RU168586U1

RU168586U1 - Thermal converter

Info

Publication number: RU168586U1
Application number: RU2016138868U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Сухоруков; Ольга Александровна Кожуховская
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственная компания "Эталон"
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2017-02-09

Abstract

Термопреобразователь относится к измерительной технике и служит для измерения температуры рабочих сред в энергетических установках, характеризующихся высокими температурами, давлением и вибрацией. Термопреобразователь содержит цельный металлический полый внутри корпус с головкой, и расположенный в полости корпуса термочувствительный элемент, который выполнен в виде извлекаемой термометрической вставки, заключенной в металлический, из материала с высокой теплопроводностью, чехол, жестко соединенный нагревостойким кабелем в металлической оболочке с электрическим соединителем, герметично закрепленным в головке. Термометрическая вставка дополнительно дистанционирована относительно стенок корпуса центрирующими цангами, закрепленными на металлической оболочке нагревостойкого кабеля. Технический результат - повышение надежности и удобства использования при работе в энергетических установках. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.The thermoconverter belongs to the measuring technique and is used to measure the temperature of the working fluid in power plants characterized by high temperatures, pressure and vibration. The thermoconverter contains a solid metal hollow inside the body with the head, and a heat-sensitive element located in the cavity of the body, which is made in the form of a removable thermometric insert, enclosed in a metal one, from a material with high thermal conductivity, a cover rigidly connected by a heat-resistant cable in a metal sheath with an electrical connector, hermetically fixed in the head. The thermometric insert is additionally spaced relative to the case walls by centering collets fixed to the metal sheath of the heat-resistant cable. The technical result is an increase in reliability and ease of use when working in power plants. 1 s.p. f-ly. 3 ill.

Description

Заявляемый в качестве полезной модели термопреобразователь относится к измерительной технике и служит для измерения температуры рабочих сред в энергетических установках, характеризующихся высокими температурами, давлением и вибрацией.Declared as a utility model, the thermal converter relates to measuring technique and is used to measure the temperature of the working fluid in power plants characterized by high temperatures, pressure and vibration.

Известен термопреобразователь разборный унифицированный, состоящий из 3-х отдельных блоков: термометрической вставки с коммутационной колодкой, защитной гильзы, наружной части с защитной головкой (Заявка на изобретение RU №93041644 по кл. G01K 1/08, опубликована 27.05.1996 г). Геометрические параметры блоков путем комбинаций позволяют увеличить число типоразмеров термопреобразователей без увеличения номенклатуры элементов конструкции.Known thermocouple collapsible unified, consisting of 3 separate blocks: a thermometric insert with a switching block, a protective sleeve, the outer part with a protective head (Application for invention RU No. 93041644 according to class G01K 1/08, published 05/27/1996 g). The geometric parameters of the blocks through combinations allow you to increase the number of sizes of thermal converters without increasing the range of structural elements.

Недостатком известного термопреобразователя является ограничение его использования в средах с повышенным давлением, вибрацией и в агрессивных средах, т.к. разборность защитных элементов и негерметичность соединения термовставки с корпусом обуславливает возможность разгерметизации конструкции в случае повреждения монтажной части корпуса. Другим недостатком является отсутствие фиксации термовставки внутри корпуса, что не позволяет применять указанный термопреобразователь в условиях вибрации. Также применение разборной конструкции без применения материалов с высокой теплопроводностью приводит к увеличению показателя времени термической реакции.A disadvantage of the known thermal converter is the limitation of its use in environments with high pressure, vibration and in aggressive environments, because the dismountability of the protective elements and the leakage of the connection of the thermal insert with the casing makes it possible to depressurize the structure in case of damage to the mounting part of the casing. Another disadvantage is the lack of fixation of the thermal insert inside the housing, which does not allow the use of the specified thermal converter under vibration conditions. Also, the use of a collapsible design without the use of materials with high thermal conductivity leads to an increase in the rate of thermal reaction time.

Известен также термопреобразователь, содержащий чувствительный элемент, размещенный в корпусе, и средства подсоединения чувствительного элемента к измерительному блоку, которые помещены в металлорукав, соединенный посредством муфты с корпусом и снабженный резьбовой втулкой, установленной на жестко связанной с металлорукавом переходной трубке и выполненной с возможностью подсоединения к измерительному блоку (Описание к полезной модели RU №13700, опубликовано 10.05.2000 г).A thermal converter is also known, comprising a sensor element located in the housing, and means for connecting the sensor element to the measuring unit, which are placed in a metal sleeve connected by means of a sleeve to the body and equipped with a threaded sleeve mounted on a transition tube rigidly connected to the metal sleeve and configured to connect to measuring unit (Description of utility model RU No. 13700, published on May 10, 2000).

