Патент ссср 271060
ВСЕссюзная
О П Е
27I060
Союз Советских
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 28.1V.1969 (№ 1326232/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 12.V.1970. Бюллетень № 17
Дата опубликования описания 13 VIII.1970
1с,л, 42i, 7/01
МПК G 01k 7/16
УДК 536.531(088.8) Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совета Мииистров
СССР
Авторы изобретения
И. Н. Листов и А. Е. Цофин
Заявитель
ТЕРМОМЕТР
Изобретение относится к термометрам с закрытым в герметичную оболочку термоэлементом для измерения температуры различных, преимущественно жидких и агрессивных сред.
Известны термометры для измерения температуры жидких сред — масла, топлива и других нефтепродуктов, температуры воды, пара, также расплагленных металлов и различных агрессивных, в том числе и газообразных, сред. Эти термометры содержат термоэлемент, защищенный от вредного влияния среды герметичной оболочкой.
Защитными оболочками снабжаются как термометры сопротивления и термоэлектрические термометры (термопары), так и полупроьодниковые термометры сопротивления (термисторы) .
Таков, например, термометр сопротивления, В котором термочувствительный элемент в виде металлической микропроволоки уложен иа медном основании (каркасе), помещенном
В закрытый корпус (оболочку). Для электрической изоляции проволоки применяется электроизоляционный, в данном случае винифлексовый, лак.
Однако в этих термометрах наблюдается значительное запаздывание показаний из-за тепловой энергии, так ка! к и а прогрев k!3 pI<3c3 требуется большое время, ввиду плохой теплопроводности изоляционного слоя лака и воздушных прослоек в выемках резьбы, а такбо.1 h LU 0 I I )13 C C bl %! C 3 H0 I O к а р к а с а. т!еиаде кноcrь термометра объясняется наличием деталей с резко отличающимися тепловыми свойл вами — теплопроводностыо н теплоемкостью; прогрев тер. мометра происходит в высшей степени неравномерно, следствием чего является возникновение внутренних напряжешш, которые приводят к деформации
1р конструкции, растяжепшо микрон роволоки, внося погрешность тензоэффекта, и даже к обрыву электрической цепи термометра.
С цель1о повышения динамической точности измерения и уменьшения инерционности в
15 предлагаемом термометре внутренняя поверхность защитной оболочки покрыта электропзоляционпым пористым материачом с капиллярными свойствами, внутри которого расположен чувствительный элемент и поры кото20 рого заполнены электроизоляционной летучей жидкостью.
Пористый материал. например пористая керамика, размещается внутри герметичной оболочки, прилегая к ее стенке частично или полностью, повторяя конфигурацшо внутренней стенки оболочки так, что центральная часть объема оболочки остается свободной, сбразуя некоторое вакуумное пространство.
Пористый материал пропитан электроизоля30 ционной летучей жидкостью.
271060
Описанная констя кция те13мометра обеспечивает быстрый, практически мгновенный, прогрев тсрмоэлемент", что обусловливаег быструю реакцию термометра на изменение 1 емпературы и, следовательно, высокую точность. 11рп этом обеспечивается необходимая равномерность прогрева элемента, что исключает внутренние напряжения и повышает надежность.
1-1а чертеже изображена измерительная 10 часть предлагаемого термометра — оболочка с термоэлементом. ьнутри герметичной оболочки 1, пз которой удален воздух, размещается электроизоляционный порнстыи материал 2, например пористая керамика или стеклопряжа, содержащий в себе термочувствительный элемент. I la чертеже показаны витки микропроволоки 8, используемые как термочувствительный элемент термометра сопротивления. вместо них могут оыть размещены спаи термопар либо полупроводниковые термосопротивления— термисторы. Пористый слой 2 пропитывается электроизоляционной летучей жидкостью и занимает не все внутреннее пространство оболочки, а только часть ее, образуя свободное вакуу мное пространство 4.
Ьыполне11ная таким образом оболочка с термоэлементом крепится любым известным способом, например сваркой, как показано на чертеже, к державке 1, обеспечивающей необ«одимуio глу01ину погружения в измеряемую среду. 1лектрическое соединение термоэлемента с указывающим, регистрирующим или автоматическим устройством осуществляется З5 проводниками б, введенн1ями внутрь оболочки с помощью герметичных выводов 7. Крепление проводников в державке, осуществляется известными спосооами, например с помощью термоцементной массы r>, плотно за- 40 полняющеи державку.
Работа предлагаемого термометра состоит в следующем.
При нагревании герметичной оболочки термометра летучая жидкость, которой пропитан 45 пористый материал 2, мгновенно испаряется.
Образовавшиеся в вакуумном пространстве пары в результате разности давлений устремляются к противоположному концу оболочки, закрепленному в державке б, который имел более низкую температуру из-за теплоотвода во внешнюю среду. Этот теплоотвод неизбежен, íî oil в данном случае имеет положительное значение. Пары, достигшие противоположного конца оболочки, конденспруются 55 здесь, отдавая свое тепло менее нагретой части оболочки, благодаря чему вся оболочка разогревается равномерно. Кидкость, образовавшаяся прн конденсации, по капиллярам пористого материала устремляется назад, к более нагретому концу оболочки, по пути смывая термоэлемент. По пути к горячему
Концу и npn достихкени11 его жидкОсть вновь пспярястся, и процесс повторяется с неослабевающей интенсивностью до тех пор, пока пмсется некоторая ничтожная разность температур концов оболочки. Разогрев оболочки происходит очень быстро, практически мгновенно, так как теплопроводность описанной оболочки больше теплопроводности всех известных материалов, в том числе меди, серебра, золота и др.
Это объясняется тем, что при испарении жидкости на разрыв связей между молекуламн потребляется некоторое количество теплоты, называемое теплотой парообразования.
У всех без исключения жидкостей теплота парообразования очень велика. При конденсации жидкости эта теплота, пе11енесенная паром в другой конец оболочки, полностью отдается, и менее нагретый конец оболочки разогревается. Этим обеспечивается высокая равномерность нагрева термоэлемента. Рабочая жидкость выполняет функции теплоносителя, непрерывно пополняющего потери тепла, чем и устраняется влияние теплоотвода на точность измерения.
Поскольку теплопроводность державкп ничтожно мала по сравнению с теплопроводпостью оболочки, то потери на теплоотвод практически равны нулю, а температура всей
Оболочки поддерживается одинаковой и равной температуре измеряемой среды.
Таким образом, с помощью рабочей жидкости обеспечивается высокая точность измерения за счет быстродействия термометра и устранения влияния теплоотвода, а также высокая надежность за счет устранения внутренних напряжений от неравномерности температурного поля термоэлемента.
Предмет изобретения
Термометр, содержащий термочувствительный элемент, расположенный в защитной вакуумированной оболочке, отлича1ои1ийся тем, что, с целью повышения динамической точности измерения и уменьшения инерционности, внутренняя поверхность защитной оболочки покрыта электроизоляцпонным пористым материалом с каппллярными свойствамп, внутри которого расположен чувствптельньш элемснт и поры которого заполнены электропзоляцпонной летучей жидкостью.
271000
Составитель И. И. Дубсон
Редакгоp М. В. Афанасьева Текред 3. Н. Тараненко Коррекгор Л. Б. Бадылама
Заказ 2201 12 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва Ж-З5, Раушская наб., д. 4i5
Типография, пр. Сапунова, 2
