RU186482U1 - temperature sensor - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована при измерении температуры жидкостей и газов, находящихся под воздействием избыточного давления. Предлагаемый датчик температуры содержит защитный чехол, головку, измерительную вставку и элемент ее крепления, разделяющий внутренние полости головки и защитного чехла. Отличительной особенностью заявленного датчика температуры является то, что в нем применяется герметизирующий конструктивный элемент, сохраняющий герметичность при воздействии на него среды при рабочем давлении. Технический результат - сохранение герметичности датчика температуры при воздействии избыточного давления со стороны внутренней полости защитного чехла равного давлению, при котором может эксплуатироваться датчик, т.е. конструкция датчика не позволяет разгерметизироваться системе при нарушении целостности чехла. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

The utility model relates to thermometry and can be used to measure the temperature of liquids and gases under the influence of excessive pressure. The proposed temperature sensor contains a protective cover, a head, a measuring insert and an element of its fastening that separates the internal cavities of the head and a protective cover. A distinctive feature of the claimed temperature sensor is that it uses a sealing structural element that maintains tightness when exposed to the medium at operating pressure. The technical result is the preservation of the tightness of the temperature sensor when exposed to excessive pressure from the side of the inner cavity of the protective cover equal to the pressure at which the sensor can be operated, i.e. the design of the sensor does not allow the system to be depressurized if the integrity of the cover is violated. 4 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована при измерении температуры жидкостей и газов, находящихся под воздействием избыточного давления.The utility model relates to thermometry and can be used to measure the temperature of liquids and gases under the influence of excessive pressure.

Известны датчики температуры (термоэлектрические преобразователи - термопары и термопреобразователи сопротивления - термометры сопротивления) предназначенные для измерения температуры различных сред, в том числе находящихся под избыточным давлением. Все датчики включают в себя измерительную (термометрическую) вставку, защитный чехол и клеммную головку. Измерительная вставка, как правило, представляет собой металлическую трубку с размещенными внутри нее одной или двумя парами термоэлектродов изолированными между собой и внутренней поверхностью трубки и сваренными между собой с одной стороны, в случае если это термоэлектрический преобразователь, или соединительные провода, приваренные к измерительному резистору, в случае термометра сопротивления. (Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Перевод на русский язык. Издательство «Металлургия». 1980 стр. 129, рис. 3.67; стр. 90 рис. 3.35). Защитный чехол предохраняет вставку от воздействия высокого давления или напора потока измеряемой (термометрируемой) среды. Измерительная вставка оснащена конструктивным элементом крепления в виде узла или детали позиционирующем положение вставки в датчике и обеспечивающем тепловой контакт торца вставки и дна чехла (элемент крепления). Элемент крепления, как правило, разделяет внутреннее пространство головки и чехла, препятствуя попаданию пыли и влаги во внутреннюю полость чехла при открытой крышке головки или нарушении герметичности уплотнения между крышкой и корпусом головки.Known temperature sensors (thermoelectric transducers - thermocouples and resistance thermocouples - resistance thermometers) designed to measure the temperature of various environments, including those under excessive pressure. All sensors include a measuring (thermometric) insert, protective cover and terminal head. The measuring insert, as a rule, is a metal tube with one or two pairs of thermoelectrodes placed inside it, isolated between each other and the inner surface of the tube and welded together on the one hand, if this is a thermoelectric transducer, or connecting wires welded to the measuring resistor, in the case of a resistance thermometer. (Lineveg F. Temperature measurement in technology. Handbook. Translation into Russian. Publishing house "Metallurgy". 1980 p. 129, Fig. 3.67; p. 90 Fig. 3.35). A protective cover protects the insert from high pressure or pressure from the flow of the measured (thermometer) medium. The measuring insert is equipped with a structural fastening element in the form of a node or part positioning the position of the insert in the sensor and providing thermal contact of the end face of the insert and the bottom of the cover (fastening element). The fastening element, as a rule, divides the internal space of the head and the cover, preventing dust and moisture from entering the internal cavity of the cover when the head cover is open or the seal is not tight between the cover and the head body.

