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 виде подложки (пластины) с бортиками по периметру, имеющей квадратную форму и аналогичную по форме и виду фарфоровую крышку, между которыми уложены пластины из слюды. Между пластинами размещен термистор, выводы которого подключены к регистрирующему прибору. Вся конструкция стянута винтами для плотного прилегания слюдяных пластин друг к другу. Расстояние от термистора до металлического корпуса (до подложки) и до стягивающих винтов обеспечивает необходимую электрическую прочность, а хороший термический контакт с поверхностью шины осуществляется поджатием корпуса к шине гайкой, навинчиваемой на шпильку, закрепленную в корпусе и проходящую через просверленное в шине отверстие. 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. 2 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.
Недостатком 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 виде подложки (пластины) квадратной формы с бортиками по периметру, на подложку уложены пластины из слюды, размеры пластин в плане соответствуют размерам между бортиками подложки, между пластин размещено полупроводниковое термосопротивление (термистор), пластины сверху закрыты фарфоровой крышкой в форме пластины, также снабженной бортиками, размеры которой в плане соответствуют размерам подложки, при этом в подложке снизу закреплена шпилька, входящая в отверстие в поверхности, температура которой замеряется, например - в шине, в подложке, слюдяных пластинах и крышке соосно просверлены отверстия вблиз углов, в которых вставлены винты с потайными головками, входящими в подложку снизу, винты, не выступающие за пределы крышки, «утоплены» в ее поверхности, равномерно затянуты гайками для обеспечения плотного прилегания слюдяных пластин друг к другу, к крышке и подложке, а выводы проводников термистора, уложенные между слюдяными пластинами, выведены за пределы конструкции. Термистор размещен на таком расстоянии от подложки и винтов, чтобы обеспечивалась достаточная электрическая прочность.
Такая конструкция устройства позволяет осуществлять измерение температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением, при этом при нагреве этой поверхности диэлектрик (слюда и фарфор) практически не изменяет свой объем благодаря невысокому коэффициенту линейного и объемного увеличения под действием тепловой нагрузки. В то же время электрическая прочность слюды по справочным данным достаточно большая и составляет 80-150 кВ/мм.
Хороший термический контакт с поверхностью измерения обеспечивается за счет прижатия подложки к поверхности измерения поджатием гайки, навинчиваемой на шпильку, вставленную в отверстие в этой поверхности, например - в шине.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в применении металлического корпуса, выполненного в виде квадратной подложки (пластины) с бортиками по периметру, на которую уложены пластины из слюды, размеры которых (в плане) соответствуют размерам между бортиками подложки, пластины накрыты сверху фарфоровой крышкой той же формы и размеров, что и подложка. В качестве датчика температуры используется полупроводниковое термосопротивление (термистор), размещенное между слюдяными пластинами, при этом вся конструкция стянута винтами для наиболее плотного прилегания пластин друг к другу, а также - к подложке и крышке.
Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 - его вид в плане. Устройство содержит металлический корпус 1 в виде подложки (пластины) с бортиками 2. На подложку уложены пластины 3 из слюды, между которыми размещено полупроводниковое термосопротивление 4, выводы проводников 5 которого выведены за пределы конструкции и подключаются к регистрирующему прибору (на фиг.1 и 2 не показан). Пластины 3 накрыты сверху фарфоровой крышкой 6, также имеющей форму пластины с бортиками 7. Подложка корпуса 1, слюдяные пластины 3 и фарфоровая крышка 6 стянуты винтами 8 с потайными головками 9, размещенными в корпусе 1 (в подложке). Винты 8 снабжены шайбами 10 и гайками 11, «утопленными» в поверхность крышки 6. Устройство крепится к шине 12 через просверленное в ней отверстие с помощью шпильки 13 шайбы 14 и гайки 15.
Устройство работает следующим образом. Подготовленное к работе устройство устанавливается на обесточенной предварительно шине 12, в которой заранее просверлено отверстие для установки в нем шпильки 13. Закручиванием гайки 15 корпус 1 плотно поджимается к шине 12, обеспечивая хороший термический контакт. Выводы 5 термистора 4 подключаются к регистрирующему прибору. Шина 12 подключается к источнику электрического напряжения. Тепло от шины 12 передается корпусу 1 и далее через слюдяные пластины 3 термистору 4, а далее температура фиксируется (либо записывается беспрерывно) регистрирующим прибором (на фиг.1 и 2 не показан). Термистор 4 установлен на таком расстоянии от подложки корпуса 1 и от стягивающих конструкцию винтов 8, которое обеспечивает достаточную электрическую прочность, которая для слюды составляет 80-150 кВ/мм. Фарфоровая крышка 6 также обладает хорошими изоляционными данными (6-10 кВ/мм), чтобы не допустить пробоя между стягивающими винтами 8; так как коэффициенты линейного и объемного увеличения слюды и фарфора невелики, то изменений их размеров практически не происходит.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, так как не содержит в себе элементов (деталей), которые невозможно изготовить, а сборка конструкции не вызывает затруднений.
Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять измерение температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением, обеспечивая при этом неизменные размеры используемых диэлектриков под действием тепла.
Устройство для измерения температуры поверхности, находящейся под электрическим напряжением, содержащее металлический корпус и крышку, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде подложки (пластины) квадратной формы с бортиками по периметру, на подложку уложены пластины из слюды, размеры пластин (в плане) соответствуют размерам между бортиками подложки, между пластинами размещено полупроводниковое термосопротивление (термистор), пластины сверху закрыты фарфоровой крышкой в форме квадратной пластины, также снабженной бортиками, размеры которой (в плане) соответствуют размерам подложки, при этом в подложке снизу закреплена шпилька, входящая в отверстие поверхности, температура которой замеряется, например, в шине; в подложке, слюдяных пластинах и в крышке вблизи углов соосно просверлены отверстия, в которых вставлены винты с потайными головками, входящими в подложку снизу, верхние концы винтов не выходят за пределы крышки, «утоплены» в ее поверхности вместе с надетыми на них шайбами и стягивающими гайками, равномерно затянутыми для обеспечения плотности прилегания слюдяных пластин друг к другу, к крышке и к подложке, а выводы проводников термистора, уложенные между слюдяных пластин, выведены за пределы конструкции, сам термистор размещен на таком расстоянии от подложки и винтов, чтобы обеспечивалась достаточная электрическая прочность.