Недостатком известного термопреобразователя также является наличие резьбового соединения между защитными элементами, что снижает его надежность при использовании в условиях повышенных давлений и агрессивных сред. Кроме того, отсутствие фиксации чувствительного элемента и средств его подсоединения к измерительному блоку внутри металлорукава может привести к контакту между ними и к увеличению времени термической реакции термопреобазователя.A disadvantage of the known thermal converter is also the presence of a threaded connection between the protective elements, which reduces its reliability when used in high pressure and aggressive environments. In addition, the lack of fixation of the sensitive element and means of its connection to the measuring unit inside the metal sleeve can lead to contact between them and to increase the thermal reaction time of the thermal converter.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому результату к заявляемому в качестве полезной модели термопреобразователю является датчик температуры, содержащий закрепляемый с помощью установочной головки корпус с наружной резьбой, закрытый в верхней части крышкой и соединенный в нижней части с металлической защитной гильзой, в которой закреплен термочувствительный элемент, при этом установочная головка, корпус и гильза выполнены в виде функционально последовательной цельной, полой внутри, металлической конструкции, и гильза выполнена с переменным по ее длине термосопротивлением - минимальным в месте съема теплопотока и максимальным - в месте отвода тепла к корпусу. (Описание к патенту на изобретение RU №2307330, опубликовано 27.09.2007 г.). Термочувствительный элемент и соединительные провода зафиксированы в корпусе теплопроводящим материалом в виде кварцевого песка и герметизирующим составом.The closest in purpose, technical nature and the achieved result to a thermal converter declared as a utility model is a temperature sensor, comprising a body with an external thread fixed with a mounting head, closed in the upper part by a lid and connected in the lower part with a metal protective sleeve in which a heat-sensitive element, while the installation head, housing and sleeve are made in the form of a functionally consistent one-piece, hollow inside, metal structure the casing, and the sleeve is made with a thermal resistance that is variable along its length — minimum at the place of removal of heat flux and maximum at the place of heat removal to the body. (Description of the patent for the invention RU No. 2307330, published September 27, 2007). The thermosensitive element and connecting wires are fixed in the casing with a heat-conducting material in the form of quartz sand and a sealing compound.

Недостатками термопреобразователя является сложность технологии изготовления термопреобразователя из-за необходимости заполнения внутренней полости сыпучим фиксатором и пастообразным герметизирующим составом. При этом отсутствие возможности контроля положения чувствительного элемента в полости гильзы вносит сложности в процесс унификации изделий, необходимой при серийном выпуске продукции.The disadvantages of the thermal converter is the complexity of the manufacturing technology of the thermal converter due to the need to fill the internal cavity with a loose retainer and a paste-like sealing compound. Moreover, the inability to control the position of the sensitive element in the cavity of the liner introduces difficulties in the process of unification of products necessary for serial production.

Другим недостатком термопреобразователя является неразборность конструкции. В случае нарушения целостности погружаемой части корпуса возможен отказ чувствительного элемента и выход измеряемой среды через крышку прибора, что приведет к остановке контролируемого оборудования и/или созданию аварийной ситуации. Извлечение термопреобразователя определяется и необходимостью проведения периодической поверки.Another disadvantage of the thermal converter is the inseparable design. In case of violation of the integrity of the immersed part of the housing, the sensing element may fail and the measured medium will exit through the instrument lid, which will lead to a stop of the controlled equipment and / or an emergency situation. Removing the thermal converter is also determined by the need for periodic verification.

Технической задачей, решаемой при усовершенствовании конструкции термопреобразователя является увеличение степени безопасности, повышение унифицированности его элементов, обеспечение ремонтопригодности, а также обеспечение удобства проведения периодической поверки и монтажа.The technical problem to be solved when improving the design of the thermal converter is to increase the degree of safety, increase the uniformity of its elements, ensure maintainability, as well as ensure the convenience of periodic verification and installation.

Техническим результатом использования термопреобразователя является повышение надежности и безопасности при работе в энергетических установках.The technical result of using a thermal converter is to increase the reliability and safety when working in power plants.

