Тепловой зонд Советский патент 1976 года по МПК G01N25/32 G01K3/08 

1

Изобретение относится к экспериментальной технике в теплофизике и может найти применение для определения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности грунтов, различных веществ и материалов, изделий и конструкций.

Известны цилиндрические тепловые зонды для измерения коэффициентов тепло-и температуропроводности грунтов и материалов, содержащие корпус, выполненный в виде металлической трубки, и размещенные в нем проволочпый электрический нагреватель и термопару с рабочим спаем в центральной части зонда. Нагреватель расположен по оси зонда В виде натянутой струны. Рабочий спай термопары контактирует с внутренней поверхностью корпуса.

Для создания надежного теплового кантакта между элементами зонда свободное пространство В корпусе заливают теплопроводной массой.

Также известны зонды, корпус которых выполнен В виде металлического стержня и размещенных на нем термопары и проволочного нагревателя. Выводные клеммы от нагревателя и термопары расположены в рукоятке зонда, укрепленной на конце стержня.

Недостатком известных зондов является их конструктивная сложность и трудоемкость изготовления, заключающаяся в необходимости

изготовления элементов зонда, их точной сборке и создании надежного теплового контакта между корпусом, термопарой и нагревателем. Цель изобретения - упростить конструкцию

и технологию изготовления зондов за счет сокращения числа используемых в зонде деталей и выполнения ими нескольких функций одновременно.

Поставленная цель достигается тем, что

электрический нагреватель и корпус зонда выполнены В виде изолированного по боковой поверхности , проводящего стержня и плотно надетой на него металлической трубки, имеющих на одном из торцов электрический контакт. Вдоль стержня проходит канавка, в которую уложена термопара, состоящая из стержня и вваренной одним концом в дно канавки тонкой изолированной проволочки. На чертеже схематично показан предлагаемый цилиндрический тепловой зонд.

Корпус зонда состоит из металлической трубки 1, плотно посаженной на стержень 2, изолированный по боковой поверхности слоем 3 теплостойкого лака или эмали толщиной 5- 10 мкм. Стержень выполнен из термоэлектродного материала (хромеля, константана). Трубка и стержень имеют на торце электрический контакт 4, образованный пайкой или сваркой этих деталей. Вдоль стержня 2

выполнена канавка 5, в которую уложен проволочный термоэлектрод 6, составляющий со стержнем 2 термопару. Площадь сечения канавки 5 пренебрежимо мала по сравнению с площадью сечения стержня 2. Конец термозлектрода 6, вваренный в дно канавки 5, образует рабочий спай 7 термопары. Трубка 1, стержень 2 и проволочный термоэлектрод 6 соединены с выводными клеммами 8, которые размещены в рукоятке 9 зонда. Трубка 1 и стержень 2 образуют электрический нагреватель.

Таким образом, стержень 2 одновременно выполняет функции корпуса, нагревателя и электрода термопары. Трубка 1 служит частью электрического нагревателя и корпуса зонда. Длина зонда должна составлять 70 - 100 диаметров трубки 1.

Для определения коэффициентов тепло-и температуропроводности материалов тепловой зонд погружают в исследуемую среду и выдерживают его до выравнивания температуры между зондом и средой. Затем зонд нагревают переменным током. Для электрической развязки цепей нагрева и измерения используют фильтр низких частот. Регистрируя изменение термо-э. д. с. во времени, по известным формулам линейного или цилиндрического источника тепла вычисляют искомые коэффициенты.

Формула изобретения

Тепловой зонд, состоящий из корпуса, электрического нагревателя и рукоятки с выводными клеммами, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, электрический нагреватель выполнен в виде изолированного по боковой поверхности сплошного цилиндрического стержня из термоэлектродного материала, например константана, имеющего проточную канавку вдоль боковой поверхности стержня с уложенной в нее термопарой, и охватывающей стержень металлической трубки, контактирующей с ним на торце.

А W J v/ifg УУТ V 99 J. Т1 VgTltiy iryg yg j Vtt хху,Л Л А AS,ltff ////////////////// ////////////////////

А-А