RU67712U1

RU67712U1 - THERMOELECTRIC CONVERTER (OPTIONS)

Info

Publication number: RU67712U1
Application number: RU2007119915/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Потехин; Владимир Анатольевич Воробьев; Виталий Федорович Зыков; Анатолий Федорович Толшин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания "Эталон"
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2007-10-27

Abstract

Термоэлектрический преобразователь относится к средствам измерения температуры высокотемпературных сред и может быть использован при проведении периодической метрологической поверки без демонтажа объекта измерения. Термоэлектрический преобразователь содержит попарно соединенные платиновые и платинородиевые термоэлектроды 1 двух основных термоэлектрических преобразователей, наружную оболочку 2, внутренний керамический чехол 3, в котором помещена четырехканальная керамическая соломка 4. Преобразователь имеет возможность периодической установки в него поверочного преобразователя, для чего внутренний керамический чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки, а поверочный преобразователь 8 устанавливают во второй половине продольного объема наружной оболочки 2. В нижней ее части выполнено ступенчатое донышко 6, позволяющее поверочный преобразователь устанавливать в зону измерения основных термоэлектрических преобразователей. 3 ил.Thermoelectric converter refers to a means of measuring the temperature of high-temperature environments and can be used during periodic metrological verification without dismantling the measurement object. The thermoelectric converter contains pairwise connected platinum and platinum rhodium thermoelectrodes 1 of the two main thermoelectric converters, the outer shell 2, the inner ceramic cover 3, in which the four-channel ceramic straws are placed 4. The converter has the ability to periodically install a calibration transducer into it, for which the internal ceramic cover is offset its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, and the calibration transducer 8 is set about the second longitudinal half of the volume of the outer shell 2. The bottom part is stepped bedplate 6 allowing calibration transmitter installed in the measuring area basic thermoelectric transducers. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к средствам измерения температуры высокотемпературных сред и может быть использована при проведении периодической метрологической поверки без демонтажа объекта измерения.The utility model relates to measuring equipment, in particular, to means for measuring the temperature of high-temperature media and can be used during periodic metrological verification without dismantling the measurement object.

Известен термоэлектрический преобразователь (RU 57514 U1, МПК H01L 35/00 (2006.01), опуб. 2006.10.10), включающий платиносодержащие термоэлектроды, изолированные друг от друга керамической соломкой и помещенные в защитную арматуру, состоящую из внутреннего и наружного керамических чехлов. Керамическая соломка выполнена двухканальной, а внутренний чехол - одноканальным, при этом керамическая соломка и внутренний керамический чехол выполнены сплошными по всей длине термоэлектродов.Known thermoelectric converter (RU 57514 U1, IPC H01L 35/00 (2006.01), publ. 2006.10.10), including platinum-containing thermoelectrodes isolated from each other with ceramic straws and placed in protective fittings consisting of internal and external ceramic covers. The ceramic straw is made of two channels, and the inner cover is single-channel, while the ceramic straw and the internal ceramic cover are made continuous along the entire length of the thermoelectrodes.

Недостатком известного термоэлектрического преобразователя является недостаточная надежность его работы из-за невозможности A disadvantage of the known thermoelectric converter is the insufficient reliability of its operation due to the impossibility

установки в него поверочного преобразователя для метрологической поверки, так как основной термоэлектрический преобразователь расположен по оси конструкции.installation of a calibration transducer for metrological verification, since the main thermoelectric transducer is located along the axis of the structure.

