RU66040U1

RU66040U1 - THERMOELECTRIC CONVERTER FOR MEASURING TEMPERATURE BY THE METHOD OF SHORT-TERM IMMERSION IN A THERMOMETRIC MEDIUM

Info

Publication number: RU66040U1
Application number: RU2007113881/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Каржавин; Денис Владимирович Петров; Сергей Васильевич Чуриков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания "ТЕСЕЙ"
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2007-08-27

Abstract

Предложен термоэлектрический преобразователь для измерения температуры методом кратковременного погружения в термометрируемую среду, изготовленный из кабельной термопары 1, рабочая часть 2 которой помещена в защитный наконечник 3, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге 4, при этом, кабельная термопара имеет номинальный размер наружного диаметра рабочей части от 1 мм до 2 мм, а защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части термопары, причем толщина стенки защитного стержня имеет размер от 1 мм до 2 мм. 1 нз. и 4 з.п. ф-лы, 1 илл, 1 табл.A thermoelectric converter is proposed for measuring temperature by short-term immersion in a thermocouple medium made of cable thermocouple 1, the working part 2 of which is placed in a protective tip 3, made in the form of a metal rod with a blind hole and equipped with a mount to the measuring rod 4, while the cable the thermocouple has a nominal size of the outer diameter of the working part from 1 mm to 2 mm, and the protective tip has a nominal size of the inner diameter equal to the nominal the size of the outer diameter of the working part of the thermocouple, wherein the wall thickness of the protective bar has a size of 1 mm to 2 mm. 1 nz and 4 z.p. crystals, 1 ill, 1 tab.

Description

Полезная модель относится к термометрии и может быть использована для контроля температуры жидких расплавов цветных металлов, например, алюминия или криолита, в плавильных печах, ковшах и других агрегатах.The utility model relates to thermometry and can be used to control the temperature of liquid melts of non-ferrous metals, for example, aluminum or cryolite, in melting furnaces, ladles and other units.

Известна конструкция термозонда по авторскому свидетельству СССР 933203 /МПК B02D 11/10, 1982/, содержащая цилиндрический огнеупорный блок, выполненный из теплоизоляционного слоя и термостойкого покрытия из плотного огнеупора, например, керамики, с наружным защитным чехлом, например, из жаропрочного металла, термопару, а также держатель блока, выполненный в виде трубки, в которой расположены электроды термопары, связывающие ее с регистрирующий прибором.A known design of a thermal probe according to USSR author's certificate 933203 / IPC B02D 11/10, 1982 /, comprising a cylindrical refractory block made of a heat-insulating layer and a heat-resistant coating of dense refractory material, such as ceramic, with an external protective cover, for example, of heat-resistant metal, a thermocouple and also the holder of the block, made in the form of a tube in which the thermocouple electrodes are located, connecting it with the recording device.

Недостатком такого устройства является низкая надежность, высокая стоимость и неудобство в обслуживании. Недостатки обусловлены следующим. Огнеупорные материалы повышают инерционность измерений. Так, согласно материалам описания, время прогрева составляет около 20 секунд. Все это время оператор должен находиться у открытой ванны с расплавленным металлом. Керамика, как правило, не стойка к термоударам.The disadvantage of this device is the low reliability, high cost and inconvenience of maintenance. The disadvantages are due to the following. Refractory materials increase the inertia of measurements. So, according to the materials of the description, the warm-up time is about 20 seconds. All this time the operator should be at the open bath with molten metal. Ceramics, as a rule, are not resistant to thermal shock.

Известны преобразователи термоэлектрические ТХА-01, ТХК-01, выпускаемые ГосНИИ НПО «Луч» /Каталог продукции ГосНИИ НПО «Луч» отделение «Техно-Луч», 2006, с.5/, которые изготавливаются из термопарного кабеля диаметром 1,5 мм с минеральной изоляцией КТМС. При этом, концевая часть преобразователя оснащена защитным наконечником, выполненным их капилляра 4×0,5 мм. Указанные преобразователи термоэлектрические могут быть использованы в металлургической промышленности, однако их использование методом погружения осложнено отсутствием узла крепления к измерительной штанге. Known thermoelectric converters TXA-01, TXK-01, produced by the State Research Institute of NPO "Luch" / Product catalog of the State Research Institute of NPO "Luch" department "Techno-Luch", 2006, p.5 /, which are made of thermocouple cable with a diameter of 1.5 mm with mineral insulation CTMS. In this case, the end part of the transducer is equipped with a protective tip made of their capillary 4 × 0.5 mm. These thermoelectric converters can be used in the metallurgical industry, however, their use by immersion is complicated by the lack of a mount to the measuring rod.

