RU105440U1 - Датчик температуры - Google Patents

Abstract

1. Датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, отличающийся тем, что наружное покрытие выполнено из легкоплавкого металла или сплава. ! 2. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что толщина наружного покрытия на торцевой поверхности чехла в 2-3 раза превосходит толщину наружного покрытия на его боковой поверхности. ! 3. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла или сплава используется сплав висмута, свинца и олова.

Description

Полезная модель относится к области теплофизических измерений и может быть использована, например, для измерения температуры в труднодоступных местах различных объектов.

Известен датчик температуры, содержащий корпус, выполненный из стекла и чувствительный элемент в виде термометрической жидкости: ртути, подкрашенного спирта и др. (см. справочник Ф.Линивег. "Измерение температур в технике", Москва, изд. "Металлургия", 1980 г., стр.33-35). Недостатком данного датчика является его хрупкость из-за применения стекла и недостаточно хорошая точность измерения температуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению является датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием (см. справочник Ф.Линивег. "Измерение температур в технике", Москва, изд. "Металлургия", 1980 г., стр.213). Недостатком данного датчика температуры является низкая точность измерения температуры в труднодоступных местах объектов.

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности измерения температуры в труднодоступных местах объектов.

Указанная цель достигается тем, что в известном датчике температуры, содержащим корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, наружное покрытие выполнено из легкоплавкого металла или сплава. При этом толщина наружного покрытия на торцевой поверхности защитного чехла в (2-3) раза превосходит толщину наружного покрытия на его боковой поверхности. В качестве легкоплавкого металла или сплава может быть использован сплав висмута, свинца и олова.

В настоящее время для измерения температуры в труднодоступном месте объекта в последнем высверливается или при литье формируется канал, в который вставляется датчик температуры. Спай чувствительного элемента (если в качестве такого элемента используется термопара) расположен в районе торца чехла и измерение температуры происходит именно в этом районе, то есть на дне канала (в труднодоступном месте объекта). Однако измерение температуры в этом месте происходит с большой погрешностью. Дело в том, что идеально изготовить канал, особенно, если его длина в 10 и более раз превосходит его диаметр, а также идеально изготовить чехол датчика не возможно, Всегда имеются допуски, как на размеры канала и чехла датчика, так и на нелинейность этих элементов. Поэтому всегда между стенкой канала и стенкой чехла будет существовать зазор. Чем больше его величина, тем больше погрешность измерения температуры. Особенно важно не допустить появление такого зазора в торце чехла датчика, то есть на дне канала. При выполнении наружного покрытия чехла датчика из легкоплавкого металла или сплава последний в процессе установки датчика в канал плавится и растекаясь заполняет все зазоры между стенкой. Таким образом контакт датчика температуры и объекта, в котором измеряется температура, становится идеальным. А это значит, что измерение температуры в объекте производится с минимальной погрешностью. Увеличение толщины наружного покрытия чехла на торцевой поверхности, по сравнению с боковой поверхностью, объясняется тем, что как правило, зазор между датчиком и стенкой канала в районе торца чехла датчика в (2-3) раза больше зазора на боковой поверхности чехла. Поэтому для заполнения зазора расплавом наружного покрытия нужно, чтобы его толщина на торцевой поверхности была бы в (2-3) раза больше толщины на боковой поверхности чехла.

В качестве легкоплавкого материала наружного покрытия чехла могут быть использованы различные металлы или сплавы. Все зависит от температуры, которую надо измерить в объекте. Если измеряемая температура объекта составляет уровень (300-400) градусов Цельсия, то защитный чехол может быть изготовлен из олова, температура плавления которого ниже этих температур. Если измеряемая температура объекта составляет (150-200) градусов Цельсия, тогда защитный чехол может быть изготовлен из сплава висмута, свинца и олова. Например, сплав висмута (33,4%), свинца (33,3%), и олова (33,3%) плавится при температуре 123 градусов Цельсия, а сплав висмута (42,1%), свинца (42,1%) и олова (15,8%) уже плавится при температуре 108 градусов Цельсия. Таким образом всегда можно подобрать материал, из которого необходимо изготовить наружное покрытие чехла.

На фигуре изображена конструкция предлагаемого датчика температуры со следующими обозначениями:

1 - корпус датчика;

2 - чехол;

3 - чувствительный элемент;

4 - спай чувствительного элемента;

5 - наружное покрытие.

Датчик температуры состоит из корпуса 1, к которому крепится чехол 2, который в большинстве случаев для ответственных измерений выполняется из нержавеющей стали. Внутри чехла 2 располагается чувствительный элемент (в данном случае термопара), спай 4 которой зафиксирован в торце чехла 2. на его внутренней поверхности. На чехле 2 нанесено наружное покрытие 5, выполненное из легкоплавкого металла или сплава. Толщина наружного покрытия на торцевой поверхности защитного чехла (Н2) в (2-3) раза превосходит толщину покрытия (H1) на его боковой поверхности.

Предлагаемый датчик температуры работает следующим образом. Для измерения температуры чехол 2 вместе с наружным покрытием 5 вводится в канал исследуемого объекта. После введения чехла через (1-2) минуты наружное покрытие 5 чехла 2 плавится и заполняет все зазоры между чехлом и каналом в объекте, что создает идеальный контакт датчика температуры и исследуемого объекта, а это в свою очередь приводит к существенному повышению точности измерения температуры объекта.

Авторами данного технического предложения была изготовлена серия датчиком температуры с легкоплавким наружным покрытием и проведены замеры температуры в различных объектах. Точность измерения температуры с использованием такого датчика составляет (0,3-0,5)%, в то время как у известных датчиков аналогичная точность составляет (0,8-1,0)%.

Claims (3)

1. Датчик температуры, содержащий корпус и чувствительный элемент, размещенный в чехле с наружным покрытием, отличающийся тем, что наружное покрытие выполнено из легкоплавкого металла или сплава.

2. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что толщина наружного покрытия на торцевой поверхности чехла в 2-3 раза превосходит толщину наружного покрытия на его боковой поверхности.

3. Датчик температуры по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла или сплава используется сплав висмута, свинца и олова.