Прототипом, наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, является термоэлектрический преобразователь (RU 41864 U1, МПК 7 G01K 15/00, G01K 7/02, H01L 35/00, опубл. 2004.11.10), содержащий защитную арматуру, состоящую из наружной и внутренней оболочек, керамический изолятор, внутри которого размещены термоэлектроды, соединенные попарно горячими спаями. Основной термоэлектрический преобразователь имеет возможность периодической установки в него поверочного преобразователя, помещаемого в общий для всех термоэлектродов изолятор, термоэлектроды основного преобразователя и поверочный преобразователь размещены в сквозных каналах изолятора, расположенного по длине основного преобразователя, спаи термоэлектродов основного преобразователя расположены в пазах, выполненных в торцевой части изолятора, внутренняя оболочка выполнена в виде керамического колпачка, надетого на торцевую часть изолятора, или в виде намотки из огнеупорной керамической нити, закрывающих горячие спаи термоэлектродов. В изоляторе установлены две независимые пары термоэлектродов, а их горячие спаи расположены в симметричных пазах торцевой части изолятора. Наружная оболочка выполнена жаростойкой металлической. Канал для поверочного преобразователя расположен по оси изолятора. The prototype closest to the claimed utility model in terms of essential features is a thermoelectric converter (RU 41864 U1, IPC 7 G01K 15/00, G01K 7/02, H01L 35/00, publ. 2004.11.10) containing protective fittings consisting from the outer and inner shells, a ceramic insulator, inside of which thermoelectrodes are placed, connected in pairs by hot junctions. The main thermoelectric converter has the ability to periodically install a calibration transducer in it, placed in a common insulator for all thermoelectrodes, the thermoelectrodes of the main transducer and the calibration transducer are placed in the through channels of the insulator located along the length of the main transducer, the junctions of the thermoelectrodes of the main transducer are located in grooves made in the end part insulator, the inner shell is made in the form of a ceramic cap worn on the end face s insulator or in the form of refractory ceramic winding yarn closing thermoelectrodes hot junctions. Two independent pairs of thermoelectrodes are installed in the insulator, and their hot junctions are located in the symmetrical grooves of the end part of the insulator. The outer shell is made of heat-resistant metal. The channel for the calibration transducer is located along the axis of the insulator.

Горячие спаи основных термоэлектродов и поверочного преобразователя находятся в одной зоне.Hot junctions of the main thermoelectrodes and the calibration transducer are in the same zone.

Недостатком известного термоэлектрического преобразователя является низкая надежность его работы. Это объясняется тем, что при установке поверочного преобразователя очень сложно протащить его из-за недостаточности пространства, вследствие чего он деформируется и теряется его качество. Кроме того, наружная оболочка, выполненная жаростойкой металлической, не выдерживает высокие температуры измерения среды, например, стекла.A disadvantage of the known thermoelectric converter is its low reliability. This is because when installing a calibration transducer, it is very difficult to drag it due to insufficient space, as a result of which it is deformed and its quality is lost. In addition, the outer shell, made of heat-resistant metal, does not withstand the high temperature measurement of the environment, for example, glass.

Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения надежности работы термоэлектрического преобразователя (варианты) и, следовательно, срока его службы, за счет увеличения свободного пространства для установки поверочного преобразователя, необходимого для бездемонтажной метрологической поверки, и усовершенствования элементов конструкции.The proposed utility model solves the problem of improving the reliability of the thermoelectric converter (options) and, consequently, its service life, by increasing the free space for installing a calibration transducer, necessary for dismounting metrological verification, and improving structural elements.

Задача решается тем, что термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды, защитную арматуру, состоящую из наружной металлической оболочки и внутреннего керамического чехла, в котором помещена четырехканальная керамическая соломка, защищающая попарно соединенные электроды двух основных термоэлектрических преобразователей, и имеющий возможность периодической установки внутри него поверочного преобразователя, расположенного по длине основного преобразователя. Внутренний керамический чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки, а периодическая установка поверочного преобразователя возможна во второй половине The problem is solved in that the thermoelectric converter contains thermoelectrodes, protective fittings, consisting of an external metal shell and an internal ceramic cover, in which a four-channel ceramic straw is placed that protects the pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters, and with the possibility of periodically installing a calibration transducer located inside it along the length of the main converter. The internal ceramic case is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, and periodic installation of the calibration transducer is possible in the second half

продольного объема наружной оболочки, при этом в нижней ее части выполнено ступенчатое донышко, а попарно соединенные термоэлектроды выполнены платиновыми и платинородиевыми.the longitudinal volume of the outer shell, while a stepped bottom is made in its lower part, and pairwise connected thermoelectrodes are made of platinum and platinum rhodium.

По второму варианту термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды, защитную арматуру, состоящую из наружной оболочки и внутреннего керамического чехла, в котором помещена четырехканальная керамическая соломка, защищающая попарно соединенные электроды двух основных термоэлектрических преобразователей и имеющий возможность периодической установки внутри него поверочного преобразователя, расположенного по длине основного термоэлектрического преобразователя. Внутренний керамический чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки, а периодическая установка поверочного преобразователя возможна во второй половине продольного объема наружной оболочки, при этом наружная оболочка выполнена из пористой керамики, а попарно соединенные термоэлектроды выполнены платиновыми и платинородиевыми.According to the second variant, the thermoelectric converter contains thermoelectrodes, protective fittings, consisting of an outer shell and an internal ceramic cover, in which a four-channel ceramic straw is placed that protects the pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters and has the ability to periodically install a calibration transducer inside it along the length of the main thermoelectric converter. The inner ceramic case is located with a displacement of its axis in half of the longitudinal volume of the outer shell, and a periodic installation of the calibration transducer is possible in the second half of the longitudinal volume of the outer shell, while the outer shell is made of porous ceramics, and pairwise connected thermoelectrodes are made of platinum and platinum rhodium.

