Термопара

 

Ofl HCAHNE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ « 847068

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 25.12,78 (21) 2700850/18-10 (53}М. }(л.

G 01 К 7/02

Гаеударстввнный комитет

СССР пе делам иэабретений и открытий

Опубликовано 15,07.81. Бюллетень № 26 (53) УДK 536.532 (088.8) Дата опубликования описания 15.07.81

-1 г

1, ( (72) Авторы изобретения

В. А. Вертоградский, Т. П. Рыкова и Ф. P. Голято (7!) Заявитель (54) ТЕРМ ОПАРА с присоединением заявки Ж ь (28) Приоритет

Изобретение относится к измерениям температур веществ, а более конкретно — к изме рению температур реакционно-активных веществ в твердом и жидком состояниях с помощью термопар.

Известна термопара, состоящая из двух проволочных термоэлектродов, электрически кон. тактирующих между собой в локальной области, и электроиэоляторов термоэлектродов. Диаметры термоэлектродов равны или отлича10 ются, но не более, чем в два — три раза (1).

Однако такая термопара не имеет защитного элемента, предохраняющего ее от взаимодействия с объектом исследования. Поэтому она не может быть использована или не моl5 жет давать. удовлетворительные по точности показания в случаях, если объектом измерения являются реакционно-активные вещества. Тияичным примером такого объекта является большинство металлов и сплавов в расплавленном состоянии.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является термопара состоящая из двух электрически контактирую/ щих между собой термоэлектродов и цилиндрический электроизоляционной оболочки (2).

Недостатком этого устройства является ограничение, точности измерения температуры вследствие наличия значительного термического сопротивления между областью контакта термоэлектродов и объектом измерения. Это сопротивление складывается из термического сопротивления стенки оболочки и термического сопротивления либо воздушного зазора между спаем термопары и стенкой оболочки, либо точечного контакта сная в виде шарика и дна оболочки в виде сферы большого диа- метра — при отсутствии средств эффективного поджатия сная к стенке.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры за счет снижения термического сопротивления между термоэлектродами и объектом исследования при испытании реакционно-активных материалов.

Указанная цель .достигается тем, что в известной термопаре рабочие концы термоэлектродов в месте их контакта выполнены срезанными по плоскостям, образующим с из,.

847068

10

25

55

3 осями угол, меньше 90 и заклннены относительно друг друга и оболочки, причем внут-, ренний диаметр обоЛочки превышает диаметр большего термоэлектрода, но меньше суммы г диаметров обоих термоэлектродов.

В случае погружения термопары в исследуемый объект оболочка выполняется из плавно сочлененных между собой участков.

1

Заклинивание термоэлектродов, достигаемое такой конструкцией, обеспечивает их эффективное поджатие к друг другу и к оболочке, тепловой контакт которой с термоэлектро.дами осуществляется по образующим, что обеспечивает снижение термического сопротивления между областью контакта термоэлек; тродов и объектом исследования и, следовательно, повышение точности измерения температуры.

Устранение операции сварки концов термоэлектродов приводит к снижению стоимости термопары.

На фиг. 1 представлена термопара, общий вид; на фиг. 2 — вариант защитной оболочки термопары; на фиг. 3 и 4 — примеры применения предлагаемой термопары для измерения температуры поверхности и объема объекта исследования, соответственно.

Термопара (фиг. 1) содержит термоэлектроды 1 и 2 и электроизоляторы 3 — 5. На фиг.

3 и 4 изображены также тигель 6, объект 7 исследования, защитная оболочка 8, засыпка

9 из огнеупорного порошка или керамический тигель соответственно.

Контактирующие концы термоэлектродов выполняются срезанными по плоскости А, перпендикулярной плоскости чертежа, при этом угол а межцу этой плоскостью и осями термоэлектродов в области их контакта меньше

90 . Концы термоэлектродов находятся в заклиненном состоянии относительно друг друга и относительно оболочки. Термоэлектроды размещены в электроизоляторах, а зона их контакта защищена оТ объекта исследования оболочкой, выполненной в виде трубки.

Сборка термопары осуществляется следующим образом.

Концы термоэлектродов выполняются срезанными плоскостями, образующими с их, осями один и тот же угол, меньший 90, и вдвигаются в оболочку навстречу друг другу вплоть до возникновения контакта термоэлектродов поллоскостям среза и их заклинирания относительно друг друга и относительно оболочки. После этого.на термоэлекц оды одеваются электроиэоляторы, Защитная оболочка (фиг. 2) выполнена из плавно сочлененных между собой участков.

Использование такой оболочки целесообразно

4 в случае погружения термопары в исследуемую среду.

Термопара работает следующим образом.

Защитная оболочка 8, охватывающая область контакта термоэлектродов 1, и 2, приводится в контакт с объектом 7 исследования. Свободные концы термоэлектродов подключаюТся к регистрирующему устройству. После этого температура области контакта термоэлектродов приближается к температуре объекта исследования. Так как термическое сопротивление между областью контакта термоэлектродов и объектом исследования мало, то разница их температур незначительна. Величина термоЭДС измеряется регистрирующим устройством.

По величине:термо- ЭДС традиционным путем— по градуировочным таблицам и графикам— находится температура объекта.

При испытании объекта, находящегося в жидком состоянии, термопара может быль погружена в объект, как показано на фиг. 4.

Применение предлагаемой термопары позволяет повысить точность измерения важных технологических параметров сплавов (температура солидуса и ликвидуса, интервал кристаллизации и т.п.) и снизить стоимость изготовления термопары путем исключения дорогостоящей электронно-лучевой сварки концов термоэлектродов. Предлагаемая термопара может найти широкое применение как в исоледовательской практике, так и при технологическом контроле на металлургическом и химических предприятиях.

Формула изобретения

1. Термопара, состоящая из двух электрически контактирующих между собой термоэлектродов и цилиндрической электроизоляционной оболочки, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры за счет снижения термического сопротивления между термоэлектродами и объектом исследования при испытании реакционно-активных материалов, рабочие концьг термоэлектродов в месте их контакта выполнены срезанными по плоскостям, образующим с их осями угол, меньше -90 и заклинены относительно друг друга и оболочки, причем внутренний диаметр оболочки превышает диаметр большего термоэлектрода, но меньше суммы диаметров обоих термоэлектродов.

2; Термопара по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что оболочка выполнена из плавно сочленных между собой участков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Попов M. M. Термометрия и калориметрия. "Изд-во МГУ", 1954, с. 220 — 221, рис.105В.

2. Попов М. М. Термометрия и калориметрия.

"Изд-во МГУ", с. 220 — 221, рис. 105г (прототип).