Датчик температуры и способ его изготовления

 

1. Датчик температуры, содержащий коаксиально расположенные металлическую оболочку и цилиндрический электрод с размещенным мезвду ними поликристаллическим термочувствиФельным материалом, о и ч а ю .щ и и с я тем, что, с целью повышения термочувствительности, снижения инерционности и упрощений устройства, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем отношение внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода составляет 2-2,5, а отношение высоты рабочего слоя йоликристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2. 2.Способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металлической оболочкой и цилиндричес-§ клм электродом,о т л и ч а ю щ и и - (Л с я тем,что поликристаллы термочувствительного материала фракции 0,010 ,3 мм после размещения между металлической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию под давлением 100-300 МПа. tsd 4i 41 4 00

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО„„1 024748 А

ЗАД G 01 К 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ it"""

Н ABT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕИИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3379783/1810 (22) 08.01 ° 82 (46) 23.06.83.Бюл. Р 23 (72) В.Н.Цыганков, Н.B.Гориловская, А.С.Козлов, К.И.Петров и Н.М.Синицин (7l) Московский ордена Трудового

Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова (53) 536 ° 531(088 .8) (56) 1-. Шефтель И.Т. Терморезисторы.

М., Наука™, 1973, с. 338.

2. Орешкин П.T.Ôèçèêà полупроводников и диэлектриков. М ., Высшая школа, 1977, с. 276. (54) ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ И СПОСОБ ЕГО

ИЗГОТОВЛЕНИЯ . (57) 1. Датчик температуры, содержащий коаксиально расположенные металлическую оболочку и цилиндрический электрод с размещенным между ними поликристаллическим термочувствительным материалом, о т л и ч а ю » шийся тем, что, с целью повышения термочувствительности, снижения инерционности и упрощения устройсзва, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем отношение внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода составляет 2-2,5, а отношение высоты рабочего слоя Поликристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2.

2.Способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного матери- ала между коаксиально расположенными металлической оболочкойи цилиндричес-Я кнм электродом,о т л и ч а ю щ и й— с я тем,что поликристаллы термочувствительного материала фракции 0,01"

0,3 мм после размещения между метал- С лической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию Я под давлением 100-300 МПа.

1024748

Изобретение относится к технике измерения, температуры и может быть использовано для измерения температуры в атмосферах хлора и брома, на предприятиях галургического профиля.

Известны датчики температуры, в которых в качестве термочувствительного материала использованы оксиды переходных металлов Си О, М3.0, . МПО 11) .

Известен споооб иэготовлвния дат- 10 чиков температуры в виде прессованЙых и спеченных таблеток, бусинок и других форм (1).

Такие датчики могут быть использованы в ограниченном интервале темпе- )5

Ратур (до 450ОС) и обладают сравнительно невысокой термочувствитель-. ностью (коэффициент термочувствительности 7000-11000 K).

Наиболее близким к предлагаемомУ 2О по технической сущности и достигаемому результату является датчик температуры, содержащий коаксиально-.расположенные металлическую оболочку и ци-, линдрический электрод с размещенным между ними .поликристаллическим термочувствительным материалом, в качестве которого использован А2 03 (2).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металли" ческай оболочкой и цилиндрическим электродом и герметизации оксидного . наполнителя от окружающей атмосферы (2) .

Герметизация оксидных наполнителей от окружающей среды усложняет 40 конструкцию датчика, вызывает наличие градиента температур между наполнителем датчика и Окружающей средой, что увеличивает время нагрева датчи" ка, т.е. повышает его инерционность. 45

Кроме того, известная конструкция не пригодна для эксплуатации в атмосферах хлора и брахма из-за вэаимодейотвия герметизирующих материалов метал" лической арматуры и защитного покрытия оболочки с галогенами.

Целью изобретения является повышение термочувствительнобти, снижение инерционности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем,55 что.s датчике температуры, содержащем коаксиально расположенные металлическую оболочку и циЛиндричеснкий Электрод с Размещенным между ними поликристаллическим термочувстви- 60 тельным материалом, в качестве поликристаллического термочувствительно»

zo материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем от" ношение внутреннего диаметра металли-. 65 ческой оболочки к диаметру цилиндри" ческого электрода составляет 2" 2 5,а отношение высоты рабочего слоя поли кристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2.

