Устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением
Изобретение относится к области измерения температуры (к контактной термометрии). Оно позволяет осуществлять измерение температуры поверхностей, находящихся под электрическим напряжением, например температуру шины.
В устройстве используется металлический корпус, в котором размещено термосопротивление (датчик температуры), изолированный от корпуса слоем диэлектрических элементов, обеспечивающих необходимую электрическую прочность. Нижняя часть корпуса выполнена монолитной, снабжена резьбой и размещается в отверстии в поверхности, температура которой измеряется, и поджимается гайкой для обеспечения хорошего термического контакта. Корпус сверху закрыт крышкой, выполненной из фарфора. Технический результат - создание устройства, позволяющего измерять температуру поверхности, находящейся под электрическим напряжением, при нагреве поверхности до температуры выше 70°С, сохраняя при этом объем диэлектрика и обеспечивая отсутствие деформации крышки. 1 ил.
Устройство относится к области измерения температуры (к контактной термометрии).
Известно устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением (патент РФ №2272261, 2006 г.), содержащее корпус в виде металлического стакана с крышкой из фторопласта, снабженной внутренней резьбой, навинченной на верхнюю часть стакана, также снабженную соответствующей резьбой, крышка имеет в центре отверстие для вывода проводников термосопротивления, размещенного по оси стакана, заполненного предварительно расплавленным парафином, отверстия в крышке герметизированы пропиточным составом, при этом термосопротивление размещено в стакане так, чтобы расстояние от него до внутренней поверхности стакана и до дна обеспечивало необходимую электрическую прочность, а нижняя часть стакана имеет диаметр, больший, чем основная часть, и снабжена отверстиями для крепления к поверхности, например к шине.
Недостатками данного устройства являются вытекание разогретого парафина через резьбовое соединение крышки со стаканом при нагревании выше 70°С поверхности, температура которой измеряется, а также деформация крышки из фторопласта при нагреве.
Известно устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением (патент №2270421, 2006 г.) - ближайший аналог, содержащее корпус в виде металлического стакана с крышкой, выполненной из фторопласта, снабженной внутри резьбой и навинченной на верхнюю часть стакана, также снабженную резьбой, крышка имеет в центре отверстие для вывода проводников термосопротивления, размещенного по оси стакана, залитого трансформаторным маслом, при этом отверстие в крышке герметизировано пропиточным составом, нижняя часть корпуса имеет диаметр, меньший, чем основная часть, выполнена монолитной и снабжена резьбой, причем термометр сопротивления расположен в стакане так, чтобы расстояние от него до внутренних стенок стакана и дна обеспечивало необходимую электрическую прочность, нижняя монолитная часть стакана размещена в отверстии в поверхности, находящейся под электрическим напряжением, например в шине.
Недостатками приведенного выше устройства являются вытекание разогретого трансформаторного масла через резьбовое соединение крышки со стаканом при нагревании выше 70°С поверхности, температура которой измеряется, а также деформация крышки из фторопласта при нагреве.
Целью заявляемого изобретения является создание устройства, позволяющего измерять температуру поверхности, находящейся под электрическим напряжением, при нагреве поверхности до температуры выше 70°С, сохраняя при этом объем диэлектрика и обеспечивая отсутствие деформации крышки.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции устройства используется металлический корпус в форме стакана с крышкой, снабженной внутренней резьбой и навинченной на верхнюю часть стакана, также снабженную резьбой, при этом нижняя часть стакана имеет диаметр, меньший, чем основная часть, выполнена монолитной, снабжена резьбой и размещается в отверстии в поверхности, находящейся под электрическим напряжением, например в шине, а крышка снабжена в центре отверстием для вывода проводников термосопротивления, внутри стакана соосно с ним размещена трубка из кварцевого стекла, имеющего внешний диаметр, обеспечивающий плотное прилегание к внутренним стенкам стакана, термосопротивление размещено по оси стакана, а трубка из кварцевого стекла плотно заполнена предварительно прокаленным кварцевым песком, при этом толщина стенок трубки и толщина слоя песка, а также слой песка от дна металлического стакана до термосопротивления обеспечивают необходимую электрическую прочность, крышка выполнена из фарфора, а отверстие в крышке герметизировано асбестом.
Такая конструкция устройства позволяет осуществлять измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением, при этом при нагреве этой поверхности выше 70°С не происходит вытекание диэлектрика, так как он выполнен из твердых материалов, имеющих небольшой коэффициент линейного расширения под действием тепла. Так, для кварцевого стекла коэффициент линейного расширения составляет 0,7·10-6 1/град (Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С.Лансберга, том 1, с.427, «Наука», М., 1971). Примерно такой же коэффициент линейного расширения может быть принят для кварцевого песка.