Известен термоэлектрический термометр (термоэлектрический преобразователь), у которого измерительная вставка выполнена из пары термоэлектродных проволок, изолированных по всей длине между собой и защитной арматуры керамическими трубками. Специальная замазка герметизирует внутреннее пространство защитного чехла от полости головки и выполняют функцию крепления и функцию герметизации измерительной вставки. (Температура: теория, практика, эксперимент, Справочное издание в 3-х томах под ред. А.М. Беленького, В.Г. Левицкого, том 2, Теплотехник, М., 2007, с. 89-90). Герметизация препятствует попаданию пыли и влаги во внутреннюю полость чехла при открытой крышке головки или нарушении герметичности уплотнения между крышкой и корпусом головки.Known thermoelectric thermometer (thermoelectric converter), in which the measuring insert is made of a pair of thermoelectrode wires, insulated along the entire length between each other and protective fittings with ceramic tubes. A special putty seals the inner space of the protective cover from the head cavity and performs the fastening function and the sealing function of the measuring insert. (Temperature: theory, practice, experiment, Reference publication in 3 volumes, edited by A.M. Belenky, V.G. Levitsky, volume 2, Heat engineer, M., 2007, pp. 89-90). Sealing prevents dust and moisture from entering the internal cavity of the case when the head cover is open or if the seal between the cover and the head housing is broken.

Также известна конструкция датчиков КТХА модификации 01.07 (Производственная компания «ТЕСЕЙ» КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ 2016, ТАФАРЕТ, 2015, с. 2-27), измерительная вставка которых выполнена в виде кабельной термопары и имеет элемент крепления в виде штуцера с резьбой с обеих сторон, закрепленный на оболочке вставки с помощью механического обжатия. Кабельная термопара представляет собой гибкую металлическую трубку с размещенными внутри нее одной или двумя парами термоэлектродов, расположенными параллельно друг другу. Пространство вокруг термоэлектродов заполнено уплотненной мелкодисперсной минеральной изоляцией. Термоэлектроды кабельной термопары со стороны рабочего торца сварены между собой, образуя рабочий спай внутри стальной оболочки. Рабочий торец заглушен приваренной стальной пробкой. Свободные концы термоэлектродов подключаются к клеммам внутри головки термопреобразователя или компенсационным проводам. На узле крепления в виде штуцера резьба с одной стороны служит для установки вставки в защитный чехол и обеспечения контакта торца вставки с дном чехла, с другой на нее наворачивается головка. Аналогичную конструкцию имеют термометры сопротивления ТСМТ, ТСПТ модификации 107 (Производственная компания «ТЕСЕЙ» КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ 2016, ТАФАРЕТ, 2015, с. 6-18). В описанной конструкции элемент крепления в виде штуцера разделяет внутренние полости головки и защитного чехла и препятствует, как и в выше описанной конструкции, попаданию пыли и влаги во внутреннюю полость чехла в случае нарушения герметичности головки, т.е. выполняет как функцию герметизации, так и функцию позиционирования вставки в чехле.Also known is the design of KTHA sensors of modification 01.07 (TESEY Production Company PRODUCT CATALOG 2016, TAFARET, 2015, p. 2-27), the measuring insert of which is made in the form of a cable thermocouple and has a mounting element in the form of a fitting with thread on both sides, fixed on the shell of the insert using mechanical compression. A cable thermocouple is a flexible metal tube with one or two pairs of thermoelectrodes placed inside it, parallel to each other. The space around the thermoelectrodes is filled with compacted finely divided mineral insulation. The thermoelectrodes of the cable thermocouple from the side of the working end are welded together, forming a working junction inside the steel shell. The end face is drowned out by a welded steel stopper. The free ends of the thermoelectrodes are connected to the terminals inside the head of the thermal converter or compensation wires. On the attachment site in the form of a fitting, the thread on one side serves to install the insert in a protective cover and ensure contact of the end face of the insert with the bottom of the cover, on the other a head is screwed onto it. Resistance thermometers ТСМТ, ТСПТ modifications 107 have a similar design (TESEY Production Company PRODUCT CATALOG 2016, TAFARET, 2015, pp. 6-18). In the described construction, the fastening element in the form of a fitting separates the internal cavities of the head and the protective cover and prevents, as in the above described construction, the ingress of dust and moisture into the internal cavity of the cover in case of a leak in the head, i.e. performs both the sealing function and the positioning function of the insert in the case.

