Устройство для измерения температуры поверхности газохода



Устройство для измерения температуры поверхности газохода
Устройство для измерения температуры поверхности газохода
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 2700727:

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

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов на поверхностях различных газоходов. Устройство представляет металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с продольным осевым каналом, в котором размещена термопара, представляющая собой металлическую трубку с вставкой из термостойкого металла с высокой теплопроводностью, в которой проходят термопарные провода, выступающие на конце термопары за пределы металлической трубки с керамической вставкой и соединенные в рабочий спай на поверхности стенки газохода. Вставка из термостойкого металла с высокой теплопроводностью выполнена с проточками во внутренней полости, переходящими в оппозитно расположенные относительно продольной оси вставки пазы, проходящие на внешней стороне вставки из термостойкого металла с высокой теплопроводностью и не доходящие друг до друга на расстояние десяти диаметров термопарного провода. Причем пазы заполнены высокотемпературным термо- и электроизоляционным составом. Термопарные провода, проходящие в проточках и пазах, заключены в высокотемпературную изолирующую трубку, которая заканчивается на расстоянии десяти диаметров термопарного провода до места его приваривания к перемычке, образуя тем самым рабочий спай термопары: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод. Технический результат - уменьшение погрешности измерения температуры поверхности газохода при контроле быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. 1 ил.

 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов на поверхностях различных газоходов.

Известны устройства с высокотемпературными термопарами, способными без возобновления рабочего термоспая обеспечивать с допустимой погрешностью многократные измерения температуры до 1500-1600°С, которая обладает высоким механическим воздействием на термопару, если они будут снабжены защитными наконечниками (Данишевский Д.С., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары, М, Металлургия, 1977, с. 117-120).

Однако, известные устройства, хотя и обеспечивают защиту термопары от механических воздействий среды за счет введения защитных наконечников, но обладают невысоким быстродействием, т.к. введение защитных наконечников приводит к снижению теплообмена между термопарой и средой, температура которой подлежит измерению.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, описанное в патенте RU 2117265 С1, 10.08.1998.

Данное устройство представляет собой металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с глухим продольным осевым каналом, в котором размещен рабочий спай термопары с защитным керамическим наконечником. Часть цилиндра выполнена выступающей за пределы корпуса. На его поверхности на расстоянии 0,3-0,4 ее длины от наружного торца цилиндра выполнена проточка. Конструкция устройства позволяет уменьшить теплоотвод от рабочего спая термопары к водоохлаждаемому корпусу, повысить механическую жесткость металлического блока, находящегося под воздействием высокой температуры и силы тяжести.

Однако анализ прототипа выявляет существенный недостаток, который заключается в высокой погрешности измерения. Это обусловлено наличием керамического наконечника с низким коэффициентом теплопередачи от поверхности установки и среды к термопаре, массивностью конструкции самой термопары и, соответственно, повышенной теплоемкостью и тепловой инерцией.

Ожидаемым техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение погрешности измерения температуры поверхности газохода при контроле высокотемпературных процессов в газодинамике.

Сформулированный результат достигается тем, что в устройстве для измерения температуры поверхности газохода, представляющее собой металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с продольным осевым каналом, в котором размещена термопара, представляющая металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, выступающие на конце термопары за пределы металлической трубки с керамической вставкой и соединенные в рабочий спай, введена вставка из термостойкого металла с высокой теплопроводностью с проточками во внутренней полости, переходящими в оппозитно расположенные относительно продольной оси вставки пазы, переходящие на внешнюю сторону вставки и не доходящие друг до друга на расстояние десяти диаметров термопарного провода, образуя тем самым на вершине вставки перемычку, к краям которой приварены термопарные провода, причем пазы заполнены высокотемпературным термо и электроизолятором, а термопарные провода, проходящие в проточках и пазах заключены в высокотемпературную изолирующую трубку, которая заканчивается на расстоянии десяти диаметров термопарного провода до места его приваривания к перемычке, образуя тем самым рабочий спай термопары: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства в разрезе.

