RU2780306C1 - High temperature thermocouple calibration system - Google Patents

High temperature thermocouple calibration system Download PDF

Info

Publication number
RU2780306C1
RU2780306C1 RU2021139340A RU2021139340A RU2780306C1 RU 2780306 C1 RU2780306 C1 RU 2780306C1 RU 2021139340 A RU2021139340 A RU 2021139340A RU 2021139340 A RU2021139340 A RU 2021139340A RU 2780306 C1 RU2780306 C1 RU 2780306C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
heater
temperature
thermocouples
housing
Prior art date
Application number
RU2021139340A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Джураевич Ходжаев
Владимир Владимирович Суслин
Борис Георгиевич Мошненко
Александр Александрович Мешков
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") filed Critical Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2780306C1 publication Critical patent/RU2780306C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: calibration equipment.
SUBSTANCE: proposed installation refers to the means and equipment that provides calibration and graduation of thermoelectric converters in the temperature range above 2000 K. The high-temperature installation for calibrating thermocouples contains a housing made of refractory material, a heater with current leads placed inside the housing, heat-resistant electrical insulators in a protective tube. The body is made of heat-insulating material in the form of a parallelepiped with a through inner cylindrical hole and two end caps. The heater of the installation is made of four radiators, which are connected in series with each other. The heater is installed inside the housing opening, and the heater current leads coming from the radiators are placed in the grooves of the end caps and removed from the installation housing far from the heating zone. Along the axis of the hole on heat-resistant screens built into the end caps, a high-temperature protective tube is fixed with annular heat-resistant disks evenly spaced inside - electrical insulators for fastening thermocouples. The high-temperature pipe is made with a ratio of its length to diameter equal to 25.
EFFECT: providing a simplification of the thermocouple calibration procedure while improving the accuracy of measurements with a calibrated thermocouple.
4 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемая высокотемпературная установка для градуировки термопар относится к средствам и оборудованию, обеспечивающим исследования в области теплообмена. Во многих задачах теплотехники возникает проблема измерения высоких температур (более 2000 К).The proposed high-temperature installation for calibrating thermocouples belongs to the facilities and equipment that provide research in the field of heat transfer. In many problems of heat engineering, the problem of measuring high temperatures (more than 2000 K) arises.

Для примера во многих задачах теплофизики, особенно для исследования характеристик новых термостойких материалов, в том числе композиционных, работающих в сложных температурных условиях, требуется точное измерение температуры. Измерение температур свыше 2000 К представляет значительные сложности, как с точки зрения наличия таких материалов для электродов датчиков температуры (термопар), так и калибровки или градуировки их из-за отсутствия соответствующего оборудования и методики ее проведения.For example, in many problems of thermal physics, especially for studying the characteristics of new heat-resistant materials, including composite materials, operating under difficult temperature conditions, accurate temperature measurement is required. Measuring temperatures above 2000 K presents significant difficulties, both in terms of the availability of such materials for the electrodes of temperature sensors (thermocouples), and their calibration or calibration due to the lack of appropriate equipment and methods for its implementation.

Измерение температуры свыше 2000 К можно осуществлять ограниченным количеством существующих термопреобразователей, к которым можно отнести термопары ВР5/20 с градуировкой А1 до температуры 2773 К, термопары ВР5/26 с градуировкой С до температуры 2573 К и термопары иридий-палладиевые до температуры 2500 К.Measurement of temperatures above 2000 K can be carried out with a limited number of existing thermocouples, which include VR5/20 thermocouples with A 1 graduation up to a temperature of 2773 K, VR5/26 thermocouples with C graduations up to a temperature of 2573 K, and iridium-palladium thermocouples up to a temperature of 2500 K.

Однако в диапазоне температур свыше 2000 К практически отсутствует оборудование и методика для надежного метрологического контроля и надежной градуировки, что сдерживает промышленное применение этих термопар. По данным ООО «Обнинской термоэлектрической компании» до сих пор «их широкое применение при температурах выше 1700°С ограничено, в том числе из-за отсутствия надежного метрологического контроля и достоверной градуировки как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации».However, in the temperature range above 2000 K, there is practically no equipment and methodology for reliable metrological control and reliable calibration, which hinders the industrial use of these thermocouples. According to LLC Obninsk Thermoelectric Company, until now “their widespread use at temperatures above 1700°C is limited, including due to the lack of reliable metrological control and reliable calibration both at the manufacturing stage and during operation.”