Поставленная задача достигается тем, что в термопреобразователе, включающем цельный металлический полый внутри корпус с головкой, и расположенный в полости корпуса термочувствительный элемент, согласно полезной модели, термочувствительный элемент выполнен в виде извлекаемой термометрической вставки, заключенной в металлический чехол, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, жестко соединенный нагревостойким кабелем в металлической оболочке с электрическим соединителем, герметично закрепленным в головке, при этом термометрическая вставка дополнительно дистанционирована относительно стенок корпуса центрирующими цангами, закрепленными на металлической оболочке нагревостойкого кабеля.The problem is achieved in that in a thermocouple, including a solid metal hollow inside the housing with a head, and a heat-sensitive element located in the cavity of the housing, according to the utility model, the heat-sensitive element is made in the form of a removable thermometric insert enclosed in a metal case made of a material with high thermal conductivity rigidly connected by a heat-resistant cable in a metal sheath with an electrical connector sealed to the head, while ometricheskaya insert further to distance relative to the housing walls centering collets fixed to the metal shell heat resistance cable.

Выполнение термочувствительного элемента в виде извлекаемой термометрической вставки, заключенной в металлический чехол, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, жестко соединенный нагревостойким кабелем в металлической оболочке с электрическим соединителем, закрепленным в головке, обеспечивает полную герметичность вставки, которая остается работоспособной даже при нарушении герметичности защитного корпуса, а также высокую скорость термической реакции. В случае повреждения наружного корпуса термопреобразователь, благодаря использованию герметичной термометрической вставки, выдерживает избыточное давление рабочей среды, не допускает выхода измеряемой среды за пределы установки, что обеспечивает повышение уровня безопасности и надежности при работе в энергетических установках. Термопреобразователь, в котором термометрическая вставка дистанционирована и закреплена в головке электрическим соединителем и дополнительно в корпусе центрирующими цангами, закрепленными на металлической оболочке нагревостойкого кабеля, обеспечивает возможность эксплуатации его в условиях вибрации, т.к. цанговый элемент обладает демпфирующими свойствами, и возможность извлечения для поверки или ремонта и/или замены термометрической вставки без демонтажа защитного корпуса из объекта измерения, что повышает возможность унифицированности элементов термопреобразователя.The implementation of the thermosensitive element in the form of a removable thermometric insert enclosed in a metal case made of a material with high thermal conductivity, rigidly connected by a heat-resistant cable in a metal sheath with an electrical connector fixed in the head, ensures complete tightness of the insert, which remains operational even if the protective housing is not tight. as well as a high rate of thermal reaction. In case of damage to the outer case, the thermocouple, thanks to the use of a sealed thermometric insert, can withstand excessive pressure of the working medium, does not allow the medium to be measured outside the installation, which ensures an increase in the level of safety and reliability when working in power plants. The thermoconverter, in which the thermometric insert is spaced and secured in the head by an electrical connector and additionally in the case by centering collets mounted on the metal sheath of the heat-resistant cable, makes it possible to operate under vibration conditions, since the collet element has damping properties, and the ability to retrieve for verification or repair and / or replace the thermometric insert without removing the protective housing from the measurement object, which increases the possibility of unification of the elements of the thermal converter.

Конструкция заявляемого в качестве полезной модели термопреобразователя поясняется чертежами.The design of the inventive as a utility model of the thermal converter is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема разборки термопреобразователя.In FIG. 1 shows a disassembly of a thermal converter.

На фиг. 2 дан разрез термопреобразователя.In FIG. 2 shows a section of a thermal converter.

На фиг. 3 показан вариант исполнения термочувствительной вставки.In FIG. 3 shows an embodiment of a heat-sensitive insert.

