PL211783B1 - Wskaźnik temperatury - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wskaźnik temperatury przeznaczony do kontroli zakresu temperatury pracy maszyn i urządzeń, których elementy znajdują się w ruchu lub współpracują z materiałami sypkimi, cieczami łub gazami.

Znane wskaźniki temperatury łub układy pomiaru temperatury bazują na termoelementach np. termoparach, które podłączane są do elektronicznych urządzeń pomiarowych. Niedogodnością termoelementów jest to, że nie można ich zastosować w urządzeniach będących w ciągłym ruchu łub pracujących z materiałami sypkimi, przepływającymi cieczami czy gazami. Termoelementy są na stałe podłączone przewodami z zewnętrznym urządzeniem pomiarowym i ulegają uszkodzeniu podczas ruchu maszyny. Znane jest również rozwiązanie przekazywania drogą radiową informacji o temperaturze z nadajnika zamontowanego w urządzeniu i poruszającego się razem z tym urządzeniem. Rozwiązanie to nie może być stosowane w dłuższym okresie czasu - maksymalnie kilka do kilkunastu dni ze względu na zasilanie nadajnika z baterii, ponadto zastosowanie tego rozwiązania jest ograniczone maksymalną temperatury pracy maszyny, jak również duża wrażliwość na drgania maszyny powodujące odłączanie się termoelementów od elementów, którego temperatura jest mierzona oraz powodujące uszkodzenia elektronicznych układów pomiarowych. Przy temperaturach na poziomie kilkuset stopni Celciusza urządzenia elektroniczne ulegają uszkodzeniu. Kolejnym ograniczeniem tych rozwiązań jest utlenianie się termoelementów powodujące ich rozłączanie i zanik sygnału pomiarowego. Z tego względu również ograniczony jest czas pracy takich układów pomiarowych.

Innym znanym rozwiązaniem jest wykorzystanie kamery termowizyjnej, która umożliwia pomiar temperatury bezdotykowo. Rozwiązanie to wymaga jednak możliwości obserwacji maszyny i nie nadaje się do badania maszyn współpracujących z gazami, cieczami lub materiałami sypkimi, pracujących w zamkniętych obudowach. Kamera musi być umieszczona na zewną trz urządzenia i nie może ulegać wpływowi środowiska pracy maszyny.

Znany jest również z opisu patentowego PL 163808 wskaźnik temperatury przeznaczony do zdalnej kontroli temperatury, w szczególności złączy z odłącznikami, wyłącznikami mocy, elementów obwodów elektroenergetycznych. Wskaźnik składa się z wymiennej płytki wykonanej z materiału termoprzewodzącego, zawierającej powierzchnię sygnałową w kształcie prostokąta z naniesioną na pokładzie farby kontrastowej warstwy farby termoczułej w postaci wąskiego paska, zabezpieczonej powłoką lakierniczą bezbarwną. Powierzchnia sygnałowa płytki jest połączona poprzez część regulacyjną w postaci prostokątnego paska o długości i szerokości, mniejszej od szerokości płytki, z mocującą podstawą zaopatrzoną w otwór pod śrubę montażową badanego elementu. Wskaźnik ten przeznaczony jest do stosowania w temperaturach poniżej 150°C.

Wskaźnik temperatury łożysk znany z francuskiego opisu patentowego nrFR2788852 wykonany jest w postaci śruby wkręcanej w gwintowany otwór wykonany w obudowie łożyska. W śrubie osiowo wykonany jest otwór, w którym osadzona jest obudowa, wewnątrz której umieszczony jest trzpień od zewnątrz zakończony główką, wystającą poza obręb śruby, wewnątrz obudowy zakończony podwójnym stożkiem, zaś po środku trzpienia wykonane jest przewężenie współpracujące z występem wykonany na wewnętrznej powierzchni obudowy, Na trzpieniu pomiędzy główką trzpienia i występem obudowy, osadzona jest sprężyna, natomiast dolna część obudowy wypełniona jest lutem, który topi się po przekroczeniu temperatury topnienia. Po stopieniu lutu następuje uwolnienie końca trzpienia zatopionego w lucie i wypchanie sprężyny ponad obudowę łożyska. Podobny wskaźnik temperatury łożysk znany jest z opisu patentowego USA nr US4818119, przy czym trzpień osadzony jest bezpośrednio w osiowym otworze wydrążonym w ś rubie, a sprężyna jest przy dnie otworu, ponadto trzpień połączony jest lutem ze śrubą.