Общим недостатком всех известных конструкций датчиков температуры является то, что элемент крепления измерительной вставки и(или) герметизирующий элемент, разделяющий внутренние полости головки и защитного чехла, не рассчитан на воздействие измеряемой среды, находящейся под избыточным давлением, которая в случае нарушения целостности чехла будет воздействовать на него. Такое воздействие может привести к разрушению элемента крепления и попаданию измеряемой среды в головку и далее в окружающую среду, так как конструкция головки не рассчитана на воздействие избыточного давления со стороны внутренней полости. Попадание измеряемой среды в окружающую среду недопустимо как с точки зрения безопасной эксплуатации объектов, так и негативного экологического воздействия на нее.A common drawback of all known designs of temperature sensors is that the mounting element of the measuring insert and (or) the sealing element separating the internal cavities of the head and the protective cover is not designed for the influence of the measured medium under excessive pressure, which in case of violation of the integrity of the cover will act on him. Such an effect can lead to the destruction of the fastening element and the medium to be measured into the head and then into the environment, since the design of the head is not designed for the effect of excessive pressure from the side of the internal cavity. The release of the measured medium into the environment is unacceptable both from the point of view of safe operation of the facilities and the negative environmental impact on it.

Предлагаемая полезная модель решает техническую проблему по устранению указанного недостатка, а именно предотвращает выброс измеряемой среды, находящейся под воздействием избыточного давления и(или) под напором потока из объекта в окружающую среду при нарушении целостности защитного чехла датчика температуры.The proposed utility model solves the technical problem of eliminating this drawback, namely, it prevents the release of the measured medium under the influence of excess pressure and (or) under the pressure of the flow from the object into the environment if the integrity of the protective cover of the temperature sensor is violated.

Технический результат полезной модели заключается в сохранении герметичности датчика температуры при воздействии избыточного давления со стороны внутренней полости защитного чехла равного давлению, при котором может эксплуатироваться датчик, а именно на номинальное (условное) давление PN равным 6,3 МПа, т.е. конструкция датчика не позволяет разгерметизироваться системе при нарушении целостности чехла.The technical result of the utility model consists in maintaining the tightness of the temperature sensor when exposed to excess pressure from the side of the inner cavity of the protective cover equal to the pressure at which the sensor can be operated, namely, at the nominal (conditional) pressure PN of 6.3 MPa, i.e. the design of the sensor does not allow the system to be depressurized in case of violation of the integrity of the cover.

Для решения указанной технической проблемы и достижения заявленного технического результата предлагается датчик температуры, включающий в себя защитный чехол, головку, измерительную вставку и элемент ее крепления, оснащенную конструктивным элементом, обеспечивающим герметичность при воздействии со стороны внутренней полости чехла среды под давлением, равным избыточному давлению, при котором датчик эксплуатируется, что предотвращает поступление измеряемой среды в полость головки и далее в окружающую среду.To solve this technical problem and achieve the claimed technical result, a temperature sensor is proposed that includes a protective cover, a head, a measuring insert and an element of its fastening, equipped with a structural element that provides tightness when exposed to pressure from the internal cavity of the cover of the medium, equal to overpressure, in which the sensor is operated, which prevents the measured medium from entering the head cavity and further into the environment.

Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by the following description and the accompanying drawings.

На Фиг. 1 представлен общий вид датчика температуры с герметизирующим конструктивным элементом, где:In FIG. 1 shows a General view of the temperature sensor with a sealing structural element, where:

1 - измерительная вставка;1 - measuring insert;

2 - элемент крепления;2 - fastener;

3 - герметизирующий конструктивный элемент;3 - sealing structural element;

4 - защитный чехол;4 - a protective cover;

5 - винты;5 - screws;

6 - головка.6 - head.