По третьему варианту термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды, защитную арматуру, состоящую из наружной металлической оболочки и внутреннего чехла с керамическим изолятором, внутри которого размещены попарно соединенные электроды двух основных термоэлектрических преобразователей и имеющий возможность периодической установки внутри него поверочного преобразователя, расположенного по длине основного термоэлектрического преобразователя. Внутренний чехол выполнен в виде кабеля и расположен со смещением его оси в According to the third option, the thermoelectric converter contains thermoelectrodes, protective fittings consisting of an outer metal shell and an inner cover with a ceramic insulator, inside of which are placed pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters and having the possibility of periodically installing a calibration transducer inside it along the length of the main thermoelectric converter. The inner cover is made in the form of a cable and is located with an offset of its axis in

половине продольного объема наружной оболочки, а периодическая установка поверочного преобразователя возможна во второй половине продольного объема наружной оболочки.half of the longitudinal volume of the outer shell, and periodic installation of the calibration transducer is possible in the second half of the longitudinal volume of the outer shell.

Благодаря тому, что внутренний керамический чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки значительно увеличивается пространство для установления поверочного преобразователя, что сохраняет его целостность и позволяет многократно производить метрологическую поверку без демонтажа термоэлектрического преобразователя с объекта измерения, повышая надежность его работы и долговечность.Due to the fact that the internal ceramic cover is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, the space for installing the calibration transducer is significantly increased, which preserves its integrity and allows multiple metrological verification without dismantling the thermoelectric transducer from the measurement object, increasing its reliability and durability .

Наличие ступенчатого донышка, выполненного в свободной части продольного объема наружной оболочки дает возможность совместить спаями термоэлектроды, обеспечить фиксацию внутреннего чехла и установку в зону спаев основных термоэлектрических преобразователей. Это увеличивает достоверность получаемых данных и таким образом повышает надежность работы термоэлектрического преобразователя и его долговечность.The presence of a stepped bottom made in the free part of the longitudinal volume of the outer shell makes it possible to combine thermoelectrodes with joints, ensure fixation of the inner cover and installation of the main thermoelectric converters in the joint zone. This increases the reliability of the data and thus increases the reliability of the thermoelectric converter and its durability.

По второму варианту. Благодаря тому, что внутренний керамический чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки значительно увеличивается пространство для установления поверочного преобразователя, что сохраняет его целостность, и увеличивает число метрологических поверок, повышая надежность работы термоэлектрического преобразователя и увеличивает срок службы.According to the second option. Due to the fact that the internal ceramic cover is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, the space for installing the calibration transducer is significantly increased, which preserves its integrity, and increases the number of metrological calibrations, increasing the reliability of the thermoelectric transducer and increasing the service life.

Выполнение наружной оболочки из пористой керамики создает надежную защиту внутреннего керамического чехла от термоудара и дает возможность выдерживать более высокотемпературные среды.The execution of the outer shell of porous ceramics creates reliable protection of the internal ceramic cover from thermal shock and makes it possible to withstand higher-temperature environments.

По третьему варианту. Благодаря тому, что внутренний чехол расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки значительно увеличивается пространство для установления поверочного преобразователя, что сохраняет его целостность, и увеличивает число метрологических поверок, повышая надежность и долговечность работы термоэлектрического преобразователя.According to the third option. Due to the fact that the inner cover is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, the space for installing the calibration transducer is significantly increased, which preserves its integrity, and increases the number of metrological calibrations, increasing the reliability and durability of the thermoelectric transducer.

Предлагаемый термоэлектрический преобразователь (варианты) иллюстрируется чертежами:The proposed thermoelectric converter (options) is illustrated by the drawings:

- на фиг.1 схематично показан общий вид в разрезе термоэлектрического преобразователя с поверочным преобразователем;- figure 1 schematically shows a General view in section of a thermoelectric converter with a calibration transducer;

- на фиг.2 схематично показан общий вид в разрезе второго варианта термоэлектрического преобразователя с указанием свободного пространства для установки поверочного преобразователя;- figure 2 schematically shows a General view in section of a second variant of a thermoelectric transducer with an indication of the free space for installing a calibration transducer;

- на фиг.3 схематично показан общий вид в разрезе третьего варианта термоэлектрического преобразователя с указанием свободного пространства для установки поверочного преобразователя.- figure 3 schematically shows a General view in section of a third embodiment of a thermoelectric transducer with an indication of the free space for installation of the calibration transducer.

