Высокотемпературный герметичный термопреобразователь



Высокотемпературный герметичный термопреобразователь
Высокотемпературный герметичный термопреобразователь
G01K2013/024 - Измерение температуры; измерение количества тепла; термочувствительные элементы, не отнесенные к другим классам ( измерение температурных колебаний с целью компенсации их влияния на измерение других переменных величин или для компенсации ошибок в показаниях приборов для измерения температуры, см. G01D или подклассы, к которым отнесены эти переменные величины; радиационная пирометрия G01J; определение физических или химических свойств материалов с использованием тепловых средств G01N 25/00; составные термочувствительные элементы, например биметаллические G12B 1/02)

Владельцы патента RU 2666193:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" (АО "НПО ИТ") (RU)

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия высоких давлений и газодинамического напора. Предложен герметичный термопреобразователь, включающий металлический корпус, выполненный в виде цилиндра с наружным резьбовым соединением с посадочным фланцем, имеющий продольный осевой канал, в котором герметично с помощью сварки установлена термопара, представляющая металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, соединенные в области конца трубки в рабочий спай. Причем термопара закрыта защитной гильзой, соединенной герметично с помощью сварки с металлическим корпусом, а герметичность подсоединения к объекту измерения осуществляется по посадочному фланцу металлического корпуса. К металлическому корпусу со стороны, противоположной рабочему спаю термопары, герметично подсоединена по своей внешней поверхности первая металлическая гильза цилиндрической формы с наружным фланцем, к внутренней поверхности которой в области фланца герметично подсоединен гофрированный металлорукав с расположенной внутри него термопарой. Причем второй конец гофрированного металлорукава по своей внешней поверхности герметично подсоединен к внутренней поверхности второй металлической гильзы цилиндрической формы с наружным фланцем, которая по своей внешней стороне герметично подсоединена к фланцу кожуха герморазъема, заполненного термостойким герметиком и герметично подсоединенного к вкладышу герморазъема, к которому герметично подсоединен герморазъем, к контактам которого подсоединены провода термопары. Причем герметичное подсоединение обеих металлических гильз к гофрированному металлорукаву, а также к металлическому корпусу и фланцу корпуса кожуха герморазъема осуществляется с помощью лазерной сварки. Технический результат - повышение надежности функционирования термопреобразователя путем повышения степени его герметичности, что позволяет исключить разгерметизацию и прорыв высокотемпературных газов во внешнюю среду с разрушением и возгоранием элементов внешних конструкций. 1 ил.

 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия высоких давлений и газодинамического напора.

Известно устройство с высокотемпературной термопарой с защитным наконечником, которое способно обеспечить с допустимой погрешностью многократные измерения в среде с температурой 1500-1600°С. Среда измерения при этом характеризуется высоким уровнем механического воздействия и избыточного давления на термопару (Данишевский Д.С., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары, М., Металлургия, 1977, с. 117-120).

Однако, известное устройство, хотя и обеспечивает защиту термопары от указанных воздействий среды за счет введения защитного наконечника, но обладает недостаточной надежностью, т.к. в случае нарушения механической целостности защитного наконечника происходит разрушение термопарных проводов, прорыв высокотемпературных газов во внешнюю среду с возможностью разрушения и возгорания элементов внешних конструкций.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, описанное в патенте РФ №2467295, кл. G01K 7/16, 2012 г. Данное устройство включает контрольный узел давления, связанный через канал контроля с термопреобразователем, состоящим из термопары в защитной гильзе с посадочным фланцем, обеспечивающим герметичное соединение термопары в защитной гильзе с технологической установкой. Устройство имеет канал контроля давления, который выполнен в виде промежуточной герметичной полости, образованной между рабочей средой и внешней средой. Посадочный фланец выполнен составным - из силового и контактного фланцев, а промежуточная герметичная полость образована последовательно сообщающимися между собой узким сквозным отверстием в силовом фланце, частью внутренней цилиндрической поверхности уплотнительной прокладки между фланцами, выбранным в силовом фланце горизонтальным узким пазом, ограниченным плоскостью контактного фланца, кольцевой фаской на центральном отверстии силового фланца, зазором между цилиндрической поверхностью этого же отверстия и лыской на посадочной поверхности защитной гильзы в верхней части контактного фланца, а также узким кольцевым зазором между измерительным зондом, его уплотнительным кольцом и защитной гильзой.