Измерительная вставка (1) оснащенная элементом крепления (2). Герметизирующий конструктивный элемент (3) размещается в верхней части защитного чехла (4), между его внутренней поверхностью и вставкой, таким образом, что отделяет внутреннее пространство чехла от полости головки. Положение вставки фиксируется, например, винтами (5) ввернутыми в корпус головки (6).Measuring insert (1) equipped with a fastening element (2). The sealing structural element (3) is placed in the upper part of the protective cover (4), between its inner surface and the insert, so that it separates the inner space of the cover from the head cavity. The position of the insert is fixed, for example, by screws (5) screwed into the head housing (6).

В случае нарушения целостности защитного чехла измеряемая среда, находящаяся под избыточным давлением, поступает во внутреннюю полость чехла. Дальнейшее проникновение среды в полость головки предотвращается герметизирующим конструктивным элементом.In case of violation of the integrity of the protective cover, the measured medium, which is under excess pressure, enters the internal cavity of the cover. Further penetration of the medium into the head cavity is prevented by the sealing structural element.

На Фиг. 2 представлен вариант исполнения датчика температуры, где измерительная вставка (1), оснащенная элементом крепления (2) в виде пластины приваренной к оболочке вставки. На оболочку вставки (1) одет герметизирующий конструктивный элемент (3) из полимерного материала или резины имеющий конусный участок. При монтаже вставки в защитный чехол (4) за счет механического воздействия элемента крепления на герметизирующий элемент, обладающий пластичностью, пространство между поверхностью оболочки вставки и внутренней поверхности чехла, герметизируется. Положение вставки фиксируется подпружиненными винтами (5), ввернутыми в корпус головки (6).In FIG. 2 shows an embodiment of a temperature sensor, where the measuring insert (1) is equipped with a fastening element (2) in the form of a plate welded to the shell of the insert. On the shell of the insert (1) is sealed structural element (3) of a polymer material or rubber having a conical section. When mounting the insert in a protective cover (4) due to the mechanical effect of the fastening element on the sealing element having plasticity, the space between the surface of the shell of the insert and the inner surface of the cover is sealed. The position of the insert is fixed by spring-loaded screws (5), screwed into the head housing (6).

На Фиг. 3 представлен вариант исполнения датчика температуры, где к оболочке измерительной вставки (1) приварен (припаян) элемент крепления (2) в виде штуцера. Вставка со штуцером вворачивается в защитный чехол (4) через герметизирующий конструктивный элемент (3) в виде прокладки. Также функцию герметизирующего конструктивного элемента (3) может выполнять фиксатор резьбы или герметик, заполняющий зазоры между витками резьбы.In FIG. 3 shows an embodiment of a temperature sensor, where a fastening element (2) is welded (soldered) to the shell of the measuring insert (1) in the form of a fitting. The insert with the fitting is screwed into the protective cover (4) through the sealing structural element (3) in the form of a gasket. Also, the thread retainer or sealant filling the gaps between the threads is able to perform the function of the sealing structural element (3).

На Фиг. 4 представлен вариант исполнения датчика температуры, где к оболочке измерительной вставки (1) приварен (припаян) элемент крепления (2) в виде штуцера имеющего резьбу с двух сторон. Вставка со штуцером вворачивается в защитный чехол (4) через герметизирующий конструктивный элемент (3). На другую сторону штуцера наворачивается головка (6).In FIG. 4 shows an embodiment of a temperature sensor, where a fastening element (2) is welded (soldered) to the shell of the measuring insert (1) in the form of a fitting having thread on both sides. The insert with the fitting is screwed into the protective cover (4) through the sealing structural element (3). The head (6) is screwed onto the other side of the fitting.

Для апробации предлагаемого технического решения было изготовлено по три образца датчиков температуры представленных на фигурах 2, 3. Измерительная вставка датчиков изготовлена в виде кабельной термопары с диаметром оболочки 3 мм. Защитный чехол изготовлен из трубы 12Х18Н10Т размером диаметром 10 мм при толщине стенки 1 мм. В качестве элементов крепления датчиков на объекте использовался штуцер с резьбой 20×1,5 и упорное кольцо диаметром 18 мм. Датчики с таким исполнением защитного чехла и монтажных элементов рассчитаны на номинальное (условное) давление PN, равным 6,3 МПа¹,а значит испытания должны быть проведены пробным давлением 9,5 МПа.To test the proposed technical solution, three samples of temperature sensors presented in figures 2, 3 were made. The measuring insert of the sensors was made in the form of a cable thermocouple with a shell diameter of 3 mm. The protective cover is made of 12X18H10T pipe with a diameter of 10 mm and a wall thickness of 1 mm. A fitting with a thread of 20 × 1.5 and a thrust ring with a diameter of 18 mm were used as elements for mounting sensors on the object. Sensors with this version of the protective cover and mounting elements are designed for a nominal (nominal) pressure PN equal to 6.3 MPa ¹ , which means that the tests must be carried out with a test pressure of 9.5 MPa.

