Датчик температуры Советский патент 1991 года по МПК G01K7/02 

1

(21)4674123/10

(22)27.01.89

(46) 23.04.91.Бюл. №15

(72) В.И.Немченко, В.П.Новиков и З.Я.Косаковская

(53)536.532 (088.8)

(56)Патент США № 3680374, кл.73-190. 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1138669,кл. G 01 К 17/00,1983.

(54)ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ

(57)Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить чувствительность датчика и снизить его инерционность при уменьшении габаритов. Датчик температуры включает термобатарею и термостабилизи- рованный элемент в виде полого цилиндра,- заполненного льдом, размещенные соосно с продольной осью датчика. Термобатарея в виде цилиндрической спирали расположена непосредственно на поверхности термоста- билизированного элемента, а горячие и холодные ее спаи имеют с ним тепловой контакт. При этом горячие спаи через тепло- проводящие ребра имеют тепловой контакт с цилиндрическим корпусом, выполненным из теплопроводящего материала, а холодные спаи теплоизолированы от него межреберными пустотами 1 ил

Изобретение относится к термометрии и может использоваться для измерения температуры газообразной слабоагрессивной среды.

Цель изобретения - повышение чувствительности и снижение инерционности с одновременным уменьшением габаритных размеров датчика.

На чертеже приведен датчик температуры.

Датчик температуры содержит наружный цилиндрический корпус 1, выполненный тонкостенным и изготовленный из теплопроводящего материала. Сверху закрывается хорошо подогнанной крышкой 2. Тер- мостабилизированный элемент выполнен в виде внутреннего цилиндра, изготовленного из электроизоляционного материала, например, клея К-400, и снабжен крышкой 4. Между крышками внутреннего и внешнего цилиндров имеется воздушный зазор. Такой же зазор существует между обоими доныш(Л

С

ками цилиндров. В соосном положении цилиндры поддерживаются при помощи тонких теплопроводных ребер 5, для которых возможно использование любого теплопроводящего электроизоляционного материала. Количество ребер зависит от конструкции термобатареи 6, намотанной на наружную поверхность внутреннего цилиндра в виде цилиндрической спирали, но не менее трех (в данном случае четыре). Каждое ребро перекрывает все витки спирали на 3-5 мм с каждой стороны. Высота ребра определяется зазором между цилиндрами, который, в свою очередь, зависит от толщины внутреннего цилиндра, и их соотношение составляет 1:2. Термобатарея 6, например, медно-константановая изготовлена методом гальванического осаждения меди на констан- тановую проволоку круглого или другого сечения. Покрытые медью участки чередуются с непокрытыми, причем покрытые длинее непокрытых в 1,7 раза Это обьясняется луча

Ј.

СА) О СЛ

сь

шей теплопроводимостью покрытых участков, Каждое ребро 5 расположено таким образом, что непосредственно передает тепло от цилиндрического корпуса 1 к горячим спаям 7 термобатареи. Вся спираль термобатареи расположена в электроизоляционном защитном слое 8, выполненном из того же материала, что и внутренний цилиндр. Причем толщина его в 2-3 раза превышает диаметр проволоки термобатереи. Таким образом, холодные спаи 9 находятся в слое материала, имеющем хороший тепловой контакт с внутренним цилиндром 3, который термостатирован льдом 10.

Наружные выводы 11 по одному из ребер и при помощи отверстия в цилиндрическом корпусе выходят к регистрирующему прибору {не показан).

Датчик работает следующим образом. Во внутренний цилиндр помещают тающий лед, закрывают обе крышки. По истечении некоторого времени (30-60 с) температура внутреннего цилиндра стабилизируется и за счет теплопередачи температура холодных и горячих спаев становится одинаковой, близкой к 0°С. При помещении датчика в контролируемую среду с температурой больше 0°С происходит теплообмен с цилиндрическим корпусом. Его температура становится равной температуре среды. В результате хорошего контакта теплопроводящих ребер с цилиндрическим корпусом температур горячих спаев термобатареи повышается.

Температура холодного спая тоже увеличивается из-за высокой теплопроводности материала термобатареи. Но в результате интенсивного теплообмена спирали термобатареи с защитным слоем, в котором она располагается и который имеет стабилизированную температуру 0°С, холодные спаи имеют температуру, отличную от температуры горячих спаев, как следствне этого, возникает термоЭДС, которая зависит от температуры контролируемой среды.

15

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий цилиндрический корпус, расположенный в нем с зазором соосно термостабилизиро- ванный элемент в виде полого цилиндра с

дном и крышкой, заполненного льдом, и термобатарею, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и снижения инерционности датчика при одновременном уменьшении его габаритов, горячие и холодные спаи термобатареи, выполненной в виде цилиндрической спирали, расположенной непосредственно на поверхности термостабилизированного элемента, имеют с ним тепловой контакт,

причем горячие спаи через введенные теплопроводные ребра контактируют с цилиндрическим корпусом, снабженным дном и крышкой и выполненным из тепло- проводящего материала.

11