Однако анализ прототипа выявляет его существенный недостаток, который заключается в его низкой надежности при эксплуатации в условиях воздействия высоких механических нагрузок и давлений со стороны измеряемой газовой среды.

Это обусловлено наличием недостаточной степени устойчивости конструкции к воздействию повышенных давлений и механических нагрузок, так как, герметизация магистрали в месте установки термопреобразователя производится преимущественно за счет использования защитной гильзы. Дополнительным разграничителем измеряемой среды от внешней среды является, с одной стороны конструкции, мембрана датчика давления, подсоединенного к каналу контроля давления. С другой стороны, для этого служит, уплотнение выводов термопроводников термопреобразователя. Причем наличие указанных дополнительных разграничителей не приводит к сколь-нибудь существенному повышению надежности конструкции с точки зрения повышения ее надежности в условиях воздействия повышенного давления и механических нагрузок со стороны измеряемой газовой среды, т.к. функционально не предназначено для этого.

Подобно аналогу, в случае нарушения механической целостности защитного наконечника происходит разрушение термопарных проводов, разгерметизация выводов термопарных проводов в месте их выхода из термопреобразователя или мембраны датчика давления, прорыв высокотемпературных газов во внешнюю среду с возможностью разрушения и возгорания элементов внешних конструкций.

Ожидаемым техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности высокотемпературного герметичного термопреобразователя путем исключения возможности его разгерметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в высокотемпературном герметичном термопреобразователе, включающем металлический корпус, выполненный в виде цилиндра с наружным резьбовым соединением с посадочным фланцем, имеющий продольный осевой канал, в котором герметично с помощью сварки установлена термопара, представляющая собой металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, соединенные в области конца трубки в рабочий спай. Термопара закрыта защитной гильзой, соединенной герметично с помощью сварки с металлическим корпусом, а герметичность подсоединения к объекту измерения осуществляется по посадочному фланцу металлического корпуса.

К металлическому корпусу со стороны, противоположной рабочему спаю термопары, герметично подсоединена первая металлическая гильза цилиндрической формы с наружным фланцем, к которой герметично подсоединен гофрированный металлорукав с расположенным внутри него термопарой. Второй конец гофрированного металлорукава по своей внешней поверхности герметично подсоединен ко второй металлической гильзе цилиндрической формы с наружным фланцем, которая по своей внешней стороне герметично подсоединена к фланцу кожуха герморазъема, заполненного термостойким герметиком и герметично подсоединенного к вкладышу герморазъема, к которому герметично подсоединен герморазъем, к контактам которого подсоединены провода термопары, причем герметичное подсоединение обеих металлических гильз к гофрированному металлорукаву, а также к металлическому корпусу и фланцу кожуха герморазъема осуществляется с помощью лазерной сварки.

На фиг. 1 изображен общий вид высокотемпературного герметичного термопреобразователя.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь содержит металлический корпус 1 термопреобразователя, термопару 2, представляющую собой металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, соединенные в области конца трубки в рабочий спай 3. Для герметизации и защиты от внешних воздействий рабочего спая и термопары служит защитная гильза 4, привареннная к металлическому корпусу 1. Высокотемпературный герметичный термопреобразователь устанавливается на объекте измерения с помощью резьбы на наружной поверхности металлического корпуса 1. Далее термопара 2 проходит через первую металлическую гильзу 5, гофрированный металлорукав 6, вторую металлическую гильзу 7 и вводится во фланец кожуха герморазъема 8. Далее термопарные провода подсоединяются к контактам герморазъема 11, через которые производится подсоединение термопреобразователя к внешним электрическим цепям. Герморазъем 11 с помощью вкладыша 10 герметично присоединяется к кожуху 8. Герметичность подсоединения обеих металлических гильз к гофрированному металлорукаву 6, а также к металлическому корпусу 1 и фланцу кожуха 8 герморазъема осуществляется с помощью лазерной сварки. Дополнительная герметизация термопары 2 от внешней среды осуществляется путем заполнения кожуха 8 термостойким герметиком 9.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь работает следующим образом. При проведении измерений термопреобразователь устанавливается в штуцер магистрали с протекающим высокотемпературным газовым потоком по резьбе на внешней поверхности металлического корпуса 1. Для герметизации и уплотнения термопреобразователя в месте его установки по фланцу, как правило, используется соединение в соответствии с ГОСТ19749 или ГОСТ19751 и шайбой по ГОСТ19752. Гофрированный металлорукав 6 с термопарой 2 далее закрепляется от места установки в штуцере до места стыковки герморазъема 11 с внешними электрическими цепями. При этом герметизация магистрали с протекающим высокотемпературным газом от внешней среды осуществляется с помощью нескольких высокоэффективных последовательно расположенных гермоуплотнений внутри термопреобразователя:

- защитной гильзы;

- сварочного соединения металлический корпус-металлическая трубка термопары;

- сварочного соединения металлический корпус-первая металлическая гильза-гофрированный металлорукав;

- металлорукава;

- сварочного соединения гофрированный металлорукав-вторая металлическая гильза-фланец кожуха герморазъема;

- кожуха герморазъема с высокотемпературным герметиком;

- герморазъемом.

Таким образом, предлагаемое исполнение высокотемпературного герметичного термопреобразователя позволяет повысить надежность его функционирования путем повышения степени его герметичности, что позволяет исключить разгерметизацию и прорыв высокотемпературных газов во внешнюю среду с разрушением и возгоранием элементов внешних конструкций.

Проведенные испытания показали повышенные характеристики надежности термопреобразователя при проведении измерений высокотемпературных газовых потоков в условиях воздействия динамического напора и повышенного давления.

Высокотемпературный герметичный термопреобразователь, включающий металлический корпус, выполненный в виде цилиндра с наружным резьбовым соединением с посадочным фланцем, имеющий продольный осевой канал, в котором герметично с помощью сварки установлена термопара, представляющая собой металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, соединенные в области конца трубки в рабочий спай, причем термопара закрыта защитной гильзой, соединенной герметично с помощью сварки с металлическим корпусом, а герметичность подсоединения к объекту измерения осуществляется по посадочному фланцу металлического корпуса, отличающийся тем, что в металлический корпус со стороны, противоположной рабочему спаю термопары, герметично подсоединена первая металлическая гильза цилиндрической формы с наружным фланцем, к которой герметично подсоединен гофрированный металлорукав с расположенной внутри него термопарой, причем второй конец гофрированного металлорукава по своей внешней поверхности герметично подсоединен ко второй металлической гильзе цилиндрической формы с наружным фланцем, которая по своей внешней стороне герметично подсоединена к фланцу кожуха герморазъема, заполненного термостойким герметиком и герметично подсоединенного к вкладышу герморазъема, к которому герметично подсоединен герморазъем, к контактам которого подсоединены провода термопары, причем герметичное подсоединение обеих металлических гильз к гофрированному металлорукаву, а также к металлическому корпусу и фланцу кожуха герморазъема осуществляется с помощью лазерной сварки.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу обнаружения обледенения на летательном аппарате и датчику обледенения. Для обнаружения обледенения размещают датчик обледенения на наружной поверхности летательного аппарата, создают заряд на поверхности слоя пироэлектрического материала датчика.

Способ измерения температуры наружного воздуха относится к способам измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера.

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой встык, и может быть использовано для оперативного изготовления в лабораторных условиях единичных или мелкосерийных партий микротермопар различного типа из проволоки с диаметрами от 200 мк и менее при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в условиях быстропротекающих процессов теплообмена при значительных градиентах температуры, характерных для конструкций аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для одновременной регистрации температуры и взаимного предельного перемещения составных частей изделия в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к вибрационной метрологии. Устройство для диагностики оборудования состоит из первичного и вторичного преобразователей.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к устройствам обеспечения непрерывного контроля температуры заправленного окислителя в топливном баке ракеты космического назначения (РКН) «Союз-2».

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.

Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в обрабатывающих установках жидкости и газа. Измерительная система включает в себя модуль (930) построения фильтра, который строит фильтр верхних частот (902) для фильтрации показаний датчика, характеризующих переменную процесса.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в медицинской технике при цифровых измерениях температуры. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее блок индикации, кнопку "Сброс" и последовательно соединенные датчик температуры и частотный преобразователь, регистр и схему сравнения сигналов, один вход которой связан с выходом регистратора, другой - с выходом регистра, а выход - с управляющим входом регистра, установочный вход которого соединен с кнопкой "Сброс".