Известен способ калибровки ВР-термопар в горизонтальной печи с графитовым нагревателем в полости графитового излучателя, установленного внутри нагревателя (Улановский А., Фишер Й., Олейников П., Зайцев П., Походун А. Особенности высокотемпературной калибровки вольфрам-рениевых термомар // Международный журнал Термофизика, 2015, №36, (2-3), стр. 433-443).A known method for calibrating VR thermocouples in a horizontal furnace with a graphite heater in the cavity of a graphite emitter installed inside the heater (Ulanovsky A., Fisher J., Oleinikov P., Zaitsev P., Pokhodun A. Features of high-temperature calibration of tungsten-rhenium thermomares // International Journal of Thermophysics, 2015, No. 36, (2-3), pp. 433-443).

Данный способ имеет следующие недостатки.This method has the following disadvantages.

1. Калибруемая термопара не защищена от паров графита, что вызывает искажение калибровочной кривой вследствие шунтирования сигнала термопары.1. The thermocouple being calibrated is not shielded from graphite vapor, which causes distortion of the calibration curve due to shunting of the thermocouple signal.

2. Незащищенность термопары вынуждает проводить калибровку за минимально возможное время с ударным нагревом и охлаждением термопары, что также вызывает искажение калибровочной кривой.2. Exposure of the thermocouple forces the calibration to be carried out in the shortest possible time with shock heating and cooling of the thermocouple, which also causes distortion of the calibration curve.

3. Горизонтальное расположение термопары в печи приводит к искривлению термоэлементов при высокой температуре и повышает риск случайного замыкания на нагреватель или элементы печи.3. The horizontal location of the thermocouple in the furnace causes the thermocouples to bend at high temperatures and increases the risk of an accidental short circuit to the heater or furnace elements.

Известна защитная трубка (патент CN102944332 A, МПК G01K 15/00, 03.12.2012), которая обеспечивает защиту вольфрам-рениевых термопар при высокотемпературной калибровке в диапазоне температур 1500 - 2300°С. Процесс калибровки происходит внутри защитной трубки, выполненной из вольфрама, которая на рабочем конце имеет отдельную камеру, конструктивно приближенную к абсолютно черному телу. Вольфрам-рениевую термопару вставляют с верхнего конца трубки с монтажным фланцем и пропускают через верхний и нижний экраны, составленные из вольфрамовых пластин с отверстиями для прохода термопар. Термопару вставляют так, чтобы ее рабочий спай находился в зоне однородной температуры защитной трубки. Верхний фланец уплотняют для защиты внутренней атмосферы печи от проникновения воздуха, в том числе внутрь защитной трубки. Перед началом нагрева печи защитную трубку вакуумируют и заполняют инертным газом. В качестве материала защитной трубки используют вольфрам, нагревательным элементом печи может служить графитовая или вольфрамовая трубка. Основные недостатки этого аналога в следующем:Known protective tube (patent CN102944332 A, IPC G01K 15/00, 03.12.2012), which provides protection for tungsten-rhenium thermocouples during high-temperature calibration in the temperature range of 1500 - 2300°C. The calibration process takes place inside a protective tube made of tungsten, which has a separate chamber at its working end, structurally close to a black body. A tungsten-rhenium thermocouple is inserted from the upper end of the tube with a mounting flange and passed through the upper and lower screens, made up of tungsten plates with holes for the passage of thermocouples. The thermocouple is inserted so that its working junction is in the uniform temperature zone of the protective tube. The upper flange is sealed to protect the internal atmosphere of the furnace from air penetration, including inside the protective tube. Before heating the furnace, the protective tube is evacuated and filled with an inert gas. Tungsten is used as the material of the protective tube, graphite or tungsten tube can serve as the heating element of the furnace. The main disadvantages of this analogue are as follows:

