Термометр сопротивления Советский патент 1981 года по МПК G01K7/16 

1

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при геокриологических исследованиях, стационарных многолет- j них наблюдениях температурного режима грунтов в сооружениях, работающих в статических условиях (плотинах, дамбах) и подвергающихся вибрации (в земляном полотне автомобильных и же- |л лезных дорог, основаниях машин вибрационного действия и др.).

Известен термометр сопротивления, содержащий термочувствительный элемент, свободно размещенный в вязкой 15 гидрофобной неэлектропроводной жидкости, например полисилоксане, внуйэи замкнутой обоймы l.

Однако при монтаже и особенно при транспортировке чувствительный эле- 20 мент (или отдельные витки его), находящийся в свободном состоянии, может перемещаться под собственным весом и деформироваться, что сказывается на стабильности характеристик термомет- 25 ра. Термометр невиброустойчив, исключается возможность использования регистратора, работающего па переменном токе, так как перемещение отдельных витков чувствительного эле- ЗО

мента относительно друг друга нарушает градуировку термометра.

Из известных наиболее близким по технической сущности к заявленному является термометр сопротивления, содержащий термочувствительный элемент, размещенный в жесткой герметичной оболочке с заполнителем, и выводы {2 .

В качестве заполнителя в известном термометре используется керами-. ческий порошок.

Известному устройству присущ ряд недостатков, недостаточная виброустойчивость, с течением времени ухудшение герметичности защитной оболочки. Керамический порошок при не цсстаточной герметичности защитной оболочки, являясь хорошим адсорбентом и проводником влаги, значительно ухудшает работу термометра во влажной среде, особенно.в грунте, силобое воздействие изоляции при ее увлажнении или высыхании оказывает заметное неблагоприятное влияние на стабильность временной характеристики термометра, при отрицательной температуре увлажненный порошок смерзается с термочувствительной проволокой.

ызывая ее деформацию и изменение сопротивления.

Целью изобретения является повыение надежности термометра при измерениях во влажных вибрируемых средах.

Указанная цель достигается тем, что Б качестве заполнителя использован неэлектропроводный порошок, смоченный гидрофобной диэлектрической жидкостью при комнатной темпеатуре до максимального молекулярного насыщения. Для этого в сухой порошок, засыпанный в пространство между капсулой и чувствительным элементом, вводится небольшое количество жидкого гидрофобного диэлектрика, обладающего хорошей адгезией к порошку и проволоке чувствительного элемента. Жидкий диэлектрик постепенно распределяется в заполнителе и обволакивает тонкой пленкой каждую частицу порошка и поверхность проволоки. Благодаря этому поверхностная энергия частиц расходуется на притяжение молекул жидкого диэлектрика, а поэтому порошок и проволока в дальнейшем не могут смачиваться водой. Капиллярные свойства порошкового заполнителя сохраняются, но только по отношению к жидкому диэлектрику. Следовательно, введение определенного количества жидкого гидрофобного диэлектрика, при котором поверхностная энергия порошка и проволоки полностью расходуются на взаимодействие с ним, превращает порошковую среду из гидрофильной в гидрофобную.

Подобная картина будет наблюдаться и в том случае, если смочить жидким диэлектриком только чувствительный элемент, проволока которого плотно намотана и скреплена между собой или плотно вставлена в корпусе. Плотная намотка из тонкого провода также, как и порошковая среда, обладает капиллярными свойствами.

В качестве гидрофобного диэлектрика для смачивания порошкового заполнителя термометров можно использовать электроизоляционные жидкости на основе кремнийорганических (полиорганосилоксановых) соединений, например полиметилсилоксановую жидкость.

К основным преимуществам этих диэлектриков следует отнести низкое значение вязкости при отрицательных температурах, хорошие диэлектрические показатели, значения которых мало изменяются в широком диапазоне температур, а также высокую термическую и противоокислительную стабильность.Температура застывания их ниже - 60°С, а кипения выше 200 С.

При максимальном молекулярном насыщении порошкового заполнителя

диэлектрик занимает только незначительную часть объема пор в порошковом заполнителе, так как при этом Насыщении он покрывает частицы порошка и проволоки очень тонкгм слоем. Основной объем пор остается свободным, а поэтому при нагревании термометра до температуры выше комнатной жидкий диэлектрик беспрепятственно расширяется в свободную част пор, не оказывая давления на чувствительный элемент и защитную оболочку.

По мере увеличения насыщения заполнителя жидким диэлектриком свыше максимального молекулярного насыщения надежность защиты чувствительного элемента повышается до полного заполнения пор. Однако, при этом все большая часть диэлектрика будет использоваться нерационально, так как он будет находиться в свободном состоянии, заполняя свободное пространство пор.

Конструкция термометра представлена на чертеже.

Термометр содержит жесткий пластмассовый корпус 1, чувствительный элемент 2, выполненный в виде бескаркасной безындуктивной катушки, порошковый заполнитель 3, смоченный жидким гидрофобным диэлектриком, гидравлический замок 4 и выводные проволоки 5.

Изготовление термометра производися в следующей последовательности.

В корпус 1 устанавливается чувствительный элемент 2 с подпаянными к нему выводными проводниками 5. Пространство между чувствительными элементом и корпусом заполняется керамическим порошком. Уплотнение порсвйка производится периодическим постукиванием деревянной палочкой по корпусу термометра. Термометр устанавливается а вертикальное положение и с помощью медицинского шприца в порошок вводится жидкий диэлектрик. Затем производится герметизация корпуса с помощью эпоксидного компаунда. По окончании отверждения компаунда термометр подвергается термической обработке (искусственному старению), в процессе которой происходит стабилизация сопротивления чувствительного элемента. После этого производится градуировка термометра.

Предлагаемый термометр сопротивления предотвращает увлажнение и набухание изоляции проволоки чувствительного элемента в процессе работы термометра, исключается возможность шунтирования чувствительного элемента влагой, предотвращается коррозия проволоки чувствительного элемента,, исключается возможность смерзания порошкового заполнителя и связанная с ним деформация термочувствительной проволоки, повышается виброустойчивость термометра.

изобретения

Формула

Термометр сопротивлений, содержащий термочувствительный элемент,раэмещенный в жесткой герметичной оболочке с заполнителем, и выводы, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности термометра при измерениях во влажных вибрируемых средах, в качестве заполнителя использован неэлектропроводный

порошок, смоченный гидрофобной диэлектриче7кой жидкостью при комнатной температуре до максимального молекулярного насынення..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 439709, кл. G 01 К 7/16, 1972.

2.Каталог Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Том 2, выпуск 1, Приборы для измерения температуры, М., ЦНИИТЭИ приборостроения, 1975, с. 4-5 (прототип).

4