и промышленности. Известны устройства для измерени температуры, содержащие термочувств тельный элемент, расположенный в ма сивном защитном кожухе l . Время измерения температуры в су хом зерне такими датчиками составля ет в среднем 2-3 ч. Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому результату является зонд для измере ния температуры среды с малой тепло проводностью, содержащий термочувст вительный элемент, помещенный в латунную трубку, отделенную от несуще го тела штанги теплоизолятором из винипласта 2J . Данная конструкция не позволяет получать время измерения температур меньше 8-10 мин для зерна в мешках, а в насыпных 15-20 мин при точности измерений в 1°С. Целью изобретения Является уменьшение инерционности измерений. Цель достигается тем, что в зонд для, измерения,температуры среды с малым коэффициентом теплопроводност содержащем термочувствительный элемент, расположенный в металлической гильзе, отделенной от несущего тела штанги теплоизолятором, теплоизолятор выполнен в виде металлических секций, соединенных между собой теплоизоляционными слоями, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раз больше теплового сопротивления метал лических секций. На фиг. 1 показаны конструкции датчиков с постоянным (ч) и меняющимся (5) диаметром сечения; на фиг. 2кривые установления температуры датчиков с секционированием гильзы и без секционирования; на фиг. 3 - кри вые расположения температуры по длин датчика с постоянным диаметром сечения в моменты времени, приведенные на фиг. 2; на фиг. 4 - конструкция устройства с применением защитной арматуры, теплоизолированной от штан ги; на фиг. 5 - кривые установления температуры термометрических устройств с теплоизолированной от штанги защитной арматурой,и не теплоизол рованной. Термочувствительный элемент 1 укрепляется внутри тонкостенной металлической гильзы 2. Между штангой и гильзой 2 установлены металлически секции 4 и 5, теплоизолированные меж ду собой теплоизоляционным слоем б. Теплоизоляционные слои 7 и 8 изолируют соответственно штангу от металлических секций и металлические секции от гильзы. Провода 9 служат для подключения термочувствительного элемента 1 к схеме. После введения датчика в измеряемую среду, имеющую более высокую температуру, начинает нагреваться штанга 3, металлические секции 4 и 5, гильза 2, а через теплоизоляционные слои 6-8 и термочувствительный элемент 1. В первый момент времени температура гильзы и металлических секций увеличивается практически на одну величину, а температура слоев изоляции отстает от температуры металлических секций (фиг. 3. Разница тем-: пературы металлических секций и штанги мала, поэтому тепловой поток между ними практически отсутствует. В последующие моменты времени (С 1,Jj) тепловой поток от металлических секций к штанге возрастает. Перепад темпе-ратуры по длине секции мал, скачок температуры будет наблюдаться только на слоях теплоизолятора через некоторый промежуток времени (од) несмотря на то что температура первой секции от штанги еще не достигнет температуры окружающей среды, температура гильзы и расположенной рядом секции уже не имеют существенной разницы температур между собой и средой. В этот момент может производиться измерение температуры. Величина теплового сопротивления изоляционных слоев должна быть в 10-50 раз больше теплового сопротивления металлических секций. Толщина теплоизоляционного слоя изменяется, у штанги 0,15 мм, между металлическиМи секциями - 0,1 мм и минимальна у гильзы - 0,05 мм. Толщина стенок металлических секций и гильзы лежит в пределах 0,08-0,2 мм при длине и диаметре соответственно 20-15 и 4 мм. Во многих случаях, например при введении зонда в насыпь, воспользоваться датчиком без охранной арматуры невозможно ввиду механической прочности или твердых включений в среде. Датчик 10 (фиг. 4) устанавливают в углубления специальной теплоизоляционной втулки 11. Втулка имеет отверстие 12 для проводов и расширение 13 для установки датчика, а также три отверстия 14, расположенные радиально под углом 120° по оси втулки, ля установки, защитной арматуры 15. Втулка механически крепится на конце танги 16 с рукояткой 17. Защитная .арматураi расположена изсоображений еханической прочности и защитных войств на расстоянии 5-10 мм от датика и имеет диаметр ножа 2,5-3,5 мм. епловой поток от защитной арматуры

изменяет температуру окружающей среды в непосредственной близости, а также вокруг датчика тем больше, чем больше запас тепла, вносимьМ ею извне. Теплоизоляция защитной арматуры от штанги снижает ее тепловой запас и исключает дополнительный отток тепла от штанги в арматуру. Тем самым, среда в точке измерения отдает большую часть тепла датчику, а не защитной арматуре, до выравнивания температур датчика и среды. И, как

о 05 10 15 20 25 60 Ш 180 0 380

Т-о г Г г 7з Т TS

показано на фиг. 5, время измерениятемпературы зерна в насыпях зондом, снабженным защитной арматурой датчика, теплоизолированной от. штанги, снижается с 15 и более до 1,5-2 мин по сравнению с зондом, защитная арматура которого не теплоизолирована от штанги.

Предлагаемый зонд позволяет более чем в 10 раз уменьшить время, затрачиваемое на измерение температуры.

/

Фие. 1

.Z

itfou.

pus. 3

ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ С МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащий термочувствительнкй элемент, расположенный в метЕШлической гильзе, отделенной от несущего тела штанги теплоизолятором, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения инерционности измерений, теплоизолятор выполнен в виде металлических секций, соединенных между собой теплоизоля- ционными СПО51МИ, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раз больше теплового соп ротивления металлических секций., (Л

fput.t

/4

X

/

/

г 3 4. 5 в 7 в 9 W h )2 Г7.)

fpue.5/