БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛ1ЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК G01K1/26 G01K5/64 

Изобретение относится к области измерения температур.

Известны биметаллические чувствительные элементы для глубинных биметаллических термометров, содержащие многовитковую биметаллическую пружину. Однако на характеристику такого чувствительного элемента влияет циклическое температурное воздействие и давление окружающей среды, что точность и быстродействие прибора.

Предлагаемый чувствительный элемент отличается от известных тем, что с целью компенсации сдвига характеристики, обусловленного циклическим характером работы, и увеличения устойчивости элемент содержит соединенную с первой муфтой вторую биметаллическую пружину с тем же направлением навивки, из того же материала и с противоположным расположением слоев. Для компенсации влияния давления окружающей среды вторая биметаллическая пружина с тем же расположением слоев выполнена из биметалла с одинаковым направлением тепловой деформации и противоположным направлением модуля упругости.

На фиг. 1 изображен биметаллический чувствительный элемент, скомпенсированный от сдвига характеристики; на фиг. 2 - он же, скомпенсированный от влияния давления окружающей среды.

Чувствительный элемент, скомпенсировайный от сдвига характеристики, состоит из двух одинаковых по размерам винтовых биметаллических пружин / и .2 с противоположно расположенными слоями. Обе пружины соединены между собой муфтой 3, а свободными концами прикреплены к корпусу 4. Обусловленные нагревом угловые перемещения соединенных между собой пружин посредством валика 5 передаются на пишущее перо глубинного термометра. Для увеличения устойчивости составные пружины навиты виток к витку, а после соединения растянуты на корпусе.

При повышении температуры свободный конец правой пружины раскручивается, а левый - скручивается и поворачивается по часовой стрелке. Так как обе пружины имеют одинаковые размеры и изготовлены из одного и того же материала, то результирующий момент, развиваемый элементом в результате сложения одинаковых моментов пружин, удвоится, а результирующий угол поворота при повышении температуры будет равен по величине и направлению углу поворота отдельной пружины. При циклическом температурном воздействии обе пружины постепенно раскручиваются. Конец правой пружины раскручивается по часовой стрелке, а левый - против часовой стрелки (вид по стрелке /С). Так как одинаковые от циклического температурного воздействия раскручиваются на одинаковую величину, то суммарный сдвиг соедииенных между собой составных частей такого чувствительного элемента практически равен нулю.

Биметаллический чувствительный элемент, скомпенсированный от влияния давления окружающей среды, содержит две винтовые биметаллические пружины. Направление навивки, расположение слоев и размеры витков нружин одинаковы. Так как активный слой первой пружины мягче, а второй - тверже пассивного, то при повышении давления окружающей среды первая пружина скручивается, а вторая - раскручивается. При повышении температуры обе пружины раскручиваются.

Соотношение между количеством витков калодой пружины можно определить, приняв суммарное перемещение, обусловленное давлением окружающей среды, равным нулю. Количество витков подбирают так, чтобы обеспечить необходимый, обусловленный изменением температуры, суммарный угол поворота элемента. Определив теоретически или экспериментальным путем для составных частей элемента углы поворота витка при нагреве на 1°

и повышении давления на 1 атм, решая систему двух уравнений, составленных на основании приведенных условий компенсации, можно определить количество витков каждой пружины.

Предмет изобретения

1.Биметаллический чувствительный элемент для глубинных термометров, содержащий многовитковую биметаллическую пружину, отличающийся тем, что, с целью компенсации сдвига характеристики, обусловленного циклическим характером работы, и увеличения устойчивости он содержит вторую биметаллическую пружину, соединенную с первой муфтой с тем же направлением навивки, из одного и того же материала и противоположным расположением слоев.

2.Биметаллический чувствительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью компенсации влияния давления окружающей среды, вторая биметаллическая пружина с тем же расположением слоев выполнена из биметалла с одинаковым направлением тепловой деформации и противоположным направлением модуля упругости.