Устройство для измерения температуры газовых потоков содержит металлический корпус 1, термопару, включающую в себя термопарные провода 6 в высокотемпературной электроизолирующей трубке 2 и металлическую трубку 3, вставка 4 из термостойкого металла с высокой теплопроводностью с проточкой и пазами 5. Термопарные провода 6 без изоляции подвариваются к краям перемычки вставки 4, образуя таким рабочий спай термопары 7: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод. Устройство для измерения температуры устанавливается в канале для измерения температуры 8 и закрепляется накидной гайкой 9.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается в канале-газоходе 8 с помощью накидной гайки 9, которая фиксирует термопару за ее металлический корпус 1. В месте сочленения металлической трубки 3 термопары и вставки 4 из термостойкого металла с высокой теплопроводностью термопарные провода 6 в высокотемпературной электроизолирующей трубке 2 заведены в проточки вставки 4 из термостойкого металла с высокой теплопроводностью. Далее термопарные провода 6 в высокотемпературной изолирующей трубке 2 проходят в пазах 5, оппозитно расположенных относительно продольной оси вставки 4 из термостойкого металла с высокой теплопроводностью и заполненных высокотемпературным электроизоляционным составом (например, алюмосиликатным цементом). Термопарные провода 6, выходя на внешнюю сторону вставки 4 из термостойкого металла с высокой теплопроводностью, привариваются к краям перемычки, образованной пазами 4, формируя тем самым рабочий спай термопары 7: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод. Причем, от места приваривания каждого из термопарных проводов 6 на расстоянии десяти его диаметров, на термопарных проводах 6 отсутствует высокотемпературная электроизолирующая трубка 2, а пазы 5 не заполнены высокотемпературным электроизоляционным составом. Длина перемычки составляет порядка десяти диаметров термопарного провода. В качестве материала вставки может быть использована, например, сталь 30ХГСА, обладающая высокими температурой плавления и теплопроводностью, достаточно постоянной в широком диапазоне рабочих температур.

Данное исполнение рабочего спая термопары, когда, с одной стороны, термоспай (первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод) является непосредственно стенкой газохода, а с другой стороны, увеличенная длина термопарных проводов с отсутствием оболочки, когда они оголены на длине десяти диаметров термопровода от места сварки к перемычке и, соответственно, имеют минимальный сток тепла на указанную оболочку, позволяет минимизировать отличие температуры термоспая от температуры стенки газохода. Это особенно существенно при измерении температуры стенок газоходов при быстропротекающих высокотемпературных процессах.

Проведенные испытания показали уменьшение погрешности измерения температуры до 2°С в диапазоне измерений до 1200°С для быстропротекающих высокотемпературных процессов (для ламинарных и турбулентных течений газов при скоростях до 900 м/с) на поверхностях различных металлических газоходов.

Устройство для измерения температуры поверхности газохода, представляющее собой металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с продольным осевым каналом, в котором размещена термопара, представляющая собой металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, выступающие на конце термопары за пределы металлической трубки с керамической вставкой и соединенные в рабочий спай, отличающееся тем, что устройство содержит круглую вставку из термостойкого металла с высокой теплопроводностью с проточками во внутренней полости, переходящими в оппозитно расположенные относительно продольной оси вставки пазы, проходящие на внешней стороне вставки и не доходящие друг до друга на расстояние десяти диаметров термопарного провода, образуя тем самым на вершине вставки перемычку, к краям которой приварены термопарные провода, причем пазы заполнены высокотемпературным термо- и электроизоляционным составом, а термопарные провода, проходящие в проточках и пазах, заключены в высокотемпературную изолирующую трубку, которая заканчивается на расстоянии десяти диаметров термопарного провода до места его приваривания к перемычке, образуя рабочий спай термопары: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве. Заявлен способ повышения надежности крепления датчика температуры к поверхности керамического материала, включающий крепление спаянных без королька термоэлектродов с помощью термостойкого клея.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температур высокотемпературных расплавленных ванн в тиглях, нагреваемых электрической индукцией.

Группа изобретений относится к области тепловых измерений, а именно к способу и устройству для установки термопар в образцы полимеризующихся материалов. Согласно способу горячие спаи термопар, сваренные встык, предварительно располагают в объеме формообразующей образец рамки в середине образца по его толщине на оси, перпендикулярной к его нагреваемой поверхности, и с веерным разведением проводов термопар от оси в плоскостях, параллельных нагреваемой поверхности.

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к беспроводным устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава.

Изобретение относится к области измерений в теплофизике, в частности к способам определения интегрального коэффициента излучения поверхности твердых материалов, и может быть использовано при измерении интегрального коэффициента излучения теплозащитных материалов.