Кроме того, наличие зазора между оболочкой кабельной термопары и внутренней поверхностью капилляра создает дополнительное термическое сопротивление.In addition, the presence of a gap between the sheath of the cable thermocouple and the inner surface of the capillary creates additional thermal resistance.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция термоэлектрических преобразователей КТХА 02.08, КТНН 02.08, производства ООО «ПК «Тесей» /Каталог продукции ООО «ПК «Тесей», май 2006, с.1-58/. Термопреобразователи изготавливаются из термопарного кабеля с минеральной изоляцией КТМС диаметром 2 или 3 мм. Защитный наконечник длиной около 300 мм изготовлен из трубы 13×2.5 и имеет узел крепления к измерительной штанге. Торцевая часть преобразователя выполнена с утонением до диаметра 8 мм. Указанные преобразователи термоэлектрические предназначены для кратковременного измерения температуры расплавленного электролита в ваннах электролизеров. Недостатком термопреобразователей типа 02.08 является ограниченное количество возможных замеров, связанное с длительностью одного замера обусловленного массой наконечника.Closest to the claimed one is the design of thermoelectric converters KTHA 02.08, KTNN 02.08, manufactured by PC Tesey LLC / Product catalog of PC Tesey LLC, May 2006, p.1-58 /. Thermocouples are made of thermocouple cable with mineral insulation KTMS with a diameter of 2 or 3 mm. A protective tip with a length of about 300 mm is made of a 13 × 2.5 pipe and has a mount to the measuring rod. The end part of the transducer is made with thinning up to a diameter of 8 mm. These thermoelectric converters are designed for short-term measurement of the temperature of the molten electrolyte in the electrolytic baths. The disadvantage of type 02.08 thermal converters is the limited number of possible measurements associated with the duration of one measurement due to the weight of the tip.

Задачей полезной модели является создание термоэлектрического преобразователя, лишенного указанных недостатков.The objective of the utility model is to create a thermoelectric converter devoid of these disadvantages.

Для решения поставленной задачи предлагается термоэлектрический преобразователь для измерения температуры методом кратковременного погружения в термометрируемую среду, изготовленный из кабельной термопары, рабочая часть которой помещена в защитный наконечник, выполненный в виде металлического стержня с глухим отверстием и оснащенный узлом крепления к измерительной штанге. При этом, кабельная термопара имеет номинальный размер наружного диаметра рабочей части от 1 мм до 2 мм, а защитный наконечник имеет номинальный размер внутреннего диаметра, равный номинальному размеру наружного диаметра рабочей части термопары, причем толщина стенки защитного стержня имеет размер от 1 мм до 2 мм.To solve this problem, a thermoelectric converter is proposed for measuring temperature by short-term immersion in a thermocouple medium made of a cable thermocouple, the working part of which is placed in a protective tip made in the form of a metal rod with a blind hole and equipped with a mount to the measuring rod. At the same time, the cable thermocouple has a nominal size of the outer diameter of the working part from 1 mm to 2 mm, and the protective tip has a nominal size of the inner diameter equal to the nominal size of the outer diameter of the working part of the thermocouple, and the wall thickness of the protective rod has a size from 1 mm to 2 mm .

Дополнительно предлагается, допуски номинальных размеров рабочей части кабельной термопары и внутреннего диаметра защитного наконечника подобрать таким образом, чтобы они обеспечивали характер соединения рабочей части термопарного кабеля с наконечником по посадке с зазором. При этом зазор между защитным наконечником и рабочей частью кабельной термопары может быть заполнен мелкодисперсным наполнителем.In addition, it is proposed that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip be selected so that they ensure the nature of the connection of the working part of the thermocouple cable with the lug for landing with a gap. In this case, the gap between the protective tip and the working part of the cable thermocouple can be filled with fine filler.

