Устройство для градуировки скважинных термопреобразователей

 

О П И С А Н И Е (,983667

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес у

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к ввт. синд-ву (22) Заявлено 06 05.81 (21) 3292940/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.1 2.82-Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 25 12 82

{5! )М. Кл.

Ср05 9 23/30

С 01 К 15/00

ГовуаврствоевН комитет.СССР во делам хзобретеннй н отхрытвй

{53) УД9(621.555 (088.8) I

Л. H. Котельников, Г.А. Калистрат ов и В. А. Лв (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский инстит геофизики (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СКВАЖИННЫХ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ I

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к устройствам для градуировки преобразователей температуры в электропечах с цилиндрической рабочей камерой.

Известно устройство электропечи, в котором повышение однородности температурного поля в электропечах достигают путем установки дополнительных экранных нагревателей, расположенных в наиболее охлажденных участках корпуса электропечи И в отделенных от корпуса электропечи прокладкой из теплоизоляционного материала f 1).

Недостатком такого решения является увеличение времени стабилизации заданной температуры, поскольку введение теплоизоляционной прокладки между экраном,и корпусом электропечи увеличивает термическое сопротивление между ними, 20 что увеличивает время установления ре гулярного теплового режима и, в частности, время установления стационарного теплового режима.

Наиболее близким техническим реше» нием к изобретению является электропечь, содержащая центральный длииный полый цилиндр из красной меди и короткие медные экранные цилиндры, установленные у .торцов центрального цилиндра через теплоизолнрующие шайбы из пеношамота. Все трн цилиндра плотно посажв ны на алундовуто толстостенную трубу.

На поверхности медных цилиндров намотаны нагреватели. В телах экранных и центрального цилиндров установлены тер мопары (2).

Недостатком этой электропечи является также значительное время стабилизации заданной температурь., поскольку теплоизолнрующне.шайбы задерживают процесс пере- распределения температуры между центральным и экранными цилиндрами после фор сированного разогрева или охлаждения.

При этом применение теплоизоляцион ных шайб между центральным и экранными цилиндрами позволяет получить зиачитетп ную разность температур д Д (порядка

3 0838

10К) при весьма незначительных тепловых потоках между центральным и экранными цилиндрами, вызываюшими весьма незначительный градиент температуры в центральном цилиндре (порядка 10 "K/М), 5 т.е. при высокой однородности температурного поля в центральном пилиндре.

Эта разность температур легко обнаруживается обычной термопарой, что позво» ляет произвести регулирование мошности 0 экранных нагревателей по выходному сиг калу дифференциальной термопары, спаи которой размешены в центральном и экран» ном цилиндрах.

Применение теплоизоляционных шайб равносильно увеличению чувствительнооти измерительной и регулирующей аппаратуры на 1-2 порядка.

Если же выполнить электропечь без теплоизоляционных шайб между центральным и экранными цилиндрами, то это приведет к резкому уменьшению сигнала дифференциальной термопары (на 1-2 порядка) и для регулирования мошности экранных нагревателей необходимо иметь чувствительность (порог реагирования) измерительной и регулируюшей аппаратуры порядка 1 5 мкВ, что приведет к резкому усложнению аппаратуры и увеличению неоднородности температурного поля в электропечи ввиду повышения уровня помех относительно уровня полезного сигнала. В то же время отсутствие теплоизоляционных прокладок между централь35 ным и экранными цилиндрами позволяет резко (в 2-3 раза) уменьшить время установления регулярного теплового режима в электропечи и время стабилизации заданной температуры, поскольку

40 в этом случае в несколько раэ уменьшается термическое сопротивление между краями (экранными цилиндрами) электрс печи и ее центральной частью.

Таким образом, применение теплоизс

45 лируюших прокладок между центральным . и экранными цилиндрами, упрошая систему регулирования мошности нагревателей и повышая однородность температуркого поля в электропечи, приводит к увеличе50 нию времени стабилизации температуры в электропечи.

