Термопреобразователь сопротивления Советский патент 1988 года по МПК G01K7/16 

(Л

Изобретение относится к термометрии и позволяет снизить инерционность устр-ва. В защитном вакуумированном чехле 1 раз- .мещен термочувствительный элемент в виде полиспирали 2, промежутки между витками которой заполнены электроизоляционной летучей жидкостью. Диаметр внешней навивки полиспирали 2 равен внутреннему диаметру чехла 1. Полиспираль 2 выполняет функцию фитиля, что улучшает условия теплопередачи благодаря увеличению поверхности контакта термочувствительного элемента с летучей жидкостью. 3 ил

д I

J,.

-2

4

to

о со ;о

Изобретение относится к термометрии, а именно к термопреобразователям сопротивления, и может быть использовано при измерении температуры жидких и газообразных сред, например, при геофизических исследованиях скважин.

Цель изобретенияснижение инерционности.

Благодаря тому, что проволочная полиспираль выполняет функцию фитиля, существенно увеличена поверхность контакта термочувствительного элемента с легко- исна; ющейся жидкостью и, следователь}1о. улучпюны условия теплопередачи, а также уменьшена масса датчика.

Намотка провода в виде полиспирали позволяет уменьшить диаметр без потери формоустойчивости и разместить болыпе провода в объеме защитного чехла, т. е. повысить чувствите. 1ьность датчика.

При данной чувствительности возникает возможность уменьншть диаметр преобразователя. В свою очередь, уменьшение диаметра зани1тпого кожу.ча при данной тол- шине стенок новышает баростойкость датчика, что особенно важно для скважинпых ириборо.

На фиг. 1 показан датчик, общий вид; на фиг. 2 разрез по А -А на фиг. I; на фиг. 3 макет нолиспирали.

Термопреобразователь сопротивления содержит зашитный, вакуумированный чехо.ч 1 (нанример, из стекла), в котором размещен проволочный термочувствите.чьный :(ле- мент в виде полиснирали 2, являющейся одновременно фитилем, норы которого {т. е. промежутки между витками полиспирали) заполнены улект)оиз()ляционной .четучей жидкостью (в качестве которой может быть использован, например, спирт), изоляционные бусы .} и выводы 4 (нанример, из платинита).

Формоустойчивость полиспирали д:1я пре- дотврашепия зам1з1капия между ее витками при вибрационных и ударных нагрузкал на датчик, достигается выбором оптимального соотно1;1ения между диаметром d провода и диаметром D керна, на который наматывается нровод: .

Технология изготовления чувствительного элемента 2 может быть описана на примере изготовления полиспирали из вольфрамового провода диаметром 0,004 мм. Его навивают на молибденовый керн (провод) диаметром 0,0015 мм с определенным шагом намотки 0,007 ммпервичная спирализация. Затем полученную спираль, в свою очередь, навивают на керн диаметром 0,080 мм с большим шагом намотки 0,033 мм - вторичная спирализация (см. фотографию).

При пеобходимости можно новторить снирализацию для получения триспирали и т. д.

0

Для снятия напряжения, т. е. для сохранения формы, носле спирализации провода проводят высокотемпературный (1200- 1400°С) отжиг вольфрамовой полисцирали в атмосфере сухого водорода, что позволяет также стабилизировать температурный коэффициент сопротивления чувствительного элемента.

Носле химического вытравливания молибденового керна в с{иеси азотной и серной кислот остается готовая вольфрамовая по;|ис 1ираль, имеюшая устойчивую форму.

Носкольку диаметр внешней навивки по- лисгирали равен внутреннему диаметру защитного чехла, перед монтажом полиспи- с раль несколько растягивают, благодаря чему ее наружный диаметр становится мень- 1не, что дает возможность свободно пропустить полиспираль в зашитный чехол.

Носле размещения в чехле полиспираль 0 отпускают и она, за счет своей упругости, возвращается в исходное состояние, плотно прижимаясь при этом к стенке за1цитно1 о чехла.

)атем занштныи чехол помещают в вакуумную камеру, в которую при определенной те.мпературе пускают нары летучей жидкости, выбираемой с учетом диапазона измеряемых температур.

Под вакуумом защитный кожух герме- тизируют.

11ри конденсации пара летучая жидкость заполняет поры фитиля, удерживаясь между витками полиспирали за счет сил поверхностного натяжения и вязкости. При этом внутреннее пространство защитного чехла, не занятое полиспиралью, свободно от жидкости.

При нагревании защитного чехла летучая жидкость, которой пропитана полиспираль 2, мгновенно испаряется. Образовавшиеся в вакуумном пространстве пары в результате разности давлений устремляются к противоположному концу чехла 1, который имел более низкую температуру из-за теплоотвода во внешнюю среду. Пары, достигшие противоположного копца чехла, конденсируются здесь, отдавая свое тепло менее нагретой части чехла, благодаря чему он разогревается равномерно. Жидкость, образовавщаяся при конденсации,

по капиллярам фитиля 2 устремляется назад к более нагретому концу чехла, омывая термочувствительный элемент. По пути к горячему концу чехла и при достижении его жидкость вновь испаряется, и процесс повторяется с неослабевающей интенсивностью

до тех пор, пока имеется некоторая ничтожная разность температур концов чехла. За счет того, что теплообмен термочувствительного элемента 2 с внешней ередои происходит через легко испаряющуюся жидкость, а также за счет контактирования со стенкой защитного чехла 1, обеспечивается чрезвычайно быстрый прогрев датчика.

Инерционность термопреобразователя на воде составляет 0,05 с.

Для практического применения в сква- жинах (при давлении до 150 МПа) датчик помещают в стальной защитный кожух.

ДРедактор А. Лежнина Заказ 4317/43

Формула изобретения

Термопреобразователь сопротивления, содержащий размещенные в защитном ваку- умированном чехле проволочный термочувствительный элемент и фитиль, поры которого заполнены электроизоляционной летучей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью снижения инерционности, фитиль, одновременно являющийся термочувствительным элементом, выполнен в виде полиспирали, диаметр внешней навивки которой равен внутреннему диаметру защитного чехла.

Фиг. 2

иг.З

Составитель Н. Соловьева

Те.хред И. Верес Тираж 607

Корректор f. .Максимишинец Подписное