Для проведения испытаний пробка чехла была срезана, и датчики были подвергнуты воздействию гидростатического давления величиной 9,5 МПа. В качестве среды использовалась вода. Герметизирующие конструктивные элементы всех датчиков успешно выдержали испытание.For testing, the cap of the cover was cut off, and the sensors were subjected to hydrostatic pressure of 9.5 MPa. As the medium used water. The sealing structural elements of all sensors have successfully passed the test.

Далее, для датчиков с герметизирующим конструктивным элементом, представленном на фиг. 3, давление было поднято до 15 МПа, герметизирующий конструктивный элемент также выдержал испытание, что говорит о возможности применения данной конструкции в датчиках, рассчитанных на номинальное давление 10 МПа.Further, for sensors with a sealing component shown in FIG. 3, the pressure was raised to 15 MPa, the sealing structural element also passed the test, which indicates the possibility of using this design in sensors designed for a nominal pressure of 10 MPa.

Применение заявленного датчика температуры позволяет предотвратить выброс измеряемой среды в окружающую среду при нарушении целостности защитного чехла датчика температуры благодаря герметизирующим конструктивным элементам, выполненным согласно фиг. 2 - фиг. 4, и соответствующих элементов крепления, которые обеспечивают герметичность термометрируемого объекта при воздействии на него измеряемой среды при рабочем давлении.The use of the inventive temperature sensor can prevent the release of the measured medium into the environment in case of violation of the integrity of the protective cover of the temperature sensor due to the sealing structural elements made in accordance with FIG. 2 - FIG. 4, and the corresponding fastening elements, which ensure the tightness of the thermometer object when exposed to a measured medium at operating pressure.

Claims (5)

1. Датчик температуры, включающий в себя защитный чехол, головку, измерительную вставку и элемент ее крепления, разделяющий внутренние полости головки и защитного чехла, отличающийся тем, что в нем применяется герметизирующий конструктивный элемент, сохраняющий герметичность при воздействии на него среды при номинальном (условном) давлении, равном или превышающем 6,3 МПа.1. The temperature sensor, which includes a protective cover, a head, a measuring insert and an element of its fastening, separating the internal cavity of the head and a protective cover, characterized in that it uses a sealing structural element that maintains tightness when exposed to the medium at nominal (conditional ) a pressure equal to or greater than 6.3 MPa. 2. Датчик температуры по п. 1, отличающийся тем, что герметизирующий конструктивный элемент выполнен в виде конусной пробки из эластичного материала.2. The temperature sensor according to claim 1, characterized in that the sealing structural element is made in the form of a cone plug of elastic material. 3. Датчик температуры по п. 1, отличающийся тем, что элемент крепления выполнен в виде штуцера, приваренного или припаянного к оболочке измерительной вставки и ввернутого во внутреннюю полость защитного чехла через герметизирующий конструктивный элемент в виде прокладки.3. The temperature sensor according to claim 1, characterized in that the fastening element is made in the form of a fitting welded or soldered to the shell of the measuring insert and screwed into the inner cavity of the protective cover through a sealing structural element in the form of a gasket. 4. Датчик температуры по п. 3, отличающийся тем, что функцию герметизирующего конструктивного элемента выполняет фиксатор резьбы или герметик.4. The temperature sensor according to claim 3, characterized in that the thread retainer or sealant performs the function of the sealing structural element. 5. Датчик температуры по п. 3, отличающийся тем, что элемент крепления в виде штуцера выполнен с резьбой с двух сторон для соединения с защитным чехлом и головкой.5. The temperature sensor according to claim 3, characterized in that the fastening element in the form of a fitting is threaded on both sides for connection with a protective cover and a head.

Images