Цель изобретения сокрашение времени стабилизации заданной температуры в электропечи, не приводящее к необходи- 55 мости повышения чувствительности измерительной аппаратуры, и уменьшение градиента температур в рабочей камере.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для градуировки скважин ных термопреобразователей, содержашее жестко закрепленный на образующей рабочую камеру трубе центральный цилиндр с равномерно размешенным на нем нагревателем и два экранных цилиндра„ установленные HB противоположных торцах центрального цилиндра, снабженные нагревателями, и датчики, температуры, размещенные в теле экранных и центрального цилиндров, экранные цилиндры установлены на трубе с возможностью скольжения на ее поверхности и снабжены приводами для их перемешения.

На внутренних поверхностяк экранных и пентрального полого цилиндров, прилегаюших к их смежным торцам, выполнены пазы.

Каждый из приводов экранного цилиндра выполнен в виде подпружиненного винта, установленного в экранном цилиндре.

Посадка экранных цилиндров с возможностью скольжения их по трубе позволяет уменьшать путем прижатия экранного цилиндра к центральному термическое сопротивление между центральным и экранным цилиндром в процессе формированного разогрева (охлаждения) и в процессе выравнивания температурного поля в электропечи, что приводит к умень шению времени стабилизации температуры в электропечи. Кроме того, возможность скольжения экранных цилиндров по трубе позволяет путем создания зазоров между торцами экранного и центрального цилиндров увеличить термическое сопрс тивление между центральным и экранным цилиндром в процессе поддержания заданной температуры, что упро,щает измерительную аппаратуру (сохраняет положительный эффект известного устройства).

Пазы на внутренней поверхности экранных цилиндров, обеспечивающие зазор между экранным цилиндром и трубой со стороны торца центрального цилиндра, позволяют дополнительно увеличить термическое сопротивление между центральным и экранными цилиндрами, в особенности при применении прочной трубы из металлического сплава, что позволяет добиться большей однородности температурного IIDJ10 в электропечи.

На чертеже изображено устройство для градуировки скважинных термопреобразователей, обший вид.

5 ММ

Устройство содержит центральный цилиндр 1 из мягкого алюминиевого сплава, посаженный плотно на трубу 2 из стали

Xl 8Н10Т, образующую рабочую камеру и два экранных цилиндра 3 иэ мягкого алюминиевого сплава, также посаженных на трубу 2 у торцов центрального цилиндра 1. На центральный цилиндр 1 равномерно намотан.нагреватель 4 через слой электроизоляции из слюды, на экранные 10 цилиндры 3 — нагреватели 5. В телах экранных и центрального цилиндров размещены спаи дифференциальных термопар 6.

Зкранные цилиндры 3 посажены на трубу 2 по скользящей посадке,что позволяет регу- д пировать положение цилиндров 3 относительно цилиндра 1.

Части внутренних поверхностей экранного цилиндра 3 и центрального цилиндра

l, прилегающие к:их смежным торцам, имеют пазы 7 и 8, увеличивающие термическое сопротивление между цилиндрами

3 и 1, когда торцы их не соприкасаются.

Длина пазов 7 и 8 порядка 50-80 мм.

Привод экранного цилиндра 3 состоит иэ пружин 9, прижимающих торец экранного цилиндра 3 к торцу центрального цилиндра 1, и винта 10, ввинчиваемого в тело цилиндра 3 для отжатия торца цилиндра 3 от торца цилиндра 1.

Внутренняя полость трубы 2 заполнена кремнийорганической жидкостью 1 1, либо порошком из теплопроводного материала.

Дифференциальные термопары 6 поэво35 ляют определить разности температур между каждым иэ цилиндров 3 и цилиндром l.

Во время форсированного разогрева (охлаждения) устройство при переходе от .4O одного заданного значения температуры к другому винты 10 отвинчивают, чтобы их концы вошли в тело цилиндров 3. Пружинами 8 цилиндры 3 прижимаются к цилиндру 1. При этом цилиндры 1 и 3 с

45 трубой 2 разогреваются (охлаждаются) практически как монолитное тело, благодаря чему неоднородность температурного поля по длине электропечи уменьшается. После достижения заданного значения температуры устанавлИвают такое напря- 5

50 жение питания нагревателей 4 и 5, прикотором разность тепловыделений равна мощности тепловых потерь, При этом в течение некоторого времени происходит уменьшение линейной и радиальной неодно-55 родности температурного поля в системе, состоящей из цилиндров 1 и 3 и трубы 2.

