Термопара Советский патент 1981 года по МПК G01K7/02 

(54) ТЕРМОПАРА

I

Изобретение относится к измерениям, температ веществ, а более конкретно - к изме. рению температур реакционно-активных веществ в твердом и Ж1ЩКОМ состояниях с помощью термопар.

Известна термопара, состоящая из двух проволочных термозлектродов, электрически контактирующих между собой в локальной области, и злектроизоляторов термоэлектродов. Диаметры термозлектродов равны или отличаются, но не более, чем в два - три раза 1.

Однако такая термопара не имеет защитного элемента, предохраняющего ее от взаимодействия с объектом исследования. Поэтому она не может быть использована или не может давать. удовлетворительные по тошости показания в , если- объектом измерения являются реакционно-активные вещества. Типичным примером такого объекта является больщ1щство металлов и сплавов в расплавленном состоянии.

Наиболее близкой по техлшческой сущности и достигаемому результату является термопара, состоящая из двух электрически контактирующих между собой термоэлектродов и цилиндрический электроизоляционной оболочки t2J.

Недостатком этого устройства является ограничение точности измерения температуры вследствие наличия значительного термического сопротивления между областью контакта термозлектродов и объектом измерения. Это сопротивление складывается из термического сопрот1шлення стенки оболочки и термического сопротивления либо воздзщного зазора

10 между спаем термопары и стенкой оболочки, либо точечного контакта сйая в виде щарика и j дна оболочки в виде сферы больщого диаметра - при отсутствии средств зффективного поджатия спая к стенке.

15

Цель изобретения - повыщение точности измерения температуры за счет снижения термического сопротивления между термоэлектродами и объектом исследования при испытании реакционно-активных материалов.

20

Указанная цель достигается тем, что в известной термопаре рабочие концы термоэлектродов в месте их контакта вьшолнены срезанными по плоскостям, образующим с их. осями угол, меньше 90° и заклинены относительно друг друга и оболочки, причем внут ренний дасаметр оболочки превышает диаметр большего термоэлектрода, но меньше суммы диаметров обоих термоэлектродов. В случае погружения термопары в исследуемый объект оболочка вьтолняется из плав но сочлененных между собой учлсукоъ. Заклинивание термоэлектродов, достигаемое такой конструкцией, обеспечивает их эффективное поджатие к друг jspyry и к оболочке, тепловой контакт которой с термоэлектро.дами осуществляется по образующим, что о беспечивает шшжение термического сопротивления между областью контакта термоэлек;тродов и объектом исследова1шя и, следовательно, повышение точности измерения температуры. Устранение операции сварки концов термоэлектродов приводит к снижению стоимости термопары. На фиг. 1 представлена термопара, общий вид; на фиг. 2 - вариант защитной оболочки термопары; на фиг. 3 и 4 - примеры пр менения предлагаемой термопары для измерення температуры поверхности и объема объек та исследования, соответственно. Термопара (фиг. 1) содержит термоэлектро ды I и 2 и электроизоляторы 3-5. На фиг. 3 и 4 изображены также тигель 6, объект 7 исследования, защитная оболочка 8, засыпка 9 из огнеупорного порошка или керамический тигель соответственно. Контактирующие концы термоэлектродов вы полняются срезанными по плоскости А, перпендикулярной плоскости чертежа, при этом угол а между этой плоскостью и..осями термоэлектродов в области их контакта меньше 90°. Концы термоэлектродов находятся в заклиненном состоянии относительно друг дру га и относительно оболочки. Термоэлектроды размещены в электроизоляторах, а зона их контакта защищена ot объекта исследования оболочкой, выполненной в виде трубки. Сборка термопары осуществляется следующим образом. Конць термоэлектродов вьшолняются срезанными плоскостями, образующими с их осями один и тот же угол, меньший 90°, и вдвигаются в оболочку навстречу друг другу вплоть до возникновения контакта термоэлектродов поллоскостям среза и их заклинирания относительно друг ярутя и относительно оболочки. После на термоэлектроды одеваются электроизоляторы. Защитная оболочка {фиг. 2) вьшолнена из плавно сочлененных между собой участков. Использование такой оболочки целесообразно в случае погружения термопары в исследуемую среду. Термопара работает следующим образом. Защитная оболочка 8, охватывающая область контакта термоэлектродов 1, и 2, приводится в контакт с объектом 7 исследования. Свободные концы термоэлектродов подключаются к регистрирующему устройству. После этого температура области контакта термоэлектродов приближается к температуре объекта исследования. Так как термическое сопротивление между областью контакта термоэлектродов и объектом исследования мало, то разница их температур незначительна. Величина термоЭДС измеряется регистрирующим устройством. По величине ;термо-ЭДС традиционным путем- по градуировоадым таблицам и графикам - находится температура объекта. При испытании объекта, находящегося в жидком состоянии, термопара может быть погружена в объект, как показано на фиг. 4. . Применение предлагаемой термопары позволяет повысить точность измерения важных технологических параметров сплавов (температура солидуса и ликвидуса, интервал кристаллизации и т.п.) и снизить стоимость изготовления термопары путем исключения дорогостоящей электронно-лучевой сварки концов термоэлектродов. Предлагаемая термопара может найти широкое применение как в Исследовательской практике, так и при технологическом контроле на металлургическом и химических предприятиях. Формула изобретения 1.Термопара, состоящая из двух электрически контактирующих между собой термоэлектродов и цилиндрической электроизоляционной оболочки, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры за счет снижения термического сопротивления между термоэлектро- дами и объектом исследования при испытания реакционно-активных материалов, рабочие концы термоэлектродов в месте их контакта выполнены среза1шыми по плоскостям, образующим с их осями угол, меньше -90 и заклинены относительно друг друга и оболочки, причем внутренний диаметр оболочки превышает диаметр большего термоэлектрода, но меньше суммы диаметров обоих термоэлектродов. 2.Термопара по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что оболочка выполнена из плавно сочленных между собой участков. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1.Попов М. М. Термометрия и калориметрия. Изд-во МГУ, 1954, с. 220-221, рис.105в. 2.Попов М. М. Термометрия и калориметрия. Изд-во МГУ, с. 220-221, рис. 105г (прото.тип)1.