1. Малая зона равномерного нагревания и малое время нахождения термопары в рабочей зоне приводит к неравномерному нагреву и увеличению погрешности калибровки,1. A small zone of uniform heating and a short time spent by the thermocouple in the working zone leads to uneven heating and an increase in the calibration error,

2. Сложность ввода термопары в рабочую зону при высоких уровнях температуры (свыше 2000 К),2. Difficulty of inserting a thermocouple into the working area at high temperature levels (above 2000 K),

3. Возможность замыкания термопары на нагреватель или части печи при искривлении термоэлектродов термопары,3. Possibility of shorting the thermocouple to the heater or parts of the furnace when the thermocouple thermoelectrodes are bent,

4. Сложность герметизации рабочего конца защитной трубки от проникновения воздуха при очень высоких температурах (выше 2000°С).4. Difficulty in sealing the working end of the protective tube against air penetration at very high temperatures (above 2000°C).

В качестве прототипа по возможностям и качеству калибровки и градуировки было выбрано устройство для калибровки высокотемпературных термопар (патент №2 720 819 МПК G01K 15/00, 13.05.2020 г), состоящее из защитного чехла (корпуса) из тугоплавкого материала с монтажным фланцем, термопар с керамическими изоляторами, блока-излучателя. Оно расположено вертикально, защитный чехол герметично закрыт с рабочего конца заглушкой, внутри защитного чехла коаксиально установлена несущая трубка с закрепленными на ней рабочими спаями термопар, несущая трубка с рабочего конца герметично заглушена пробкой-отражателем. Защитный чехол и несущая трубка имеют отверстия для заполнения инертным газом. Защитный чехол с несущей трубкой и закрепленными на ней термоэлементами термопар размещен в рабочей полости блока-излучателя, а блок-излучатель закреплен на составном электронагревателе. Со стороны блока-излучателя, противоположной его рабочей полости, выполнено отверстие для визирования пирометра.As a prototype, in terms of the capabilities and quality of calibration and calibration, a device for calibrating high-temperature thermocouples (patent No. 2 720 819 IPC G01K 15/00, 05/13/2020) was chosen, consisting of a protective cover (case) made of refractory material with a mounting flange, thermocouples with ceramic insulators, block emitter. It is located vertically, the protective cover is hermetically sealed from the working end with a plug, inside the protective cover the carrier tube is coaxially installed with working thermocouple junctions fixed on it, the carrier tube is hermetically plugged from the working end with a reflective plug. The protective cover and carrier tube have holes for filling with inert gas. A protective cover with a carrier tube and thermocouple thermoelements fixed on it is placed in the working cavity of the emitter unit, and the emitter unit is fixed on the composite electric heater. On the side of the emitter block, opposite to its working cavity, there is a hole for sighting the pyrometer.

К недостаткам прототипа, по нашему мнению, следует отнести следующее:The disadvantages of the prototype, in our opinion, include the following:

1. Зона равномерного нагревания в зоне расположения термопар 2 мала, и может иметь место неравномерный нагрев,1. The uniform heating area in the thermocouple area 2 is small, and uneven heating may occur,

2. Косвенный контроль за температурой калибруемых термопар с помощью пробки-отражателя 5 может приводить к погрешностям из-за дистанционно удаленных друг от друга мест крепления термопар и пробки-отражателя,2. Indirect control over the temperature of calibrated thermocouples using a reflector plug 5 can lead to errors due to the fastening points of the thermocouples and the reflector plug that are remotely separated from each other,

