Устройство для измерения температуры поверхности движущегося электропроводного тела Советский патент 1990 года по МПК G01K13/08 

10

15

Изобретение относится к технике измерения температур, предназначено для непрерывного измерения температуры поверхности движущегося электропроводящего тела и может быть использовано в системах технологического контроля температуры поверхностей электропроводящих тел до Т 2000 К.

Цель изобретения - повышение точности измерения, а также эффективности за счет возможности измерения температуры поверхности с поперечной рельефностью.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 и фиг. 3 - схема возможных перемещений устройства при изменении соответственно продольного и поперечного рельефа поверхности движущегося тела; на JQ фиг. 4 - устройство, аксонометрия, (где 1 - ролики каретки , 2 - контролируемая поверхность; 3 - электроду

4 - опорная трубка; 5 - токоведущий стержень; 6 - дистанцирующая простав- 25 ка; 7 и 8 - возвратные пружины; 9 ось; 10 - опорная конструкция; 11 - источник высокого напряжения (ИВН);

12- измерительный прибор; сГ- длина разрядного промежутка; Н - расстояние между электродом и колесом;

13- изоляционная трубка). Устройство представляет собой

двухколесную каретку с роликами 1 л осью 14. Корпусом устройства служит металлическая трубка 4, подсоединенная перпендикулярно к оси 14 каретки. В оси каретки имеется сквозное поперечное отверстие, продолжающее отверстие трубки 4. Против отверстия (ниже оси каретки) установлен измерительный электрод 3, жестко фиксированный относительно этой оси 14. Электрод 3 закреплен с помощью то- коведущего стержня 5, пружины 15 и гайки 16. Дистанцирующая изоляционная проставка 6, упирающаяся в электрод 3 и ось 14, задает расстояние сГ от рабочей поверхности электрода 3 до плоскости, касательной к обо- дам роликов 1 и параллельной рабочей поверхности электрода, т.е. расстоя- ние до контролируемой поверхности 2, на которую устанавливают устройство вертикально (фиг. 4). Изолятор 17 служит проставкой между корпусом J опорной трубкой 4 и пружиной 15. Электрод 3 с токоведущим стержнем 5 изолированы от корпуса высоковольт30

35

40

45

50

55

10

15

JQ25

5785214

ным изолятором (трубчатым) 13 (фиг. 1 и фиг. 3). Пружина 15 компенсирует температурные удлинения элементов крепления электрода 3. Корпус (трубка 4) устройства установлен в рамке 18 и может перемещаться в ней вдоль своей оси. Перемещение трубки 4 вверх подпружинено пружиной 7, которая закреплена на трубке 4 ограничителем 19 и верхним концом упирается в рамку 18 (фиг. 2). Ограничитель 19, кроме того, выступая в паз рамки 18, препятствует повороту трубки 4 в рамке 18 вокруг своей оси, причем его свободное движение в пазу не препятствует продольному перемещению трубки 4 в рамке 18. Рамка 18 посажена на ось 9, параллельную рабочей поверхности электрода 3 и перпендикулярную оси 14 каретки так, что рамка и соответствен- но электрод 3 и корпус (трубка) 4 устройства могут отклоняться от вертикального положения под воздействием поперечной неровности на поверхности 2 только в плоскости,- перпендикулярной этой оси. Пружины 8 являются возвратным механизмом, приводящим -корпус в исходное (вертикальное) положение после окончания действия (исчезновения) поперечной неровности, и закреплены одним концом на рамке 18 и другим - на опорной пластине 10. Опорная пластина 10 служит для крепления устройства над контролируемой поверхностью.

На фиг. 2 и фиг. 3 стрелками А и Б по-, казаны возможные перемещения устройства при изменении рельефа контролируемой поверхности, направление движения которой показано стрелкой В и крестиком Г (от наблюдателя перпендикулярно плоскости чертежа).