Термопреобразователь содержит корпус 1, жестко соединенный с головкой 2 при помощи сварки или резьбового соединения. В полости корпуса размещена термочувствительная вставка, выполненная в виде термочувствительного элемента 3, например проволочного платинового сопротивления, заключенного в выполненный из материала с высокой теплопроводностью металлический чехол 4, жестко соединенный с металлической оболочкой нагревостойкого кабеля 5, соединенного с электрическим соединителем 6, размещенным в полости головки 2 и герметично зафиксированным резьбовыми элементами 7 на ее торце фланцем 8 электрического соединителя с прокладкой 9. На поверхности металлической оболочки нагревостойкого кабеля 5 закреплен центрирующий цанговый элемент 10, который дополнительно дистанционирует термометрическую вставку относительно стенок корпуса, предохраняя термометрическую вставку от ударов о внутренние стенки корпуса. Для установки термопреобразователя в контролируемый объект (на чертежах не показан) на наружной поверхности корпуса сформирован монтажный узел в виде фланца 12 и контактирующего с ним штуцера 13 с наружной резьбой 14The thermocouple contains a housing 1, rigidly connected to the head 2 by welding or threaded connection. A thermosensitive insert is placed in the body cavity, made in the form of a thermosensitive element 3, for example, platinum wire, enclosed in a metal sheath 4 made of a material with high thermal conductivity, rigidly connected to the metal sheath of the heat-resistant cable 5, connected to an electrical connector 6 located in the head cavity 2 and hermetically fixed threaded elements 7 on its end face by a flange 8 of an electrical connector with a gasket 9. On the metal surface In the case of the heat-resistant cable sheath 5, a centering collet 10 is fixed, which additionally spans the thermometric insert relative to the housing walls, protecting the thermometric insert from impacts on the inner walls of the housing. To install the thermal converter in a controlled object (not shown in the drawings) on the outer surface of the housing, a mounting unit is formed in the form of a flange 12 and a fitting 13 in contact with it with an external thread 14

Сборка термопреобразователя поясняется фиг. 1 и осуществляется следующим образом. Термочувствительный элемент 3 помещается в металлический чехол 4, который соединяется, например сваркой, с металлической оболочкой нагревостойкого кабеля 5, подключенного к электрическому соединителю 6. На наружной поверхности металлической оболочки нагревостойкого кабеля 5 устанавливают центрирующий цанговый элемент 10. На наружной поверхности корпуса между фланцем 12 и головкой 2 устанавливается штуцер 13. Термочувствительная вставка вводится в полость корпуса 1 и фиксируется на торце головки 2 при помощи резьбовых элементов 7. Термопреобразователь устанавливается в измерительный патрубок контролируемого объекта (на чертеже не показаны) и закрепляется в нем штуцером 13. Подключение термопреобразователя к измерительному блоку (на чертежах не показан) осуществляется посредством электрического соединителя 6.The assembly of the thermal converter is illustrated in FIG. 1 and is carried out as follows. The heat-sensitive element 3 is placed in a metal case 4, which is connected, for example by welding, to the metal sheath of the heat-resistant cable 5 connected to the electrical connector 6. A centering collet 10 is installed on the outer surface of the metal sheath of the heat-resistant cable 5. On the outer surface of the housing between the flange 12 and the nozzle 13 is installed by the head 2. The heat-sensitive insert is inserted into the cavity of the housing 1 and fixed on the end of the head 2 by means of threaded elements 7. Thermo the browser is installed in the measuring pipe of the monitored object (not shown in the drawing) and fixed in it by the union 13. The thermocouple is connected to the measuring unit (not shown in the drawings) by means of an electrical connector 6.

Благодаря разборности термопреобразователя, обусловленной возможностью извлечения термометрической вставки, повышается его ремонтопригодность, обеспечивается возможность проведения периодической поверки без продолжительной остановки контролируемого объекта путем замены термометрической вставки на уже поверенную, а герметичное соединение последней с головкой корпуса, конструкцией головки и термостойкой уплотнительной прокладкой даже при нарушении герметичности монтажной части корпуса не допускает выхода измеряемой среды за пределы установки.Due to the collapsibility of the thermocouple, due to the possibility of extracting the thermometric insert, its maintainability is increased, it is possible to periodically check without a long stop of the controlled object by replacing the thermometric insert with an already verified one, and the latter is tightly connected to the body head, head design and heat-resistant sealing gasket even in case of leakage the mounting part of the housing does not allow the medium to be released beyond Gödel installation.

Claims

1. Thermal converter, comprising a solid metal hollow inside the body with the head and a heat-sensitive element located in the cavity of the body, characterized in that the heat-sensitive element is made in the form of a removable thermometric insert, consisting of a sensitive element enclosed in a metal case made of a material with high thermal conductivity, with an electrical connector rigidly attached by means of a heat-resistant cable, tightly fixed in the head of the housing, with a thermometer The ric insert is additionally spaced relative to the inner walls of the housing.

2. The thermocouple according to claim 1, characterized in that the spacing of the thermometric insert relative to the walls of the housing is made by centering collets fixed to the metal sheath of the heat-resistant cable.