Istota wskaźnika temperatury, według wynalazku polega na tym, że wymienną wkładką wykonaną ze stopu o zadanej temperaturze topnienia, która osadzona jest w pierścieniu, przy czym pierścień z wkładką, umieszczony w otworze, zabezpieczony jest śrubą kontrującą.

Korzystnie, wkładka umieszczona jest wzdłuż promienia pierścienia.

Korzystnie, wkładka umieszczona jest w otworze wykonanym promieniowo w pierścieniu, albo w rowku pomię dzy dwoma pierś cieniami albo w rowku wykonanym na jednej z pł aszczyzn pierś cienia.

Korzystnym jest, gdy wkładka wykonana jest z pręta o przekroju kołowym albo wielokąta.

Wskaźnik temperatury służy do określenia zakresu temperatury pracy elementów maszyn, które pracują w trudnych warunkach np. w kontakcie z materiałami sypkimi - węgłem, popiołem, żużlem lub materiałami wypalanymi w wysokiej temperaturze oraz w kontakcie z gazami np. spalinami, parą wodną

PL 211 783 B1 lub cieczami. Wskaźnik temperatury może być instalowany w urządzeniach będących w ruchu np. elementach wirujących. Przykładowym zastosowaniem zgłaszanego wskaźnika temperatury jest prototypowe zastosowanie w kole bijakowym młyna węgla brunatnego, pracującego w instalacji elektrowni opalanej węglem brunatnym. Innym przeznaczeniem wskaźnika jest kontrola pracy elementów turbin energetycznych. Nowy wskaźnik temperatury nie jest przeznaczony do ciągłego pomiaru temperatury pracy urządzenia w czasie rzeczywistym, lecz służy do określenia, jaką maksymalną temperaturę osiągnęło urządzenie w trakcie eksploatacji. Czas pracy wyżej wymienionych maszyn trwa do kilkudziesięciu łat. Po zatrzymaniu urządzenia np. do regeneracji, na podstawie kontroli wskaźników temperatury określa się maksymalny zakres temperatury, jaką osiągnęło urządzenie. Na podstawie informacji o maksymalnej temperaturze pracy można określić zmiany materiałowe, jakie zaszły w trakcie pracy urządzenia bez wykonywania dodatkowych badań materiałowych. Można również dokonać korekty nastaw urządzenia, lub skalowania innych urządzeń pomiaru temperatury w instalacji, w których pracuje urządzenie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wskaźnik temperatury osadzony w ściance maszyny oraz przekrój wskaźnika temperatury osadzonego promieniowo wewnątrz pierścienia i jego widok z góry, fig. 2a - pręt wskaźnika o przekroju kołowym, fig. 2b - pręt wskaźnika o przekroju kwadratowym, fig. 2c - pręt wskaźnika o przekroju prostokątnym, fig. 2d - pręt wskaźnika o przekroju trójkątnym, fig. 2e - pręt wskaźnika o przekroju wielokąta, a fig. 3 - przekrój wskaźnika temperatury osadzonego na pierścieniu i jego widok z góry.

P r z y k ł a d 1

Wskaźnik temperatury ma pierścień 1 z otworem wykonanym promieniowo i jest wyposażony we wkładkę 2 wykonaną ze stopu o zadanej temperaturze topnienia.

Pierścień 1 wraz z wkładką 2 umieszczony jest w otworze wykonanym w elemencie maszyny 3 i zabezpieczony ś rubą kontrują c ą 4.

