RU90555U1 - DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE OF THE ENVIRONMENT AND SURFACE - Google Patents

Abstract

1. Устройство для измерения температуры среды и поверхности, содержащее корпус с пробкой, в котором расположены два термоэлектрода, образующие термопару, отличающееся тем, что рабочий спай выполнен впаиванием отдельно каждого термоэлектрода в промежуточный материал, наружная поверхность которого контактирует с корпусом. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий спай промежуточного материала выполнен металлическим для высокотемпературных термопар или в виде припоя для низкотемпературных термопар в зависимости от температурного интервала измеряемых температур, например, равного 1,5-273К. ! 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что внутри корпуса установлен подвижный полый шток, в котором расположены скрученные термоэлектроды с рабочим спаем, изготовленным из промежуточного металла или припоя, при этом шток поджат пружиной и посредством болта, установленного внутри уплотнительной пробки, выполнен подвижным внутри корпуса.1. A device for measuring the temperature of the medium and surface, containing a body with a plug, in which two thermoelectrodes are located, forming a thermocouple, characterized in that the working junction is made by soldering each thermoelectrode separately into an intermediate material, the outer surface of which is in contact with the body. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the working junction of the intermediate material is made of metal for high-temperature thermocouples or in the form of solder for low-temperature thermocouples, depending on the temperature range of the measured temperatures, for example, equal to 1.5-273K. ! 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that a movable hollow rod is installed inside the housing, in which twisted thermoelectrodes with a working junction made of an intermediate metal or solder are located, while the rod is preloaded by a spring and by means of a bolt installed inside the sealing plug , is made movable inside the case.

Description

Полезная модель относится к устройствам измерения температуры и может быть использована в промышленности и на испытательных стендах.The utility model relates to temperature measuring devices and can be used in industry and on test benches.

Известно устройство для измерения температуры перегретого водяного пара при температурах до 500°С, который находится под давлением до 14МПа. Защитная гильза устройства изготовлена из стали, а электроды выполнены из проволоки, изолированной двухканальной фарфоровой трубкой. Для увеличения поверхности соприкосновения к рабочему спаю приварена металлическая пластина, а достаточный тепловой контакт с измеряемой поверхностью осуществляется пружиной, прижимающей пластину к дну защитной гильзы (В.П.Преображенский «Теплотехнические измерения и приборы», Москва, 1978 г.).A device for measuring the temperature of superheated water vapor at temperatures up to 500 ° C, which is under pressure up to 14MPa. The protective sleeve of the device is made of steel, and the electrodes are made of wire, insulated with a two-channel porcelain tube. To increase the contact surface to the working junction, a metal plate is welded, and sufficient thermal contact with the measured surface is made by a spring pressing the plate to the bottom of the thermowell (V.P. Preobrazhensky “Thermotechnical measurements and devices”, Moscow, 1978).

Недостатком данного технического решения является необходимость предварительной сварки контактов до приваривания пластины, что может вызвать разрушение термоэлектрода с меньшей температурой плавления при импульсном увеличении измеряемой температуры выше предела, допустимого для данного диаметра термоэлектродов.The disadvantage of this technical solution is the need for preliminary welding of the contacts before welding the plate, which can cause the destruction of the thermoelectrode with a lower melting point with a pulsed increase in the measured temperature above the limit acceptable for a given diameter of thermoelectrodes.