Изобретение относится к средствам измерения и касается устройств погружных зондов для замера температуры и отбора проб металлургических расплавов, в частности жидкой стали и сталеплавильного шлака.

Изобретение относится к контактному измерению температур металлических изделий. Сущность: в изделии формируют паз или отверстие, размером не меньше четырех диаметров устанавливаемой термопары.

Изобретение относится к технике измерения температуры, а точнее к измерителям температуры, в которых температуру определяют по величине сигнала термопреобразователя в переходном режиме.

Изобретение относится к устройствам для изготовления микротермопар с рабочим спаем, образованным сваркой с получением шарика на стыке проволок, и может быть использовано при подготовке и проведении теплофизических и тепловых испытаний в конструкциях аэрокосмической техники, ядерной энергетики и металлургии.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения относительных деформаций и температуры. Устройство содержит входящие в состав мостов Уитстона тензорезисторы и термопары, размещенные на объекте испытания ОИ, коммутатор для подключения термопар, коммутатор мостов Уитстона, аналогово-цифровой преобразователь АЦП, персональный компьютер ПК, источник питания.

Изобретение относится к технике радиофизических измерений и может быть использовано для измерения в миллиметровом участке спектра собственного теплового излучения разнообразных быстропротекающих газодинамических процессов, развивающихся в радиопрозрачных объектах.

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к беспроводным устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры технологических сред. Предложена система расчета температуры технологической среды, которая включает в себя первый датчик температуры, установленный для измерения внешней температуры канала для технологической среды.

Изобретение относится к области дистанционного измерения высоких температур газов, в частности к способам спектрометрического измерения температуры потока газов и обработки спектральных данных оптических датчиков определения температуры потоков газов и может быть использовано для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок и для повышения надежности при эксплуатации газовых турбин и газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области контактных измерений параметров высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний.

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

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.

Устройство для измерения температуры наружного воздуха относится к контрольно-измерительной технике и служит для измерения температуры наружного воздуха и отображения ее текущего значения на экране компьютера.

В изобретении раскрыт способ мониторинга и измерения толщины стенки ванны алюминиевого электролизера, который позволяет постоянно и непрерывно отслеживать температуру кожуха электролизера, выполняя при этом отбор проб и анализ электролита для получения температуры ликвидуса электролита.

Изобретение относится к области измерения температуры посредством термометрических электрических датчиков и предназначено для одновременного измерения и регистрации значений температуры грунтов в нескольких точках объекта в зависимости от его конструкции, в частности в термометрических скважинах любого типа в полевых условиях, проведения стационарных и лабораторных исследований температурного режима талых, мерзлых, охлажденных и промерзающих/оттаивающих грунтов, организации сети для мониторинга теплового режима грунтов с большим количеством точек наблюдения, в том числе в пожаро-, взрывоопасных и агрессивных средах.

Изобретение относится к технике радиофизических измерений и может быть использовано для измерения в миллиметровом участке спектра собственного теплового излучения разнообразных быстропротекающих газодинамических процессов, развивающихся в радиопрозрачных объектах.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов на поверхностях различных газоходов. Устройство представляет металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с продольным осевым каналом, в котором размещена термопара, представляющая собой металлическую трубку с вставкой из термостойкого металла с высокой теплопроводностью, в которой проходят термопарные провода, выступающие на конце термопары за пределы металлической трубки с керамической вставкой и соединенные в рабочий спай на поверхности стенки газохода. Вставка из термостойкого металла с высокой теплопроводностью выполнена с проточками во внутренней полости, переходящими в оппозитно расположенные относительно продольной оси вставки пазы, проходящие на внешней стороне вставки из термостойкого металла с высокой теплопроводностью и не доходящие друг до друга на расстояние десяти диаметров термопарного провода. Причем пазы заполнены высокотемпературным термо- и электроизоляционным составом. Термопарные провода, проходящие в проточках и пазах, заключены в высокотемпературную изолирующую трубку, которая заканчивается на расстоянии десяти диаметров термопарного провода до места его приваривания к перемычке, образуя тем самым рабочий спай термопары: первый термопарный провод - перемычка - второй термопарный провод. Технический результат - уменьшение погрешности измерения температуры поверхности газохода при контроле быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. 1 ил.

Наверх