3. Сложная конструкция устройства, особенно в зоне рабочей полости устройства, трудность сохранения соосности всех элементов конструкции: блок-излучателя 11, защитного чехла 6, несущей трубки 4 и составного электронагревателя.3. The complex design of the device, especially in the area of the working cavity of the device, the difficulty of maintaining the alignment of all structural elements: the emitter unit 11, the protective cover 6, the carrier tube 4 and the composite electric heater.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является создание установки для градуировки термопар, позволяющей проводить градуировку термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур 2000-2500 К с исключением погрешностей измерения температуры, связанных с креплением термопар.The objective and technical result of the present invention is to create an installation for calibrating thermocouples, which makes it possible to calibrate thermoelectric converters in the temperature range of 2000-2500 K with the exception of temperature measurement errors associated with mounting thermocouples.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в высокотемпературной установке для градуировки термопар, содержащей корпус, выполненный из тугоплавкого материала, нагреватель с токоподводами, образцовую термопару, что корпус выполнен в виде параллелепипеда со сквозным внутренним цилиндрическим отверстием и двумя торцевыми крышками, нагреватель установки выполнен из четырех излучателей, закрепленных на токоподводах, расположенных в крышках, излучатели включены последовательно между собой и образуют квадрат, нагреватель установлен внутри отверстия корпуса, токоподводы нагревателя, идущие от излучателей, уложены в пазах торцевых крышек и выведены из корпуса установки вдали от зоны нагрева, по оси отверстия на термостойких экранах, встроенных в торцевые крышки, закреплена высокотемпературная труба с равномерно расположенными внутри кольцевыми термостойкими электроизоляторами, предназначенными для установки образцовой и градуируемой термопар, высокотемпературная труба выполнена с соотношением ее длины к диаметру равным 25.The solution of the problem and the technical result are achieved by the fact that in a high-temperature installation for calibrating thermocouples, containing a housing made of a refractory material, a heater with current leads, an exemplary thermocouple, that the housing is made in the form of a parallelepiped with a through inner cylindrical hole and two end caps, the installation heater is made Of the four emitters fixed on the current leads located in the covers, the emitters are connected in series with each other and form a square, the heater is installed inside the housing opening, the heater current leads coming from the emitters are laid in the grooves of the end caps and removed from the installation housing far from the heating zone, along the axis of the hole on heat-resistant screens built into the end caps, a high-temperature pipe is fixed with annular heat-resistant electrical insulators evenly spaced inside, designed to install reference and calibrated thermocouples, the high-temperature pipe is made with a length to diameter ratio of 25.

Излучатели выполнены из материала УККМ (или), например «Углекон-Т». Диски-изоляторы для крепления термопар выполнены толщиной 5-10 мм и установлены с шагом 50 мм.The emitters are made of UKKM material (or), for example "Uglekon-T". Insulator disks for fastening thermocouples are made 5-10 mm thick and installed with a step of 50 mm.

Сущность настоящего предложения может быть пояснена с помощью следующих чертежей, представленных на фигурах:The essence of the present proposal can be explained with the help of the following drawings presented in the figures:

На фигуре 1 представлен общий вид предлагаемой установки.The figure 1 shows a general view of the proposed installation.

На фигуре 2 дан разрез установки.The figure 2 shows a section of the installation.

На фигуре 3 приведена схема проведения испытаний.The figure 3 shows the scheme of testing.