Наличие фарфорового наконечника, защищающего рабочий спай, вызывает увеличение времени инерции до десятков секунд, а закрепление термоэлектродов в головке винтами и присоединение удлиняющих проводов также винтами вызывает дополнительную случайную погрешность при измерении температуры.The presence of a porcelain tip protecting the working junction causes an increase in inertia time of up to tens of seconds, and fixing the thermoelectrodes in the head with screws and attaching extension wires with screws also causes an additional random error in temperature measurement.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное за прототип устройство для измерения температуры, содержащее два термоэлектрода, образующих термопару, расположенную в составной защитной трубке с подвижным фланцем для ее крепления. Головка термопары в литом корпусе закрыта пробкой, а сами термоэлектроды могут удлиняться без разрушения при изменении температуры. Рабочий спай термопары изолирован от корпуса фарфоровым наконечником, а термоэлектроды изолированы фарфоровыми бусами (П.В.Новицкий «Электрические методы измерения неэлектрических величин», Ленинград, 1975 г., стр.350).Closest to the technical nature of the claimed device is selected for the prototype device for measuring temperature, containing two thermoelectrodes forming a thermocouple, located in a composite protective tube with a movable flange for mounting it. The head of the thermocouple in the molded case is closed by a stopper, and the thermoelectrodes themselves can be extended without destruction when the temperature changes. The working junction of the thermocouple is isolated from the casing with a porcelain tip, and the thermoelectrodes are isolated with porcelain beads (P.V. Novitsky “Electrical methods for measuring non-electric quantities”, Leningrad, 1975, p. 350).

Недостатком данного технического решения является выполнение рабочего спая термопары сваркой термоэлектродов, обеспечивающей надежный контакт в рабочем спае, но из-за разных температур плавления материала термоэлектродов возможно разрушение термоэлектрода с меньшей температурой плавления при импульсном увеличении температуры выше предела, допустимого для данного диаметра термоэлектродов.The disadvantage of this technical solution is that the working junction of the thermocouple is performed by welding thermoelectrodes, which provides reliable contact in the working junction, but due to different melting temperatures of the material of the thermoelectrodes, it is possible to destroy a thermoelectrode with a lower melting temperature with a pulse increase in temperature above the limit allowed for a given diameter of thermoelectrodes.

Целью заявляемого технического решения является сохранение кристаллической структуры обоих термоэлектродов и обеспечение сохранности термопары при увеличении температуры выше допустимой для данного диаметра термоэлектродов.The purpose of the proposed technical solution is to preserve the crystalline structure of both thermoelectrodes and to ensure the safety of the thermocouple with increasing temperature above the permissible diameter for the thermoelectrodes.

Основным условием для изготовления рабочего спая такой термопары является наличие промежуточного металла для высокотемпературных термопар или, например, любого припоя для низкотемпературных термопар (1.5-273К).The main condition for the manufacture of a working junction of such a thermocouple is the presence of an intermediate metal for high temperature thermocouples or, for example, any solder for low temperature thermocouples (1.5-273K).

Указанная цель достигается тем, что рабочий спай выполнен впаиванием или ввариванием отдельно каждого термоэлектрода в промежуточный металл для высокотемпературных термопар или в любой припой для низкотемпературных термопар. Промежуточный металл соединен тепловым контактом с корпусом устройства. Внутри корпуса установлен подвижный шток, в котором расположены скрученные термоэлектроды с промежуточным материалом, при этом шток поджат пружиной при контактировании с поверхностью и посредством болта, установленного внутри уплотнительной пробки, подвижен внутри корпуса.This goal is achieved by the fact that the working junction is made by soldering or welding separately each thermoelectrode into the intermediate metal for high-temperature thermocouples or in any solder for low-temperature thermocouples. The intermediate metal is connected by thermal contact with the housing of the device. A movable rod is installed inside the housing, in which twisted thermoelectrodes with intermediate material are located, while the rod is spring-loaded upon contact with the surface and, by means of a bolt installed inside the sealing plug, is movable inside the housing.

На фиг.1 представлено заявляемое устройство измерения температуры среды.Figure 1 presents the inventive device for measuring the temperature of the medium.

На фиг.2 представлено заявляемое устройство при измерении температуры поверхности, находящейся в среде.Figure 2 presents the inventive device when measuring the temperature of the surface in the medium.