При этом благодаря малому термическоé 1 6 му сопротивлению между цилиндрами 1 s

3 выравнивание температуры по длине электропечи происходит в 2- 3 раза быст» рее, чем в системе, в которой между цилиндрами 1 и 3 имеются теплоиэоляционные шайбы (прокладки}.

После выравнивания температуры в электропечи (через 10-15 мин после окончания форсированного разогрева), ввинчивая винты 10 в тело цилиндров 3, отводят цилиндры 3 от цилиндров 1 на расстояние 2-5 мм. При этом между пи лицдрами 1 и 3 образуется воздушный зазор с эффективной электроцроводностью в 100-1000 раз меньше теплопроводности материала цилиндров 1 и 3, что приводит к резкому возрастанию термического со» противления между цилиндрами 1 и 3.

Поэтому даже весьма малый осевой тепловой поток в цилиндре 1 порядка 2040 Вт/м, приводящий к возникновению осевого градиента температуры в цилиндре 1 не более 0,1-0,2 К/М легко обнару- живается по выходному сигналу дифференциальной термопары 6, спаи которой подключены к цилиндрам 1 и 3; поскольку разность температур между цилиндрами

1 и 3 составит при этом около 3-6 K.

В режиме термостатирования, используя термопару 6 как нуль-орган системы регулирования мощности нагревателей 5, поддсрживают температуры цилиндров 3 равной температуре цилиндра 1 . Прй этом воздушный зазор между торцами цилиндров 1 и 3 эквивалентен увеличению чув ствительности измерительной аппаратуры . в 30 100 раз.

Часть теплового потока между цилиндрами 1 и 3 проходит по трубе 2. Уменьшение шунтирующего действия трубы 2 достигается пазами 7 и 8. При этом увеличивается длина пути теплового потока между цилиндрами 1 и 3 по трубе 2.

Введение пазов 7 и 8 эквивалентно увеличению термического сопротивления тепловому потоку между цилиндрами 1 и

3 по трубе 2 примерно в 10 раз.

Для нормальной работоспособности усъройства непараллельность смежных плоских торцов цилиндров 1 и 3 не должна превышать 0,02 мм, а шероховатость ихне более 20 мкм., Боковая поверхность цилиндра 1 должна. быть равномерно и полностью покрыта обмоткой нагревателя. Длина торцовых зон, не покрытых обмоткой, не должна превышать 10 мм.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время стабилизации заданной

Мм

20 температуры в электропечи примерно в

2 раза при сохранении высокой однородности температурного поля в трубе 2 на длине равной длине цилиндра 1 с градиентом порядка 0,02-0,1 К/М. При этом неоднородность температурного поля в pàбечей зоне, ограниченной длиной цилиндра

1, имеет монотонный характер с линейной сщмметричной зависимостью градиента температуры относительно среднего сече- о щж щщиндра 1.

Экономил рабочего времени при числе проверяемых точек 0 6 в расчете на одну проверку составит 3-5 ч.

Кроме того, за счет сокращения вре- 15 меии проверки и градуировки уменьшается расход электроэнергии для питания элект.ропечи.

Формула изобретения

1. Устройство для градуировки скважин» ых термопреобразователей, содержащее жестко закрепленный на образующей рабо-25 чую камеру трубе центральный цилиндр с равномерно размещенным на нем нагревателем и два экранных цилиндра, установленные на противоположных торцах

67 8 центрального цилиндра, снабженные нагревателями, и датчики температуры, размещенные в теле экранных и централь ных цилиндров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени стабилизации заданной температуры, экранные цилиндры установлены на трубе с возможностью скольжения по ее поверх ности и снабжены приводами для их перемещения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а к» щ е е с я тем, что, с целью уменьшения градиента температур в рабочей камере, на внутренних поверхностях экранных и центрального полого цилиндров, прилегающих к их смежным торцам, выполнены пазы.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый из приводов экранного цилиндра выполнен в виде подпружиненного винта, установленного в экранном цилиндре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 155972, кл. G 05 В 23/19, 1963.

2. Технология и организация производства. Сборник. Киев, 1972, № 3, с. 113-114 (прототип).

Составитель. Н. Мирная

Редактор А. Козориз Техред Ж.Кастелевич Корректор Г ° Решетник

Заказ 9921/56 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4