Установка (см фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный из термостойкого материала (например, ШВП-1800К или Ultra Board-2023 К) в виде параллелепипеда с цилиндрическим сквозным отверстием внутри 2. Внутри отверстия 2 установлены и закреплены в виде квадрата четыре излучателя 3 из композиционного материала УККМ или «Углекон-Т», внутри отверстия по оси смонтирована термостойкая труба 4 с внутренним диаметром 010 мм из высокотемпературного материала (нитрида бора, оксида бериллия, оксида гафния) длиной 250 мм. Излучатели 3 включены последовательно между собой, а их концы и медные токоподводы 12 выведены из зоны нагрева. По периферии отверстия выложена высокотемпературная теплоизоляция 5 из материала УКМТ, обеспечивающая удержание теплового потока, создаваемого излучателями, разогреваемыми до температуры свыше 2000 К. Термостойкая труба 4 укреплена на торцевых крышках 6 из термостойкого материала Ultra Board-2023 К и экранах 7 из нитрида бора NB. Труба проходит насквозь через экраны 7, а внутри трубы размещены с шагом 50 мм диски-изоляторы 8 толщиной 5-10 мм из изоляционного термостойкого материала (например, нитрида бора) с отверстиями для термопар. На торцах термостойкая труба закрыта заглушками 11 с отверстиями для термопар и для наблюдения пирометром 15. В центральной части термостойкой трубы 4 с одной стороны размещена образцовая калиброванная с точностью до одного градуса Кельвина термопара 9, с другой стороны градуируемая термопара 10, конструктивно подобная образцовой термопаре и устанавливаемая в непосредственной близости к ней. Установка размещена в вакуумной камере 14, в которую подается аргон, позволяя проводить градуировку как в вакууме, так и в аргоне при любом давлении. Медные токоподводы 12 от излучателей выведены из установки через каналы 13 в крышках 6 вдали от зоны нагрева (фиг. 2). Для калибровки образцовой термопары может быть использован образцовый пирометр 15, установленный снаружи вакуумной камеры соосно с термостойкой трубой (фиг. 3).The installation (see Fig. 1) contains a housing 1 made of a heat-resistant material (for example, ShVP-1800K or Ultra Board-2023 K) in the form of a parallelepiped with a cylindrical through hole inside 2. Inside the hole 2, four emitters 3 are installed and fixed in the form of a square made of composite material UKKM or "Uglecon-T", a heat-resistant pipe 4 with an inner diameter of 010 mm made of high-temperature material (boron nitride, beryllium oxide, hafnium oxide) 250 mm long is mounted along the axis inside the hole. Emitters 3 are connected in series with each other, and their ends and copper current leads 12 are removed from the heating zone. High-temperature thermal insulation 5 made of UKMT material is laid along the periphery of the hole, which ensures retention of the heat flux created by emitters heated to temperatures above 2000 K. Heat-resistant pipe 4 is fixed on end caps 6 made of heat-resistant material Ultra Board-2023 K and screens 7 made of boron nitride NB. The pipe passes through the screens 7, and inside the pipe there are insulating disks 8 5-10 mm thick, made of insulating heat-resistant material (for example, boron nitride) with holes for thermocouples, with a step of 50 mm. At the ends, the heat-resistant pipe is closed with plugs 11 with holes for thermocouples and for observation by a pyrometer 15. In the central part of the heat-resistant pipe 4, on the one hand, there is an exemplary thermocouple 9 calibrated with an accuracy of one degree Kelvin, on the other hand, a calibrated thermocouple 10, structurally similar to the exemplary thermocouple and installed in close proximity to it. The setup is placed in vacuum chamber 14, into which argon is supplied, allowing calibration both in vacuum and in argon at any pressure. Copper current leads 12 from the radiators are brought out of the installation through channels 13 in covers 6 away from the heating zone (Fig. 2). To calibrate the reference thermocouple, a reference pyrometer 15 installed outside the vacuum chamber coaxially with the heat-resistant tube (Fig. 3) can be used.

Особенностью данной установки является соединение в одной конструкции нагревательной печи и измерительной части градуировки термопар, что обеспечивает повторяемость испытаний в одних и тех же условиях, максимальную теплоизоляцию и отсутствие тепловых потерь по длине термостойкой трубы, минимальные расходы тепловой энергии.A feature of this installation is the combination of a heating furnace and a measuring part of thermocouple calibration in one design, which ensures repeatability of tests under the same conditions, maximum thermal insulation and the absence of heat losses along the length of a heat-resistant pipe, and minimal heat energy consumption.

Предлагаемая установка в режиме градуировки работает следующим образом:The proposed installation in the calibration mode works as follows:

После монтажа установки 1 в вакуумной камере 14 и подключения излучателей 3 через медные токоподводы 12 к электропитанию 16 центрируют термостойкую трубу 4 установки с одного конца соосно с пирометром 15. С другого конца устанавливают подготовленную образцовую термопару 9 на дисках-изоляторах 8 и вводят ее до середины термостойкой трубы 4. По длине термостойкой трубы 4 термопару 9 не экранируют, так как она проложена через диски-изоляторы 8. Это до минимума снижает погрешность ЭДС термопары за счет неравномерного нагрева термоэлектродов по длине. Свободные концы термопар выведены из зоны нагрева и через медные проводники подключены к регистратору 17 и системе автоматического управления (САУ) нагревом 18. (фиг. 3). Места контактов погружены в сосуд Дьюара 19 с тающим льдом для поддержания температуры 0°С. Показания термопары 9 записывают на регистратор 17 или (и) вводят в систему САУ нагревом 18. Откачивают вакуумную камеру, в случае необходимости напускают аргон из баллона 20 и проводят калибровку следующим образом: с помощью САУ нагрева 18 начинают нагрев, подавая напряжение на излучатели 3 через понижающий трансформатор 21 от тиристорного регулятора 22 до первой точки калибровки, после достижения которой делают выдержку до установившегося стационарного режима нагрева, после чего показания одновременно регистрируют на регистраторе 17 и образцовом пирометре 15. Так как нагрев термостойкой трубы равномерный и соотношение ее длины к диаметру равно 25, то можно считать излучающую полость трубы 4 приближающей к параметрам «черного» тела и все термопары, помещенные в эту полость, имеют одну и ту же температуру. Измеренная образцовым пирометром 15 температура, является истинным значением температуры рабочего спая термопары и она соответствует зарегистрированному показанию термо ЭДС на регистраторе 17.After mounting the unit 1 in the vacuum chamber 14 and connecting the emitters 3 through copper current leads 12 to the power supply 16, the heat-resistant pipe 4 of the unit is centered at one end coaxially with the pyrometer 15. At the other end, a prepared exemplary thermocouple 9 is installed on insulator disks 8 and inserted to the middle thermocouple 9 is not shielded along the length of heat-resistant pipe 4, since it is laid through insulator disks 8. This reduces the EMF error of the thermocouple to a minimum due to uneven heating of thermoelectrodes along the length. The free ends of the thermocouples are removed from the heating zone and connected through copper conductors to the recorder 17 and the heating automatic control system (ACS) 18 (Fig. 3). The contact points are immersed in a Dewar vessel 19 with melting ice to maintain a temperature of 0°C. The readings of thermocouple 9 are recorded on the recorder 17 or (and) entered into the ACS system by heating 18. The vacuum chamber is evacuated, if necessary, argon is injected from the cylinder 20 and calibrated as follows: heating is started using the ACS heating 18, applying voltage to the emitters 3 through step-down transformer 21 from the thyristor regulator 22 to the first calibration point, after reaching which an exposure is made until the steady state heating mode is reached, after which the readings are simultaneously recorded on the registrar 17 and the exemplary pyrometer 15. Since the heating of the heat-resistant pipe is uniform and the ratio of its length to diameter is 25 , then we can consider the radiating cavity of pipe 4 as approaching the parameters of a “black” body, and all thermocouples placed in this cavity have the same temperature. The temperature measured by the exemplary pyrometer 15 is the true value of the temperature of the working junction of the thermocouple and it corresponds to the recorded reading of the thermo-EMF on the recorder 17.

Этот процесс повторяется для других значений температуры, затем данные приводятся в соответствие, и таким образом осуществляется калибровка во всем диапазоне температур. Градуировку термоэлектрических преобразователей (термопар) в диапазоне температур 2000-2500 К проводят следующим образом:This process is repeated for other temperatures, then the data is brought into line, and thus the calibration is carried out over the entire temperature range. The calibration of thermoelectric converters (thermocouples) in the temperature range of 2000-2500 K is carried out as follows:

К спаю («корольку») образцовой термопары 9, установленной с одной стороны термостойкой трубы 4 и калиброванной с точностью до одного градуса Кельвина, с другой стороны трубы устанавливают градуируемую термопару 10, конструктивно подобную образцовой термопаре 9, так, что ее спай (королек) находится в непосредственной близости от спая образцовой термопары. Показания последней регистрируют на регистраторе 17 вместе с показаниями термопары 9. Запись показаний обеих термопар проводится синхронно, так что сразу получают характеристику градуируемой термопары. Испытания проводятся по той же схеме, что и при калибровке образцовой термопары.A calibrated thermocouple 10 is installed on the other side of the pipe, structurally similar to the reference thermocouple 9, so that its junction (kinglet) located in close proximity to the reference thermocouple junction. The readings of the latter are recorded on the registrar 17 together with the readings of the thermocouple 9. The readings of both thermocouples are recorded synchronously, so that the characteristic of the calibrated thermocouple is immediately obtained. Tests are carried out according to the same scheme as when calibrating a reference thermocouple.

