RU160581U1 - Датчик температуры - Google Patents

Abstract

1. Датчик температуры, включающий в себя чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки, причем пробка герметично и неразъёмно соединена с рабочей частью чувствительного элемента и с чехлом, отличающийся тем, что пробка имеет длину, равную или превышающую свой диаметр, и глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая, при этом торец пробки выступает за трубу на величину выступа К, находящуюся в диапазоне 0,5А ≤ К ≤ 2,0А, где А - диаметр чувствительного элемента.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что торец пробки выступает за край трубы на величину К = (1,2 ± 0,1) А.3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что со стороны открытой части глухого отверстия выполнено уменьшение наружного диаметра пробки.4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что глухое отверстие выполнено таким образом, чтобы минимальная толщина пробки была больше или равна толщине стенки трубы.5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что часть пробки со стороны наружного торца выполнена диаметром, превышающим внутренний диаметр трубы.6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с изолированным от оболочки рабочим спаем.7. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с неизолированным от оболочки рабочим спаем.

Description

Датчик температуры

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к средствам измерения температуры и может быть использована при измерении температуры газообразных, жидких и твердых сред.

Известен датчик температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки. При этом в пробке выполнено глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая. Причем оболочка элемента приварена к пробке, а пробка к трубе. Основная часть пробки длиной не менее 10 мм размещена снаружи защитного чехла и имеет диаметр меньше, чем диаметр трубы /Производственная компания «ТЕСЕЙ» КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ 2016, ТАФАРЕТ, 2015, с. 2-64/. У модификаций данного датчика показатель тепловой инерции (τ0,63), определяемый по ГОСТ 6616-94, составляет 5 сек. для датчиков наружным диаметром 10 мм при диаметре пробки 5 мм, и 8 сек. при диаметре пробки 7 мм в случае выполнения рабочего спая изолированным от оболочки чувствительного элемента. Для неизолированного спая 3 и 5 сек. при тех же габаритных размерах. Недостатком данной конструкции является трудоемкость изготовление такой пробки, что ведет к удорожанию датчика.

Наиболее близким к заявляемому датчику по технической сути является датчик температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки. При этом в пробке выполнено глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая. Причем оболочка элемента приварена к пробке, а пробка к трубе, образуя единый узел. /Производственная компания «ТЕСЕЙ» КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ 2016, ТАФАРЕТ, 2015, с. 2-27/. Данное техническое решение выбрано за прототип. Такая конструкция требует значительно меньших трудозатрат на изготовление пробки, но обладает большим показателем тепловой инерции. Однако прототип имеет недостаточный показатель по тепловой инерционности, лишь 12 сек. для датчика с рабочим спаем, изолированным от оболочки чувствительного элемента, и 8 сек. для неизолированного, при наружном диаметре датчика 10 мм.

Авторы решали задачу по созданию датчика температуры, лишённого указанных недостатков. Технический результат заключается в снижении показателя тепловой инерции при сохранении низкой трудоемкости изготовления пробки.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается датчик температуры, включающий в себя чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки, причем пробка герметично и неразъёмно соединена с рабочей частью чувствительного элемента и с чехлом. Отличительной особенностью предлагаемого датчика является то, что пробка имеет длину, равную или превышающую свой диаметр, и глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая, при этом торец пробки выступает за трубу на величину выступа К, находящуюся в диапазоне 0,5А ≤ К ≤ 2,0А, где А - диаметр чувствительного элемента.

Дополнительно предлагается выполнить торец пробки, выступающим за край трубы на величину К = (1,2 ± 0,1) А.

Дополнительно предлагается со стороны открытой части глухого отверстия выполнить уменьшение наружного диаметра пробки.

Дополнительно предлагается глухое отверстие выполнить таким образом, чтобы минимальная толщина пробки была больше или равна толщине стенки трубы.

Также дополнительно предлагается выполнить часть пробки со стороны наружного торца диаметром, превышающим внутренний диаметр трубы.

При этом кабельный термоэлектрический преобразователь может быть выполнен как с изолированным от оболочки рабочим спаем, так и с неизолированным.

Выполнение пробки длиной, равной или превышающей свой диаметр с глухим отверстием, предназначенным для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая, так что торец пробки выступает за трубу на величину выступа К, находящуюся в диапазоне 0,5А ≤ К ≤ 2,0А, позволяет значительно сократить показатель тепловой инерции датчика температуры при сохранении трудоемкости изготовления. Так для датчика с наружным диаметром 10 мм показатель тепловой инерции составляет 6 сек. при изолированном рабочем спае и 4 сек. при неизолированном.

Выполнение условия выхода торца пробки за край трубы на величину К=(1,2±0,1)А наиболее точно приближает показатель тепловой инерции к оптимальной величине.

Исполнение пробки со стороны открытой части глухого отверстия с уменьшенным наружным диаметром облегчает задачу герметичного соединения пробки с оболочкой чувствительного элемента, например, с помощью сварки, пайки или обжатия.

Исполнение глухого отверстие таким образом, чтобы минимальная толщина пробки была больше или равна толщине стенки трубы, позволяет не снижать ресурс эксплуатации в условиях агрессивной среды.

Выполнение части пробки со стороны наружного торца диаметром, превышающим внутренний диаметр трубы, позволяет вставлять пробку в трубу на заданную величину.

Варианты исполнения чувствительного элемента в виде кабельного термоэлектрического преобразователя с изолированным от оболочки рабочим спаем и с неизолированным позволяют расширить область применения датчика.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство с гладкой цилиндрической пробкой и с изолированным рабочим спаем. На фиг. 2 представлен датчик с неизолированным от оболочки рабочим спаем и пробкой, у которой наружная цилиндрическая поверхность выполнена с переменным диаметром, где 1 - чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, 2 - труба, 3 - пробка, 4 - рабочий спай. Размер L означает длину пробки, размер D означает диаметр пробки, размер А означает диаметр чувствительного элемента, размер К - выступ пробки за край трубы, а размер S означает минимальную толщину пробки, которая равна толщине стенки чехла.

Во время работы датчика, при его нагреве, тепловой поток быстро достигает рабочего спая 4, проходя через чехол 2 и пробку 3.

Эффект быстрой теплопередачи достигается за счет того, что пробка 3, имеющая высокий коэффициент теплопроводности, быстро принимает температуру среды, а существенное увеличения площади контакта между пробкой 3 и поверхностью оболочки чувствительного элемента 1 в зоне рабочего спая 4 позволяет теплу быстро разогреть рабочий спай 4.

Claims (7)

1. Датчик температуры, включающий в себя чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки, причем пробка герметично и неразъёмно соединена с рабочей частью чувствительного элемента и с чехлом, отличающийся тем, что пробка имеет длину, равную или превышающую свой диаметр, и глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая, при этом торец пробки выступает за трубу на величину выступа К, находящуюся в диапазоне 0,5А ≤ К ≤ 2,0А, где А - диаметр чувствительного элемента.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что торец пробки выступает за край трубы на величину К = (1,2 ± 0,1) А.

3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что со стороны открытой части глухого отверстия выполнено уменьшение наружного диаметра пробки.

4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что глухое отверстие выполнено таким образом, чтобы минимальная толщина пробки была больше или равна толщине стенки трубы.

5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что часть пробки со стороны наружного торца выполнена диаметром, превышающим внутренний диаметр трубы.

6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с изолированным от оболочки рабочим спаем.

7. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что кабельный термоэлектрический преобразователь выполнен с неизолированным от оболочки рабочим спаем.

Images