Для измерения температуры среды устройство, представленное на фиг.1 состоит из термоэлектродов 5, вставленных в металличекий трубчатый корпус 1. Для обеспечения контакта термоэлектродов между собой (рабочий спай) использован промежуточный металл, например, припой или иной материал с металлической проводимостью. Основное условие, чтобы температуры T₁ и Т₂ в местах соединения термоэлектродов с промежуточным металлом должны быть одинаковы T₁=T₂. Этот принцип реализован в обеих конструкциях заявляемого устройства.To measure the temperature of the medium, the device shown in Fig. 1 consists of thermoelectrodes 5 inserted into a metal tubular body 1. An intermediate metal, for example, solder or other material with metallic conductivity, is used to ensure the thermoelectrodes are in contact (working junction). The main condition is that the temperatures T ₁ and T ₂ at the junction of the thermoelectrodes with the intermediate metal should be the same T ₁ = T ₂ . This principle is implemented in both designs of the claimed device.

Термоэлектроды 5 изолированы кремневой нитью, скручены вместе и находятся в корпусе. Рабочий спай 7 термоэлектродов 5 выполнен из припоя ПСР и находится в тепловом контакте с корпусом 1. На передней части устройства расположена уплотнительная пробка 2 с прокладкой 3. С передней части устройство запаяно припоем. Это позволит сохранить кристаллическую структуру обоих термоэлектродов и обеспечить сохранность термопары при увеличении температуры выше допустимой для данного диаметра термоэлектродов.Thermoelectrodes 5 are isolated by flint, twisted together and are in the housing. The working junction 7 of the thermoelectrodes 5 is made of PSR solder and is in thermal contact with the housing 1. On the front of the device there is a sealing plug 2 with a gasket 3. On the front of the device, the device is sealed with solder. This will preserve the crystalline structure of both thermoelectrodes and ensure the safety of the thermocouple when the temperature rises above the permissible diameter for the thermoelectrodes.

При измерении температуры поверхности устройство фиг.2 дополнительно содержит полый шток 4 с расположенными внутри его скрученными и изолированными кремневой нитью друг от друга термоэлектродами 5. В передней части шток 4 поджат пружиной 6, один конец которой упирается в шток 4, а второй в основание болта 8. Пружина предназначена для того, чтобы прижимать рабочий спай к поверхности, температуру которой необходимо измерить. Для обеспечения надежного контакта с измеряемой поверхностью и измеряемой средой спаи зачищаются и полируются.When measuring the surface temperature, the device of figure 2 further comprises a hollow rod 4 with thermoelectrodes 5 inside it twisted and insulated with silicon thread from each other. In the front part, the rod 4 is spring-loaded 6, one end of which abuts against the rod 4 and the other into the base of the bolt 8. The spring is designed to press the working junction to the surface, the temperature of which must be measured. To ensure reliable contact with the measured surface and the measured medium, the junctions are cleaned and polished.

Claims (3)

1. Устройство для измерения температуры среды и поверхности, содержащее корпус с пробкой, в котором расположены два термоэлектрода, образующие термопару, отличающееся тем, что рабочий спай выполнен впаиванием отдельно каждого термоэлектрода в промежуточный материал, наружная поверхность которого контактирует с корпусом.1. A device for measuring the temperature of the medium and surface, comprising a housing with a stopper, in which two thermoelectrodes are located that form a thermocouple, characterized in that the working junction is made by soldering each thermoelectrode separately into an intermediate material whose outer surface is in contact with the housing. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий спай промежуточного материала выполнен металлическим для высокотемпературных термопар или в виде припоя для низкотемпературных термопар в зависимости от температурного интервала измеряемых температур, например, равного 1,5-273К.2. The device according to claim 1, characterized in that the working junction of the intermediate material is made of metal for high temperature thermocouples or in the form of solder for low temperature thermocouples depending on the temperature range of the measured temperatures, for example, equal to 1.5-273K. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что внутри корпуса установлен подвижный полый шток, в котором расположены скрученные термоэлектроды с рабочим спаем, изготовленным из промежуточного металла или припоя, при этом шток поджат пружиной и посредством болта, установленного внутри уплотнительной пробки, выполнен подвижным внутри корпуса.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that a movable hollow rod is installed inside the housing, in which twisted thermoelectrodes with a working junction made of intermediate metal or solder are located, while the rod is spring-loaded and by means of a bolt installed inside the sealing plug made movable inside the housing.