Сопоставительный анализ предлагаемой конструкции с аналогом и прототипом показал, что предлагаемый термоэлектрический преобразователь отвечает критерию «новизна».A comparative analysis of the proposed design with an analogue and prototype showed that the proposed thermoelectric converter meets the criterion of "novelty."

Предлагаемая полезная модель отвечает критерию «применимость», так как изготовлена, испытана и широко используется по стране.The proposed utility model meets the criterion of "applicability", as it is manufactured, tested and widely used throughout the country.

Термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды 1 (фиг.1), помещенные в защитную арматуру, состоящую из наружной металлической оболочки 2 и внутреннего керамического чехла 3 с размещенной в нем четырехканальной керамической соломкой 4, которая защищает попарно соединенные платиновые и платинородиевые термоэлектроды 1 двух основных термоэлектрических преобразователей. Внутренний керамический чехол 3 расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной металлической оболочки 2, таким образом, образуя свободное пространство - канал 5 для размещения поверочного преобразователя 8. В нижней части канала 5 выполнено ступенчатое донышко 6, позволяющее поверочный преобразователь 8 вводить в зону измерения основных термопреобразователей и совмещать спаями термоэлектроды 1. Наружная металлическая оболочка 2 соединена с головкой 7, предназначенной для размещения контактных клемм, которые служат для соединения термоэлектродов 1 с измерительной цепью электронного прибора.The thermoelectric converter contains thermoelectrodes 1 (Fig. 1), placed in protective fittings consisting of an outer metal shell 2 and an inner ceramic cover 3 with a four-channel ceramic straw 4 placed inside it, which protects the pairwise connected platinum and platinum-rhodium thermoelectrodes 1 of the two main thermoelectric converters. The inner ceramic case 3 is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer metal shell 2, thus forming a free space - channel 5 for accommodating the calibration transducer 8. At the bottom of the channel 5 there is a stepped bottom 6 that allows the calibration transducer 8 to enter into the zone measure the main thermocouples and combine the thermoelectrodes with joints 1. The outer metal shell 2 is connected to the head 7, designed to accommodate the contact terminals that serve for connecting thermoelectrodes 1 with a measuring circuit of an electronic device.

По второму варианту термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды 1 (фиг.2), помещенные в защитную арматуру, состоящую из наружной керамической оболочки 2 и внутреннего керамического чехла 3 с размещенной в нем четырехканальной керамической соломкой 4, которая защищает попарно соединенные платиновые и платинородиевые According to the second variant, the thermoelectric converter contains thermoelectrodes 1 (Fig. 2), placed in protective fittings consisting of an outer ceramic shell 2 and an inner ceramic cover 3 with a four-channel ceramic straw 4, which protects pairwise connected platinum and platinum rhodium

термоэлектроды 1 двух основных термоэлектрических преобразователей. Внутренний керамический чехол 3 расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной керамической оболочки 2, таким образом, образуя свободное пространство - канал 5 для размещения поверочного преобразователя. Наружная керамическая оболочка 2 выполнена из пористой керамики, например, KER530. Наружная оболочка 2 через металлическую трубку соединена с головкой 6, предназначенной для размещения контактных клемм, которые служат для соединения термоэлектродов 1 с измерительной цепью электронного прибора.thermoelectrodes 1 of two main thermoelectric converters. The inner ceramic case 3 is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer ceramic shell 2, thus forming a free space - channel 5 for accommodating the calibration transducer. The outer ceramic shell 2 is made of porous ceramic, for example, KER530. The outer shell 2 through a metal tube is connected to the head 6, designed to accommodate contact terminals, which serve to connect the thermoelectrodes 1 with the measuring circuit of the electronic device.