P r z y k ł a d 2

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że wkładka 2 wykonana z pręta o przekroju wielokąta, umieszczona jest w rowku wykonanym pomiędzy dwoma pierścieniami ł wzdłuż promienia.

P r z y k ł a d 3

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma pierścień 1 wykonany jest ze stali C40, a wkładka 2 wykonana z pręta przekroju kołowym, umieszczona jest w rowku wykonanym na jednej z pł aszczyzn pierś cienia 1.

P r z y k ł a d 4

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim z tą różnicą, że ma pierścień 1 wykonany ze stali S355 o temperaturze topnienia znacznie przewyższającej temperaturę pracy urządzenia, w którym wskaźnik ma być zamontowany.

P r z y k ł a d 5

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim albo czwartym z tą różnicą, że wkładka 2 wykonana jest z metalowego pręta o przekroju kwadratowym, zawierającego 99,0-99,9% cynku. Wskaźnik ten przeznaczony jest do stosowania w urządzeniach o temperaturze pracy w zakresie 420-435°C.

P r z y k ł a d 6

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim albo czwartym z tą różnicą, że wkładka 2 wykonana jest z pręta o przekroju prostokątnym, ze stopu zawierającego aluminium w ilości 66-68% oraz miedź w ilości 32-34%. Wskaźnik ten przeznaczony jest dla urządzeń o temperaturze pracy w zakresie 548-565°C.

P r z y k ł a d 7

Wskaźnik temperatury wykonany jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim albo czwartym z tą różnicą, że wkładka 2 wykonana jest z pręta o przekroju trójkątnym, ze stopu zawierającego aluminium w ilości 87-89% oraz krzem w ilości 11-13%. Wskaźnik ten przeznaczony jest dla urządzeń o temperaturze pracy w zakresie 580-600°C.

Wkładka 2 topikowa umieszczona w otworze wykonana jest z czystego metalu, stopu lub stopu eutektycznego o znanej temperaturze topnienia. Temperatura topnienia stopu dobierana jest do przewidywanego zakresu temperatury pracy urządzenia np. maksymalnej temperatury pracy urządzenia. Po osiągnięciu przez urządzenie temperatury, na którą dobrana jest wkładka 2 topikowa, następuje wytopienie wkładki 2. Dla kontroli zakresu pracy urządzenia konieczne jest zamontowanie kilku

PL 211 783 B1 wskaźników temperatury z wkładkami topikowymi dobranymi dla różnych temperatur np. 420-435°C, 550-565°C, 580-600°C. Po zatrzymaniu urządzenia i wykręceniu śrub kontrujących 4 sprawdza się, które z wkładek 2 uległy wytopieniu. Jeżeli wytopieniu uległy wkładki 2 o temperaturze topnienia 420-435°C i 548-565°C, natomiast wkładka 2 o temperaturze topnienia 580-600°C nie uległa stopieniu, to maksymalna temperatura pracy urządzenia wynosiła od 565°C do 580°C.

Claims (7)

1. Wskaźnik temperatury, który umieszczany jest w otworze wykonanym w zabezpieczanym elemencie, znamienny tym, że jest wymienną wkładką (2) wykonaną ze stopu o zadanej temperaturze topnienia, która osadzona jest w pierścieniu (1), przy czym pierścień (1) z wkładką (2), umieszczony w otworze (3), zabezpieczony jest śrubą kontrującą (4).

2. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (2) umieszczona jest w otworze wykonanym promieniowo w pierścieniu (1).

3. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (2) umieszczona jest wzdłuż promienia pierścienia (1).

4. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (2) umieszczona jest w rowku wykonanym na jednej z płaszczyzn pierścienia (1).

5. Wskaźnik według zastrz. 4, znamienny tym, że wkładka (2) umieszczona jest w rowku wykonanym pomiędzy dwoma pierścieniami (1).

6. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (2) jest wykonana z pręta przekroju kołowym.

7. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka (2) jest wykonana z pręta o przekroju wielokąta.