CS255113B1 - Zařízeni k měřeni vysokých teplot v agresivním prostřed! - Google Patents

Abstract

Zařízení k měření vysokých teplot v agresivním prostředí termočlánkem nebo odporovou sondou, umožňující spolehlivou funkci při teplotách až do blízkosti 2 000 °C při přetlaku kolem 5 MPa, např. v reaktorech pro zplyňování těžkých olejů, Čehož je dosaženo tím, že termočlánkový nebo odporový měřicí systém je vložen do jednostranně uzavřeného monokrystalického safírového pouzdra, do něhož je suvně těsně vložena kapilární trubice bu3 safírová, nebo keramická, vodiče měřicího systému, procházející otvory kapilární trubice jsou v nich na vnějším konci kapilární trubice hermeticky utěsněny pájením a rovněž pájením je hermeticky spojeno pouzdro s kapilární trubicí v místě jejího výstupu.

Description

Vynález se týká zařízení pro termoelektrické nebo odporové měření vysokých teplot v chemicky agresivním prostředí, případně za zvýšeného nebo sníženého tlaku.

Měření pracovních teplot pomocí termočlánků nebo odporových sond předpokládá, že materiál měřicího čidla nebude chemicky napadán okolním prostředím, což se stává zvláště za vysokých měřených teplot. V agresivním prostředí se materiál měřicího čidla snadno narušuje a ztrácí funkci, případně se leguje a podává pak nesprávné údaje. Známa j.e ochrana čidla pouzdrem z odolného materiálu, například kovu nebo keramiky. Vysoké teploty nad 1 000 °C a výše ovšem podstatně omezují výběr materiálu kovového pouzdra a navíc je nutno pouzdro elektricky izolovat od kontaktu s čidlem. Přitom nelze zabránit postupnému legování materiálu čidla parami kovu z pouzdra.

Průlinčitost keramiky, která se používá na pouzdra temočlánků je dobře známa, stejně jako její relativně nízká tepelná a mechanická odolnost, což vylučuje její použití. Ale i nejkvalitnější keramika, například korundová, má teplotní použitelnost omezenou, nebot s teplotou rychle ztrácí pevnost v ohybu, narůstá difúze okolního agresivního prostředí do keramiky a s keramikou a rychle a podstatně se tak zhoršují její mechanické a elektroizolační vlastnosti až do stadia nepoužitelnosti. Přistoupí-li k parametrům okolního prostředí ještě vysoký tlak, nežádoucí pochod difúze se dále urychluje a v krátké době pak dochází k likvidaci termočlánku či odporové sondy, uvnitř navinuté na podložce. Při přímém tlakově izolovaném průchodu pouzdra do beztlakového prostředí hrozí navíc nebezpečí, že po ztrátě pevnosti pouzdra může dojít k eruptivnímu úniku tlakového prostředí.

Uváděné nedostatky při termočlúnkovém nebo odporovém měření vysokých teplot v agresivním, případně i tlakovém prostředí, odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že terniočlánkový nebo odporový měřicí systém je izolovaně vložen do jednostranně uzavřeného monokrystalického safírového pouzdra, do kterého je na vzdálenost 0,003 až 0,007 dílů délky pouzdra těsně suvně vložena safírová nebo keramická dvou- či víceotvorová kapilární trubice, hermeticky spojená pájením se safírovým pouzdrem v místě vstupu trubice do pouzdra, přičemž přívodní vodiče měřicího systému procházejí podélnými otvory kapilární trubice a jsou v nich na vnějším konci trubice hermeticky utěsněny pájením.

Zařízením podle vynálezu lze měřit vysoké teploty až do bodu maximální pracovní teploty safírového pouzdra, která se blíží 2 000 °C, za zvýšeného tlaku v agresivním prostředí. Například při teplotách kolem 1 500 °C lze spolehlivě použít zařízení pro přetlak 5 MPa. Moriokrystalický safír nemá porézitu, má enormě vysoký elektrický odpor, vysokou tepelnou vodivost a vynikající chemickou odolnost a to i při vysokých teplotách. Výhodná je i jeho transparence pro záření vlnových délek od ultrafialové do blízké infračervené oblasti, takže materiál termočlánku nebo odporové sondy se může teplotně velmi rychle přizpůsobit teplotě měřeného prostředí a tím se zvětšuje i rychlost reakce snímacího, respektive regulačního systému teploty.

V dalším, ve spojení s připojeným výkresem, je vynález dále popsán, jako jedno z jeho možných provedení.

Na výkrese je v řezu zobrazeno monokrystalické safírové pouzdro 2.' dvouotvorová kapilární trubice 2/ termočlánek 2, izolační safírová trubička vodiče 2 měřicích systému, zátavy 6. vodičů 2 ^a zátav J7 hermeticky spojující kapilární trubici 2 s monokrystalickým safírovým pouzdrem 2·

Jedno zcela konkrétní provedení je ještě dále popsáno:

V monokrystalickém safírovém pouzdru 2 ^s vnějším průměrem 6,5 + 0,2 mm a tlouštce stěny 0,8 mm a délce 420 mm je vložen PtRh 6% až PtRh 30% termočlánek 2 ^s jedním vodičem izolovaným safírovou trubičkou £ o vnějším průměru 2,2 +0,2 mm a tlouštce stěny 0,8 mm o délce 400 mm. Do pouzdra 2 3^e P° vložení termočlánku 2 zasunuta na délku 10 mm dvojkapilární trubice 2 z jakostní korundové keramiky o vnějším průměru 4,5 mm, jejímiž otvory procházejí vodiče 5, které na výstupu z kapilární trubice 2 jsou zataveny zátavy 2 keramickou pájkou. Stejnou pájkou je hermeticky zataven spoj 7_ mezi pouzdrem 2 a zasunutou kapilární trubicí 2. Takto vzniklý termočlánek byl schopný vzdorovat dlouhodobě tlakům minimálně 5 MPa a při teplotě 1 500 °C v agresivním prostředí, například reaktoru pro zplyňování těžkých olejů, zatímco jiné termočlánky byly během několika dnů zkorodovány a vyřazeny.

Claims (1)

1. Zařízení k měření vysokých teplot v agresivním prostředí, vyznačené tím, že termočlánkový nebo odporový měřicí systém je izolovaně vložen do jednostranně uzavřeného monokrystalické ho safírového pouzdra (1), do kterého je na vzdálenost 0,003 až 0,997 dílů délky pouzdra (1) těsně suvně vložena safírová nebo keramická nejméně dvouotvorová kapilární trubice (2), hermeticky spojená pájením s pouzdrem (1) v místě vstupu kapilární trubice (2) do pouzdra (1), přičemž přívodní vodiče (5) měřicího systému procházejí podélnými otvory kapilární trubice (2) a jsou v nich na vnějším konci kapilární trubice (2) hermeticky utěsněny pájením.