Хороший термический контакт с поверхностью измерения обеспечивается за счет прижатия дна стакана к поверхности измерения поджатием гайки, навинчиваемой на монолитную часть корпуса, снабженную резьбой и вставленную в отверстие, просверленное в поверхности измерения, например в шине.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в использовании в качестве диэлектриков трубки из кварцевого стекла, плотно прилегающей к внутренним стенкам металлического стакана и заполненной предварительно прокаленным кварцевым песком, обеспечивающим необходимую электрическую прочность (по справочным данным электрическая прочность кварцевого стекла 20-40 кВ/мм, примерно те же цифры характерны для кварцевого песка). В то же время малый коэффициент линейного расширения используемых в техническом решении диэлектриков обеспечивает их сохранение практически в том же объеме внутри корпуса при нагреве конструкции.
Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На чертеже изображено предлагаемое устройство, содержащее металлический корпус 1 в форме стакана с крышкой 2, выполненной из фарфора и снабженной внутренней резьбой 3 и отверстием 4 для вывода проводников 5 термосопротивления 6, размещенного по оси корпуса 1. Нижняя часть 7 корпуса 1 выполнена монолитной, снабжена резьбой 8 и размещена в отверстии в шине 9. Внутри корпуса 1 соосно с ним размещена трубка 10 из кварцевого стекла, плотно прилегающая к внутренним стенкам корпуса 1, трубка 10 плотно заполнена предварительно прокаленным кварцевым песком 11. Расстояние от термосопротивления до дна стакана и стенок корпуса обеспечивает необходимую электрическую прочность. Отверстие в крышке 4 герметизировано асбестом 12. С помощью гайки 13 и шайбы 14 обеспечивается плотное поджатие корпуса 1 к шине 9, обеспечивающее надежный термический контакт дна корпуса 1 и шины 9.
Устройство работает следующим образом. Подготовленное к работе устройство с установленным термосопротивлением 6, вставленной трубкой 10 из кварцевого стекла, заполненное кварцевым песком 11, закрытое фарфоровой крышкой 2, устанавливается в заранее просверленное отверстие в обесточенной шине 9 и поджимается плотно с помощью гайки 13 и шайбы 14 к шине 9. Вывод проводников 5 термосопротивления 6 подключается к регистрирующему прибору (не показан). Шина 9 подключается к источнику напряжения. Тепло от шины 9 передается металлическому корпусу 1, обладающему хорошей теплопроводностью. От корпуса 1 тепло через кварцевый песок, также обладающий хорошей теплопроводностью, передается термосопротивлению 6 (датчик температуры), изменения сопротивления датчика передаются на регистрирующий прибор. Размещение термосопротивления 6 на определенном расстоянии от дна и стенок корпуса 1 обеспечивает достаточную электрическую прочность (для кварцевого песка и кварцевого стекла она составляет 20-40 кВ/мм), а небольшой коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и кварцевого песка (7·10-6 1/град) практически обеспечивает неизменным их объем под действием тепла. Не деформируется практически и крышка из фарфора.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, так как содержит элементы, выпускаемые промышленностью и не представляющие сложности при их обработке и монтаже.
Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять измерение температуры поверхностей, находящихся под электрическим напряжением, при этом заполняющие металлический корпус диэлектрики (кварцевое стекло и кварцевый песок) практически не изменяют свой объем под действием тепла и не могут выступать за пределы корпуса, крышка корпуса, выполненная из фарфора, также практически не подвержена тепловым деформациям.
Устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением, содержащее металлический корпус в форме стакана с крышкой, снабженной внутренней резьбой и навинченной на верхнюю часть стакана, также снабженную резьбой, при этом нижняя часть стакана имеет диаметр, меньший, чем основная часть, выполнена монолитной, снабжена резьбой и размещена в отверстии в поверхности, находящейся под электрическим напряжением, например в шине, а крышка снабжена в центре отверстием для вывода проводников термосопротивления, размещенного по оси стакана, отличающееся тем, что внутри стакана соосно с ним размещена трубка из кварцевого стекла, внешний диаметр которой имеет размер, обеспечивающий плотное прилегание к внутренним стенкам стакана, и плотно заполнена предварительно прокаленным кварцевым песком, при этом толщина стенок трубки и слоя песка, а также слой песка от дна металлического стакана до термосопротивления обеспечивают необходимую электрическую прочность, крышка выполнена из фарфора, а отверстие в крышке герметизировано асбестом.