Изобретение относится к области измерения температуры с использованием термопар, а именно к способам крепления термопар к объектам, подверженным деформациям вследствие линейных расширений при высоких температурах и вибрационным воздействиям, например к корпусам летательных аппаратов.

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой встык, и может быть использовано для оперативного изготовления в лабораторных условиях единичных или мелкосерийных партий микротермопар различного типа из проволоки с диаметрами от 200 мк и менее при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в условиях быстропротекающих процессов теплообмена при значительных градиентах температуры, характерных для конструкций аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой встык, и может быть использовано для оперативного изготовления в лабораторных условиях единичных или мелкосерийных партий микротермопар различного типа из проволоки с диаметрами от 200 мк и менее при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в условиях быстропротекающих процессов теплообмена при значительных градиентах температуры, характерных для конструкций аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры технологической среды. Предложен термочувствительный элемент (10), содержащий зависимый от температуры измерительный элемент (МЕ), который может контактировать через по меньшей мере одну первую соединительную линию (1) и по меньшей мере одну вторую соединительную линию (2), причем первая соединительная линия (1) содержит первый и второй участки (Т1, Т2), состоящие из различных материалов.

Изобретение относится к области термометрии и направлено на исследование различных теплозащитных и эрозионно стойких материалов, обеспечивающих защиту трубопроводов высокого давления, работающих на продуктах сгорания, имеющих высокую температуру от 1000°С.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для одновременной регистрации температуры и взаимного предельного перемещения составных частей изделия в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для одновременной регистрации температуры и взаимного предельного перемещения составных частей изделия в условиях высокой температуры.

Изобретение относится к области газовой динамики и может быть использовано для измерения поля температуры газового потока, движущегося с большой скоростью, в частности, в газотурбинных установках и в стендовых системах.

Группа изобретений предназначена для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубопроводов с большой точностью и быстрой заменой датчиков температуры аттестованными датчиками, транспортирующих рабочие жидкие среды или сырье и другие различные текучие агенты.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для обнаружения дефектов на начальном этапе эксплуатации в высокотемпературных устройствах высокого давления, используемых в химических установках, таких как высокотемпературные системы и резервуары высокого давления.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения зон возможного обледенения воздушных судов в режиме реального времени. Для этого в заданном районе наблюдения вначале регистрируют несколько фактических значений общего влагосодержания, затем регистрируют фактическое значение вертикального профиля температуры наземным метеорологическим температурным профилемером.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия высоких давлений и газодинамического напора. Предложен герметичный термопреобразователь, включающий металлический корпус, выполненный в виде цилиндра с наружным резьбовым соединением с посадочным фланцем, имеющий продольный осевой канал, в котором герметично с помощью сварки установлена термопара, представляющая металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, соединенные в области конца трубки в рабочий спай. Причем термопара закрыта защитной гильзой, соединенной герметично с помощью сварки с металлическим корпусом, а герметичность подсоединения к объекту измерения осуществляется по посадочному фланцу металлического корпуса. К металлическому корпусу со стороны, противоположной рабочему спаю термопары, герметично подсоединена по своей внешней поверхности первая металлическая гильза цилиндрической формы с наружным фланцем, к внутренней поверхности которой в области фланца герметично подсоединен гофрированный металлорукав с расположенной внутри него термопарой. Причем второй конец гофрированного металлорукава по своей внешней поверхности герметично подсоединен к внутренней поверхности второй металлической гильзы цилиндрической формы с наружным фланцем, которая по своей внешней стороне герметично подсоединена к фланцу кожуха герморазъема, заполненного термостойким герметиком и герметично подсоединенного к вкладышу герморазъема, к которому герметично подсоединен герморазъем, к контактам которого подсоединены провода термопары. Причем герметичное подсоединение обеих металлических гильз к гофрированному металлорукаву, а также к металлическому корпусу и фланцу корпуса кожуха герморазъема осуществляется с помощью лазерной сварки. Технический результат - повышение надежности функционирования термопреобразователя путем повышения степени его герметичности, что позволяет исключить разгерметизацию и прорыв высокотемпературных газов во внешнюю среду с разрушением и возгоранием элементов внешних конструкций. 1 ил.

Наверх