Дополнительно предлагается, допуски номинальных размеров рабочей части кабельной термопары и внутреннего диаметра защитного наконечника подобрать таким образом, чтобы они обеспечивали характер соединения рабочей части термопарного кабеля с наконечником по переходной посадке.Additionally, it is proposed that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip be selected so that they ensure the nature of the connection of the working part of the thermocouple cable with the tip for transition fit.

Дополнительно предлагается, допуски номинальных размеров рабочей части кабельной термопары и внутреннего диаметра защитного наконечника подобрать таким образом, чтобы они обеспечивали характер соединения рабочей части термопарного кабеля с наконечником по посадке с натягом.Additionally, it is proposed that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip be selected in such a way that they ensure the nature of the connection of the working part of the thermocouple cable with the fitting for interference fit.

Выполнение термоэлектрического преобразователя с указанными конструктивными элементами и их взаимным расположением позволяет значительно сократить время одного замера температуры за счет снижения инерционности преобразователя. При этом увеличивается количество измерений, несмотря на снижение толщины стенки наконечника.The implementation of the thermoelectric converter with the indicated structural elements and their relative position can significantly reduce the time of one temperature measurement by reducing the inertia of the converter. This increases the number of measurements, despite the decrease in the wall thickness of the tip.

На прилагаемом чертеже приведена конструкция заявленного устройства, где 1 - кабельная термопара, 2 - рабочая часть, 3 - защитный наконечник, 4 - узел крепления к измерительной штанге.The attached drawing shows the design of the claimed device, where 1 is a cable thermocouple, 2 is the working part, 3 is the protective tip, 4 is the attachment point to the measuring rod.

Устройство работает следующим образом. Термоэлектрический преобразователь при помощи узла крепления 4 присоединяют к измерительной штанге (на чертеже не показана) и погружают защитный наконечник 3 в термометрируемую среду на 5÷6 секунд так, чтобы термопарный кабель 1 не имел контакта со средой. Указанного времени достаточно для наступления теплового равновесия между рабочим спаем термопары и термометрируемой средой. Вторичный прибор автоматически The device operates as follows. The thermoelectric transducer is attached to the measuring rod (not shown in the drawing) by means of the mounting unit 4 and the protective tip 3 is immersed in the thermometer medium for 5–6 seconds so that the thermocouple cable 1 has no contact with the medium. The indicated time is sufficient for the onset of thermal equilibrium between the working junction of the thermocouple and the thermo-measured medium. Secondary device automatically

запоминает максимальное значение температуры, достигнутое в процессе замера.remembers the maximum temperature value achieved during the measurement process.

Данные сравнительных испытаний заявленного устройства и преобразователя термоэлектрического типа 02.08, приведены в таблице 1. Термометрируемая среда - расплавленный электролит с температурой 950÷1100°С.The data of comparative tests of the claimed device and thermoelectric type converter 02.08 are shown in table 1. The thermo-measured medium is a molten electrolyte with a temperature of 950 ÷ 1100 ° C.

Таблица 1.Table 1. Заявленное устройствоClaimed device КТХА 02.08KTHA 02.08 Время измерения, сMeasurement time, s 5÷65 ÷ 6 15÷2015 ÷ 20 Количество циклов измеренийNumber of measurement cycles 1000÷12001000 ÷ 1200 770÷850770 ÷ 850

Claims

1. Thermoelectric transducer for measuring temperature by short-term immersion in a thermocouple medium made of a cable thermocouple, the working part of which is placed in a protective tip made in the form of a metal rod with a blind hole and equipped with a mount to the measuring rod, while the cable thermocouple has a nominal size the outer diameter of the working part is from 1 mm to 2 mm, and the protective tip has a nominal size of the inner diameter equal to the nominal size of the the diameter of the working part of the thermocouple, and the wall thickness of the protective rod has a size of 1 mm to 2 mm.

2. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip are selected in such a way as to ensure the nature of the connection of the working part of the cable thermocouple with the landing tip with a gap.

3. The thermoelectric converter according to claim 2, characterized in that the gap between the protective tip and the working part of the cable thermocouple is filled with finely divided filler.

4. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip are selected in such a way as to ensure the nature of the connection of the working part of the cable thermocouple with the tip for transition landing.

5. The thermoelectric converter according to claim 1, characterized in that the tolerances of the nominal dimensions of the working part of the cable thermocouple and the inner diameter of the protective tip are selected in such a way as to ensure the nature of the connection of the working part of the cable thermocouple with the fitting for interference fit.