Зонд для измерения температуры среды с малым коэффициентом теплопроводности

 

ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ С МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащий термочувствительнкй элемент, расположенный в метЕШлической гильзе, отделенной от несущего тела штанги теплоизолятором , отличающий с я тем, что, с целью уменьшения инерционности измерений, теплоизолятор выполнен в виде металлических секций, соединенных между собой теплоизоляционными СПО51МИ, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раз больше теплового соп ротивления металлических секций., (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (10

3(5Q 0 01 К 1 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA (21) ° 3414697/18-10 (22) 24. 05. 82 (4Ь ) 15. 07. 84. Бюл. 9 26 (72) И. Б.Фогельсон, I0.A. Кривомаэ, В.К.Углин и Л.Н.Вайнер (71) Агрофизический научно-исследовательский институт Всесоюзной ордена

Ленина академии сельскохозяйственных наук им. В.И.Ленина, (53) 536 ° 532(088. 8) (56 ) 1. Датчики для измерения температуры в промышленности, Под ред.

Самсонова Г. В., Киев, . "Наукова думка"

1972, с.182.

2. Чудновский А.Ф., Шлимович Б.М.

Полупроводниковые приборы в сельском хрзяйстве. Л., "Наука", 1970, с. 89(прототип). (54) (57) ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ С МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащий термочувствительный элемент, расположенный в металлической гильзе, отделенной от несущего тела штанги теплоизо. лятором, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности измерений, теплоизолятор выполнен в виде металлических секций, соединенных между собой теплоизоляционными слоями, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раэ больше теплового сопротивления металлических секций.

1103088

Изобретение относится к технике измерения температур в сыпучих средах с малым коэффициентом теплопроводности, например зерна, хлопка, торфа, угля, и может использоваться в сельском хозяйстве и промышленностии.

Известны устройства для измерения температуры, содержащие термочувствительный элемент, расположенный в массивном защитном кожухе I1) . 10

Время измерения температуры в сухом зерне такими датчиками составляет в среднем 2-3 ч.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 15 результату является зонд для измерения температуры среды с малой теплопроводностью, содержащий термочувствительный элемент, помещенный в латунную трубку, отделенную от несущегo тела штанги теплоизолятором из винипласта )2) . Данная конструкция не позволяет получать время измерения температуры меньше 8-10 мин для зерна в мешках, а в насыпных 15-20 мин при точности измерений в 1 С.

Целью изобретения является уменьшение инерционности измерений.

Цель достигается тем, что в зонде для измерения температуры среды с малым коэффициентом теплопроводности, содержащем термочувствительный элемент, расположенный в металлической гильзе, отделенной от несущеro тела штанги теплоизолягором, теплоизолятор выполнен в виде металлических секций, соединенных межцу собой теплоизоляционными слоями, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раз 40 больше теплового сопротивления металлических секций.

На фиг. 1 показаны конструкции датчиков с постоянным (a) и меняющимся (Б) диаметром сечения; на фиг. 2- 45 кривые установления температуры датчиков с секционированием гильзы и без секционирования; на фиг. 3 — кривые расположения температуры по длине датчика с постоянным диаметром сече- 50 ния в моменты времени, приведенные на фиг. 2; на фиг. 4 — конструкция устройства с применением защитной арматуры, теплоизолированной от штанги; на фиг. 5 — кривые установления температуры термометрических уст ройств с теплоизолированной от штанги защитной арматурой и не теплоизолированной.

Термочувствительный элемент 1 60 укрепляется внутри тонкостенной металлической гильзы 2. Между штангой 3 и гильзой 2 установлены металлические секции 4 и 5, теплоизолированные меж,ду собой теплоизоляционным слоем 6.

Теплоизолчционные слои 7 и 8 изолируют соответственно штангу от металлических секций и металлические секции от гильзы. Провода 9 служат для под- ключения термочувствительного элемента 1 к схеме.

После введения датчика в измеряемую среду, имеющую более высоКую температуру, начинает нагреваться штанга 3, металлические секции 4 и 5, гильза 2, а через теплоизоляционные слои 6-8 и термочувствительный элемент 1. В первый момент времени температура гильзы и металлических секций увеличивается практически на одну величину, а температура слоев изоляции отстает от температуры металлических секций (фиг. 3). Разница тем-. пературы металлических секций и штанги мала, поэтому тепловой поток между ними практически отсутствует. В последующие моменты времени(„ ) тепловой поток от металлических секций к штанге возрастает. Перепад температуры по длине секции мал, скачок температуры будет наблюдаться только на слоях теплоизолятора через некоторый промежуток времени (r ), несмотря на то, что температура пЕрвой секции от штанги еще не достигнет температуры окружающей среды, температура гильзы и расположенной рядом секции уже не имеют существенной разницы температур между собой и средой. В этот момент может производиться измерение температуры.

Величина теплового сопротивления изоляционных слоев должна быть в

10-50 раз больше теплового сопротивления металлических секций. Толщина теплоизоляционного слоя изменяется, у штанги 0,15 мм, между металлическими секциями — 0,1 мм и минимальна у гильзы — 0,05 мм. Толщина стенок металлических секций и гильзы лежит в пределах О, 08-. О, 2 мм при длине и диаметре соответственно 20-15 и 4мм.

Во многих случаях, например при введении зонда в насыпь, воспользоваться датчиком без охранной арматуры невозможно ввиду механической прочности или твердых включений в среде.

Датчик 10 (фиг. 4) устанавливают з углубления специальной теплоиэоляционной втулки 11. Втулка имеет отверстие 12 для проводов и расширение 13 для установки датчика, а также три отверстия 14, расположенные радиально под углом 120 по оси втулки, для установки. защитной арматуры 15.

Втулка механически крепится на конце штанги 16 с рукояткой 17. Защитная ,арматура 1 расположена иэ соображений механической прочности и защитных свойств на расстоянии 5-10 мм от датчика и имеет диаметр ножа 2,5-3,5 мм.

Тепловой поток от защитной арматуры

1103088 гп

1 ус сресйг изменяет температуру окружающей среды в непосредственной близости, а также вокруг датчика тем больше, чем больше запас тепла, вносимый ею извне. Теплоиэоляция защитной арматуры от штанги снижает ее тепловой запас и исключает дополнительный отток тепла от штанги в арматуру. Тем самым, среда в точке измерения отдает большую часть тепла датчику, а не защитной арматуре, до выравнивания температур датчика и среды. И, как

I показано на фиг. 5, время иэмерениятемпературы зерна в насыпях зондом, снабженным защитной арматурой датчика, теплоизолированной от штанги, снижается с 15 и более до 1,5-2 мин

5 по сравнению с зондом, защитная арматура которого не теплоизолирована от штанги.

Предлагаемый зонд позволяет более

10 чем в 10 раз уменьшить время, затрачиваемое на измерение температуры.

1103088

1103088

80 угт среА t eov.

Р

6 7 8 Ю 1ä lf /Р Vjrrurv) .

Фиг. 5

Составитель В.Агапова

Редактор М.Товтин Техред N.Гергель Корректор . А.ференц

Заказ 4943/30 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4