По третьему варианту термоэлектрический преобразователь содержит термоэлектроды 1 двух основных термоэлектрических преобразователей (фиг.3), помещенные в защитную арматуру, состоящую из наружной керамической оболочки 2. Термоэлектроды 1 размещены внутри кабеля 3. Наружная оболочка кабеля 3 является внутренним чехлом термопреобразователя. Внутри кабеля 3 термоэлектроды 1 попарно соединены и изолированы друг от друга и наружной оболочки 2 спрессованным керамическим порошком. Кабель 3 расположен со смещением его оси в половине продольного объема наружной оболочки 2 таким образом образуя свободное пространство - канал 4 для размещения поверочного преобразователя. Наружная оболочка 2 соединена с головкой 5, предназначенной для размещения контактных клемм, которые служат для соединения термоэлектродов 1 с измерительной цепью электронного прибора.According to the third embodiment, the thermoelectric converter contains thermoelectrodes 1 of two main thermoelectric converters (Fig. 3), placed in protective fittings consisting of an external ceramic sheath 2. Thermoelectrodes 1 are placed inside the cable 3. The outer sheath of the cable 3 is the inner sheath of the thermocouple. Inside the cable 3, the thermoelectrodes 1 are connected in pairs and insulated from each other and the outer shell 2 by pressed ceramic powder. The cable 3 is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell 2 thus forming a free space - channel 4 for placement of the calibration transducer. The outer shell 2 is connected to the head 5, designed to accommodate contact terminals, which serve to connect the thermoelectrodes 1 with the measuring circuit of the electronic device.

Термоэлектрический преобразователь работает следующим образом.Thermoelectric Converter operates as follows.

При измерении температуры конец наружной оболочки 2 с размещенными в ней термоэлектродами 1 двух основных термоэлектрических преобразователей устанавливают в измеряемую среду, не разрушающую материал наружной оболочки 2. Величина термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.), возникающая на свободных концах термоэлектродов 1, подсоединенных к контактным клеммам головки и соединенных с измерительной цепью электронного прибора, преобразуется в удобный для отсчета и регистрации вид показания измеряемой температуры.When measuring the temperature, the end of the outer shell 2 with the thermoelectrodes 1 placed in it of the two main thermoelectric converters is installed in a measured medium that does not destroy the material of the outer shell 2. The magnitude of the thermoelectromotive force (i.e., emf) that occurs at the free ends of thermoelectrodes 1, connected to the contact terminals of the head and connected to the measuring circuit of the electronic device, it is converted into a type of indication of the measured temperature convenient for reading and recording.

Наличие двух основных термоэлектрических преобразователей позволяет иметь два независимых канала измерения. Например, один канал используется для отображения текущей температуры на табло прибора или регистрации на бумажном или электронном носителе, а второй канал используется для урегулирования технологического процесса на измеряемом объекте.The presence of two main thermoelectric converters allows you to have two independent measurement channels. For example, one channel is used to display the current temperature on the instrument panel or recorded on paper or electronic media, and the second channel is used to regulate the technological process on the measured object.

Наличие свободного пространства - канала для размещения поверочного преобразователя позволяет без демонтажа с объекта в любое заложенное технологическим регламентом время произвести метрологическую поверку достоверность показаний основных термоэлектрических преобразователей или ввести поправочный коэффициент, например, для увеличения сверхнормативного ресурса, методом сравнения с показаниями поверочного преобразователя.The presence of free space - a channel for placing the calibration transducer allows you to perform metrological verification of the readings of the main thermoelectric transducers or introduce a correction factor without dismantling from the object at any time laid down by the technological regulations, for example, to increase the excess resource by comparing it with the calibration transducer.

Claims

1. A thermoelectric converter containing thermoelectrodes, protective fittings consisting of an outer shell and an internal ceramic cover, in which a four-channel ceramic straw is placed that protects the pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters, and having the possibility of periodically installing a calibration transducer inside it, located along the length of the main Converter, characterized in that the internal ceramic case is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, and the periodic installation of the calibration transducer is possible in the second half of the longitudinal volume of the outer shell, while a stepped bottom is made in its lower part, and pairwise connected thermoelectrodes are made of platinum and platinum rhodium.

2. A thermoelectric converter containing thermoelectrodes, protective fittings, consisting of an outer shell and an inner ceramic cover, in which a four-channel ceramic straw is placed that protects the pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters, and with the possibility of periodically installing a calibration transducer inside it, located along the length of the main Converter, characterized in that the internal ceramic case is located with a displacement of its axis in half the longitudinal volume of the outer shell, and periodic installation of the calibration transducer is possible in the second half of the longitudinal volume of the outer shell, while the outer shell is made of porous ceramic, and pairwise connected thermoelectrodes are made of platinum and platinum rhodium.

3. Thermoelectric transducer containing protective fittings consisting of an outer shell and an inner cover with a ceramic insulator, inside of which are placed pairwise connected electrodes of two main thermoelectric converters and having the possibility of periodically installing a calibration transducer inside it, located along the length of the main thermoelectric transducer, characterized in that the inner cover is made in the form of a cable and is located with a displacement of its axis in half of the longitudinal ma outer shell, and setting a periodic calibration transmitter can be the second longitudinal half of the volume of the outer casing.