1
Изобретение относится к области термометрических измерений при геокрилогических исследованиях и может быть использовано во всех видах стационарных многолетних прецезионных измерений температуры среды с помощью термокартажных скважин.
В практике гидрогеологических и геотермических исследований при изучении температурного режима грунтов, измерении температуры воды и гидросмесей, изучении технологических процессов, в наблюдениях за ходом температуры воздуха и т. д. широко применяются электрические термометры сопротивления, содержапдие чувствительный элемент в виде проволочной спирали, намотанной на каркас из диэлектрического материала, или бескаркасный и залитый эпоксидной смолой и помещенный в защитный кожух.
Однако известные конструкции имеют недостаточную стабильность характеристик, обусловленную несоверщенством конструкций и технологии изготовления термометров сопротивления.
Причины нестабильности, вызванные несоверщенстБом конструкции термометров сопротивления, сводятся в основном к недостаточной герметичности оболочки, к появлению конденсата и его замерзанию внутри оболочки, где размещается измерительный элемент, вследствие различных температурных коэффициентов линейного расширения материалов изоляции и корпуса, а также постеценного изменения адгезивных свойств материалов в результате их старения.
Известные способы устранения конденсата внутри оболочки: удаление воздуха из оболочки путем ее нагревания, заполнение оболочки инертным газом (гелием) не позволяют полностью исключить появление конденсата, а заливка термочувствительного элемента эпоксидной смолой приводит к заметному силовому воздействию на проволочный чувствительный элемент из-за разных температурных коэффициентов линейного расширения смолы
и материала чувствительного элемента. Этот же недостаток характерен и для каркасных термометров сопротивления вследствие различных коэффициентов линейного расширения каркаса и проволоки.
Причины нестабильности, вызванные несоверщенством технологии изготовления термометров сопротивления, заключаются в неравномерности натяжения проволоки при намотке на плоские каркасы, скручивании и перегибах проволоки при установке термочувствительного элемента, выполненного в виде бескаркасной спирали, в длинные узкие металлические обоймы. Для повышения стабильности и срока службы в предлагаемом термометре термочувствительный элемент свободно размещен в вязкой неэлектропроводной гидрофобной жидкости, например в полисилоксане, внутри замкнутой обоймы.
На чертеже показан описываемый медный термометр сопротивления, состоящий из термочувствительного элемента 1, выполненного из бифилярной медной проволочной многовитковой круглой спирали, помещаемой внутрь п1элого жесткого герметичного корпуса (обоймы) 2, заполненного вязкой гидрофобной диэлектрической жидкостью 3, температура замерзания которой от - 60 до - 70°С, а температура кипения значительно выще -}- 100°С. Герметизация достигается, например, заливкой корпуса 2 эпоксидной смолой 4. Таким образом, корпус термометра сопротивления состоит из двух замкнутых полостей 2 и 4 одна внутри другой. Обойма, в которой помещают термочувствительный элемент и вязкую жидкость, выполнена из двух частей, соединяемых при необходимости между собой стойкой в центре. Соединение может быть резьбовым, если обойма металлическая (исключая ферриты), клеевым или прессованным, если обойма пластмассовая. За счет этого достигается высокое качество контакта верхней защитной пластины (крышки) и корпуса обоймы. Стойка в центре обоймы повышает жесткость конструкции и позволяет получить замкнутую торообразную полость для помещения в нее термочувствительного элемента, исключающую возможность наложения и спутывания отдельных витков проволочной спирали. Если размеры обоймы невелики, стойку можно не делать.
В корпусе обоймы имеются отверстия для ввода монтажных проводов 5, закрываемые пробкой из термопласта 6. Для того чтобы при заливке всего корпуса и подводящей части монтажных проводов эпоксидной смолой образовался «гидравлический замок 7, исключающий возможность попадания влаги к местам соединения монтажных проводов и термочувствительного элемента, сразу после
выхода проводов из обоймы в изоляции Делаются кольцевые пазы.
Внутрь корпуса после укладки многовитковой спирали наливают полисилоксановую 5 жидкость 3 (например, полидиметилсилоксан) таким образом, чтобы термочувствительный элемент был полностью погружен в жидкость. Допускается наличие небольшого пузырька воздуха внутри оболочки. Воздух играет роль
0 компенсатора при температурном изменении объема жидкости. Выбор полисилоксановой жидкости в качестве заполнителя полости, в которой свободно плавает термочувствительный элемент, объясняется тем, что жидкости
5 группы полисилоксанов имеют хорошие диэлектрические свойства, вязки, имеют очень низкую температуру замерзания (от - 60 до -70°С), температура кипения составляет ПО-215°С, обладают хорошей адгезией к металлу и к полимерным материалам, применяемым в качестве изоляции монтажных проводов, и гидрофобны. Наличие такой жидкости в полости, где расположен термочувствительный элемент, полностью исключает всякую
5 возможность проникновения туда влаги и, следовательно, опасность щунтирования замерзающей влагой. Низкая температура замерзания обеспечивает сохранение вязких свойств в пределах всего возможного диапазона изменения измеряемых температур при геокриологических исследованиях (от -j- 50 до - 50°С). Следовательно, всегда сохраняется свободное положение термочувствительного элемента и исключается силовое воздействие
5 на него.
Предмет изобретения
Термометр сопротивления, содержащий термочувствительный элемент в герметичной
0 жесткой оболочке и выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и срока службы, термочувствительный элемент свободно размещен в вязкой гидрофобной неэлектропроводной жидкости,
5 например в полисилоксане, внутри замкнутой обоймы.