Отличительными характеристиками предлагаемого устройства являются:The salient features of the proposed device are:

Простота конструкции установки, отсутствие погрешностей измерения температуры, связанных с креплением термопар и теплообменом внутри центральной части термостойкой трубы.The simplicity of the installation design, the absence of temperature measurement errors associated with the fastening of thermocouples and heat exchange inside the central part of the heat-resistant pipe.

Упрощенная методика и технология монтажа и демонтажа градуируемой термопары, наличие термостойкого электроизолированного корпуса с цилиндрическим отверстием, установленные в каналах крышек медные токоподводы.A simplified method and technology for mounting and dismounting a calibrated thermocouple, the presence of a heat-resistant electrically insulated housing with a cylindrical hole, copper current leads installed in the channels of the covers.

Малые потери тепловой энергии, равномерный нагрев термостойкой трубы в центральной части на длине не менее 100 - 250 мм, что составляет 10-25 внутренних диаметров трубы и может служить «черным телом» при калибровке термопары с помощью пирометра.Small losses of thermal energy, uniform heating of the heat-resistant pipe in the central part over a length of at least 100 - 250 mm, which is 10-25 internal diameters of the pipe and can serve as a "black body" when calibrating a thermocouple using a pyrometer.

Разработана установка, позволяющая решить задачу точного измерения температуры, более дешевого и более простого проведения градуировки термопары. Установка может эксплуатироваться в двух положениях: горизонтальном и вертикальном.An installation has been developed that makes it possible to solve the problem of accurate temperature measurement, cheaper and simpler calibration of a thermocouple. The unit can be operated in two positions: horizontal and vertical.

Claims (4)

1. Высокотемпературная установка для градуировки термопар, содержащая корпус, выполненный из тугоплавкого материала, размещенные внутри корпуса нагреватель с токоподводами, термостойкие электроизоляторы в защитной трубе, отличающаяся тем, что корпус выполнен из теплоизоляционного материала в виде параллелепипеда со сквозным внутренним цилиндрическим отверстием и двумя торцевыми крышками, нагреватель установки выполнен из четырех излучателей, которые включены последовательно между собой, нагреватель установлен внутри отверстия корпуса, токоподводы нагревателя, идущие от излучателей, уложены в пазах торцевых крышек и выведены из корпуса установки вдали от зоны нагрева, по оси отверстия на термостойких экранах, встроенных в торцевые крышки, закреплена высокотемпературная защитная труба с равномерно расположенными внутри кольцевыми термостойкими дисками - электроизоляторами для крепления термопар, высокотемпературная труба выполнена с соотношением ее длины к диаметру равным 25.1. High-temperature installation for calibrating thermocouples, containing a housing made of a refractory material, a heater with current leads placed inside the housing, heat-resistant electrical insulators in a protective tube, characterized in that the housing is made of heat-insulating material in the form of a parallelepiped with a through inner cylindrical hole and two end caps , the heater of the unit is made of four emitters connected in series with each other, the heater is installed inside the housing opening, the heater current leads coming from the emitters are laid in the grooves of the end caps and removed from the unit housing away from the heating zone, along the axis of the hole on heat-resistant screens built-in in the end caps, a high-temperature protective tube is fixed with annular heat-resistant disks evenly spaced inside - electrical insulators for fastening thermocouples, the high-temperature tube is made with a ratio of its length to diameter equal to 25. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен из термостойкого материала ШВП-1800 К или Ultra Board-2023 K.2. Installation according to claim 1, characterized in that the body is made of heat-resistant material ShVP-1800 K or Ultra Board-2023 K. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что излучатели выполнены из материала УККМ или «Углекон-Т».3. Installation according to claim 1, characterized in that the emitters are made of UKKM or Uglekon-T material. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что диски-изоляторы для крепления термопар выполнены толщиной 5-10 мм и установлены с шагом 50 мм.4. Installation according to claim 1, characterized in that the insulating disks for fastening thermocouples are made 5-10 mm thick and installed in 50 mm increments.
RU2021139340A 2021-12-28 High temperature thermocouple calibration system RU2780306C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780306C1 true RU2780306C1 (en) 2022-09-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU165327A1 (en) * Пак Ванбо , Ю. П. Кринский DEVICE FOR AUTOMATIC TESTING
DE102009050433B3 (en) * 2009-10-22 2010-10-07 Abb Ag Apparatus for calibration of temperature sensor i.e. thermocouple, in process technique in furnace, has gauge slide immersed in protective tube, where two measuring points of microvoltmeter are at faulty area of layer and tube, respectively
CN102944332A (en) * 2012-12-03 2013-02-27 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 Protective tube for detecting high-temperature tungsten-rhenium thermocouple
CN107764436A (en) * 2017-11-03 2018-03-06 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 A kind of calibrating installation of Wolfram rhenium heat electric couple
RU2720819C1 (en) * 2019-12-30 2020-05-13 Общество с ограниченной ответственностью «Обнинская термоэлектрическая компания» Device for calibration of high-temperature thermocouples