Ролики 1 каретки опираются на контролируемую поверхность 2. Расстояние Н между электродом 3 и роликом 1 выбирают таким, чтобы электрическая прочность зазора была выше электрической прочности разрядного промежутка длиной tf. С осью каретки связана опорная трубка 4, внутри которой проходит изолированный токоведущий стержень 5. Электрод 3 через токоведущий стержень соединен с источником высокого напряжения (ИВН). Дистанцирующая проставка 6 служит для задания длины сГ зазора и компенсации его изменения вследствие тепло30

35

40

45

50

55

515

пого расширения колес каретки при нагреве. Для этого дистанцирующая про- ставка 6 изготовлена из материала, коэффициент теплового расширения которого согласован с коэффициентом теплового расширения материала колес. Дистанцирующая проставка 6 - диэлектрическая. Если она изготовлена из проводящего материала, то требуется покрытие слоем диэлектрика для обеспечения электрической изоляции электрода 3 от оси 14 каретки. Возвратные пружины 7 и 8 обеспечивают возврат устройства в исходное состояние при отработке им любого изменения рельефа контролируемой поверхности (смещения А и Б на фиг 2 и фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

.. Каретку устанавливают на контролируемую поверхность. На электрод через токоведущий стержень подают высокое напряжение от ИВН. Повышают напряжение U до пробоя среды между электродом и измеряемой поверхностью, фиксируют значение Un и по нему определяют температуру Т. ИВН можно настроить так, что частота пробоев и измерение U будут согласованы со скоростью движения тела и измерение Т будет производиться непрерывно.

При возникновении продольных неровностей поверхности движущегося тела пружинный механизм каретки обеспечивает постоянный контакт роликов каретки с контролируемой поверхностью за счет сжатия возвратной пружины 7 (Лиг. 1), в. результате чего сохраня- ется неизменной величина $ рабочего зазора (фиг. 2) при продольной волнистости контролируемой поверхности. В случае, когда на контролируемой поверхности имеются поперечные не- ровности как, например, образование нестационарной поперечной волнистости в прокатываемых лентах цветного металла, устройство, проворачиваясь на оси 9, занимает положение, при котором вертикальная ось устройства находится под углом к основному положению (смещение Б на фиг. 3). Как только неровность на контролируемой поверхности исчезает, одна из возврат ных пружин 8 (фиг. 1) приводит устройство в рабочее положение, при котором вертикальная ось устройства перпендикулярна плоскости движения

5 0

Q д Q

5

1

контролируемой поверхности. Благодаря повороту устройства вокруг оси 9 сохраняется неизменность величины о рабочего зазора при поперечной волнистости контролируемой поверхности. Однако возврат устройства в исходное состояние без дополнительного механизма (например; пружины 8) после исчезновения волны на контролируемой поверхности под действием собственного веса устройства происходит не всегда или не происходит вовсе (после прохождения волны устройство может остаться наклонно катящимся на одном колесе). В связи с этим, наличие механизма возврата устройства в исходное (основное) положение является обязательным.

Использование предлагаемого устройства для измерения температуры поверхности движущегося электропроводящего тела позволяет расширить диапазон измеряемых температур от низких (криогенных) до температур поверхностей расплавов, так как электрод 3 можно изготовить любой термостойкости, а ролики 1 катить вне зоны расплава или заменить их термостойкими поплавками.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры поверхности движущегося электропроводного тела, содержашее термочувствительный элемент, размещенный в корпусе, снабженном охватывающей его возвратной пружиной и закрепленной на нем кареткой с роликами на оси, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, а также эффективности за счет возможности измерения температу- , ры поверхности с поперечной рельеф- ностью, в него введены несущая рамка, установленная на оси с возможностью вращения относительно нее, две пружины и опорная пластина, на которой закреплены свободный конец оси несущей рамки и одни концы двух пружин, размещенных с противоположных сторон корпуса чувствительного элемента, симметрично относительно него и вторыми концами укрепленных на несущей рамке, при этом ролики каретки установлены на общей оси, перпендикулярно оси несущей рамки, а чувствительный элемент, корпус кото- .рого расположен внутри несущей рамЯТ

фиеЛ

13

Изобретение относится к технике измерения температуры поверхности движущихся электропроводящих тел. Цель изобретения - повышение точности измерения, а также эффективности за счет возможности измерения температуры поверхности с поперечной рельефностью. Устройство содержит двухколесную каретку, при этом ниже оси 14 каретки установлен измерительный электрод 3. Возвратный механизм содержит пружины 8, приводящие корпус устройства в исходное (вертикальное) положение после окончания действия (исчезновения) поперечной неровности. Измерительный электрод 3 удален от контролируемой поверхности, в результате чего отсутствует трение термодатчика о контролируемую поверхность. 4 ил.

Фиг. Z

Фиг.З