Кроме того, согласно способу изготовления.датчика температуры nyzeM размещения поликристаллического термочувствительного материала между коаксиально расположенными металли" ческой оболочкой и цилиндрическим электродом,. поликристаллы термочувствительного материала фракции 0:,010,3 мм после размещения между метал« лической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию под давлением 100-300 МПа.

На чертеже изображена схема датчика.

Датчик содержит коаксиально распо" ложенные металлическую. оболочку 1, цилиндрический электрод 2, между которыми размещен поликристаллический термочувствительный материал — поликристаллы трехвалентного безводного хлорида иридия 3, имеющие грануломек-, рический состав в интервале

0,3-0,01 мм, что обеспечивает оптимальную степень пористости 0,6.

Металлические конструкции датчика могут быть выполнены из иридия или жаростойких металлов или сплавов,. покрытых иридием, Кроме иридия могут бытЬ использованй титан или тантал.

При измерениях в осушенных атмосферах хлора или брома металлические конструкции выполняются из нержавеющей стали.

На внешней стороне металлическая оболочка 1 и цилиндрический электрод 2 на одном из. концов могут. иметь резьбу.

Коаксиальная форма датчика и наличие резьбы позволяют осуществлять его крепление путем ввинчивания внешней оболочки в стенки реакторов, тру" бопроводов и другую аппаратуру, а наличие резьбы на электроде позволяет осуществлять с HHM жесткий механичес- кий контакт, прямой контроль температуры и регулирование процессов в га- (лургических производствах с меньшей инерционностью и большей точностью, :повысить на порядок точность измерений и упростить спосЬб изготовления датчика.

Трехвалентный безводный хлорид иридия сохраняет неизменными электрофизические характеристики и, в пер- . вую очередь, температурную зависимость удельного объемного сопротивления в интервале температур 77-773 К в атмосферах хлора, брома, а также воздуха, тем самым отпадает необходимость герметизации датчика.

- Поликристаллы трехвалентного безводного хлорида иридия подвергаются, 1024748

Составитель В.Агапова

;Редактор Т.Кугрышева Техред N. Коштура Корректор А.Ференц

Заказ 4381/37 Тираж 873 Подписное. вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, .4 холодному прессованию для предотвра« щения изменения химического состава, которое наблюдается в случае горячего прессования, а следовательно, и электрофизических характеристик поверхности поликристаллов в местах контакта между отдельными кристалликами. ,ИНтервал. прессования 100-300 МПа обусловлен механической прочностью запрессованных иавесок: при давлении 10 прессования менее 100 МПа в запрессовках при эксплуатации возникают трещины.или меняется расположение центрального электрода, а при .давле" нии прессования более 300 МПа происходит деформирование поверхности кристаллов в местах соприкосновения, которое приводит к изменению концентрации электрически активных дефектов и электропроэодности датчика. Кроме того, интервал прессования 100-.

300 МПа обеспечивает степень пористости 0,6, что создает одинаковое парциальное давление галогенов или воздуха во всех точках запрессовки и способствует однородности электри" ческих свойств прессованных поликристаллов по оечению.

При увеличении отношения внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода и высоты таблетки в запрессовке возникают значительные температурные градиенты между электродом и оболоч"

I кой и по объему запрессовки, что снйжает точность измерения, приводит к существованию областей с уменьшенны" ми значениями парциального давления хлора или брома и ухудшает воспроиэводимость результатов.

Измерение температуры осуществляется замером электросопротивления между электродом и оболочкой, nose" личине которого определяется абсолютная величина температуры.

Коэффициент температурной чувствй" тельности такого датчика в интервале

293-673 К находится в пределах 15000285000 Й„ на базовом объекте - 700011000 К, что обеспечивает точность измерений до 0,001 Г с использованием приборов. класса точности 0,1.

Испытания показали стабильность результатов при длительной эксплуатации датчика в интервале 77 723 Кдо 1000 ч в атмосфере хлора без су" щественных изменений электрических параметров датчика, в то время,. как ресурс работы датчика еа основе .Afg0g - базового объекта - составил .не более 24-30 ч.

Таким образом, предложенный дат .чик температуры и способ его изготов ления позволяют. проводить измерения в агрессивных средах брома и хлора, .повысить термочувствительность более чем в два раза, а также упростить конструкцию датчика температуры. (