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU165327A1 (en) * Пак Ванбо , Ю. П. Кринский DEVICE FOR AUTOMATIC TESTING
DE102009050433B3 (en) * 2009-10-22 2010-10-07 Abb Ag Apparatus for calibration of temperature sensor i.e. thermocouple, in process technique in furnace, has gauge slide immersed in protective tube, where two measuring points of microvoltmeter are at faulty area of layer and tube, respectively
CN102944332A (en) * 2012-12-03 2013-02-27 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 Protective tube for detecting high-temperature tungsten-rhenium thermocouple
CN107764436A (en) * 2017-11-03 2018-03-06 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 A kind of calibrating installation of Wolfram rhenium heat electric couple
RU2720819C1 (en) * 2019-12-30 2020-05-13 Общество с ограниченной ответственностью «Обнинская термоэлектрическая компания» Device for calibration of high-temperature thermocouples

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Улановский А., Фишер Й., Олейников П., Зайцев П., Походун А., " Особенности высокотемпературной калибровки вольфрам-рениевых термомар", Международный журнал Термофизика, 2015, номер 36, (2-3), С. 433-443. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3038951A (en) Fast acting totally expendable immersion thermocouple
US4313792A (en) Miniature gamma thermometer slideable through bore for measuring linear heat generation rate
Sandenaw et al. The electrical resistivity and thermal conducitvity of plutonium metal
CN109444215B (en) Unsteady ultra-high temperature heat insulation performance test device and test method
US3308666A (en) High temperature measuring devices
US2152153A (en) Thermocouple
US4440716A (en) In-situ calibration of local power measuring devices for nuclear reactors
RU2780306C1 (en) High temperature thermocouple calibration system
PL125089B1 (en) Apparatus for measurement of temperature in reactors
Pearce et al. Self-validating type C thermocouples to 2300° C using high temperature fixed points
Murthy et al. Radiative Calibration of Heat Flux Sensors at NIST: An Overview
Weeks et al. Apparatus for the Measurement of the Thermal Conductivity of Solids
RU2720819C1 (en) Device for calibration of high-temperature thermocouples
KR102325984B1 (en) Calibrator with Active Point Heaters for Wafer Temperature Sensor
Seemann The thermal and electrical conductivity of fused quartz as a function of temperature
US4214117A (en) Furnace heated by radiation
CN111020703B (en) High-temperature vacuum furnace and semiconductor processing equipment
RU2539124C1 (en) Device to measure parameters of dielectrics at heating
CN212871554U (en) Thermocouple verification furnace
Barratt Thermal Conductivity. Part II.: Thermal Conductivity of Badly-conducting Solids
Phillips The measurement of thermoelectric properties at high temperatures
Muenow et al. A rotary molecular effusion source for high temperature vaporization studies
JPH06160200A (en) Sheath type thermocouple with airtight terminal
US3318134A (en) Thermal instrument calibration system
US3328558A (en) Thermal instrumentation apparatus