Патент ссср 411326

 

u .ЙЯ пЬА оптп:дним

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Ссеетскми

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М, Кл. 6 01 k 17 08

3 аявлепо 29.Х1.1971 (№ 1718765, 18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 20Л .1974

Государственный комите

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

УДК 536.629.7(088.8) Автор изобретения

Л. М. Хрнтов

Заявитель

ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к области тепловых измерений.

Известные датчики теплового потока, содержащие водоохлаждаемый корпус с эталонным элементом, заключенным между тепловоспринимающей пластиной и водоохлаждаемым стержнем, образующим с ними дифференциальпую термопару, и окруженным охлаждаемым экраном, недостаточно чувствительны.

Для повышения чувствительности в предлагаемом датчике тепловоспринимающая пластина выполнена в виде тела вращения переменного сечения, например параболоида, сопряженного меньшим основанием с цилиндрическимим участком длиной, равной 0,2 —: —:1,0 диаметра эталонного элемента, причем отношение площадей торцовых поверхностей, соприкасающихся с исследуемым газом и эталонным элементом, равно 1,2 —:10.

На фиг. 1 и 2 показан описываемый датчик, в двух проекциях; иа фиг. 3 — увеличенный элемент приемной шайбы.

Датчик теплового потока состоит из тепловоспринимающей пластины 1, изготовленной из высокотемпературопроводного материала (меди), эталонного элемента 2, выполненного из хромеля, с большой точностью по толщине, водоохлаждаемого стержня 3, выполненного из меди с рядом отверстий для охлаждепия, рубашки охлаждепия 4, патрубков подачи 5 и отвода 6 «ладагента.

Тепловосприиимающая пластина 1, эталонный элемепт 2, водоохлаждаемый стержень

3, рубашка охлаждения 4 и патрубки 5 и 6 спаиваются между собой серебром или серебряным припоем B вакууме.

Тепловосприиимающая пластина 1 имеет торцовой участок площадью F, с буртиком для крепления керамических вставок 7, плавный переход, например, по параболе, на размер эталонного элемента площадью Г. и цилипдрический участок для стабилизации и выравнивания поля температур перед эталонным элемептом. Практически соотпошеиие площадей

FI выбирается в пределах

Fg

1,2 —:10.

Длина цилиндрического участка (1, „о) тепловосприцимающей пластины 1 перед эталонным элементом равна 0,2 — 1,0 диаметра эталонного элемента.

Датчик теплового потока имеет ступенчатое сквозное отверстие, два наклонных для прокладки термоэлектродцы. проводов 8, 9 и отверстия для охлаждения стержня 3. Термоэлектродпый провод 9 изготовлен из меди, после установки в отверстие на конце расклепап, а затем зачекане в тепловосприпи30 мающуIQ пластину 1, 411326

Термоэлектродный провод 9 выведен на клемму 10. Клеммы установлены на изоляторе 11.

Изолятор крепят к водоохлаждаемому стержню 3 клеммой 12.

Два термоэлектродных провода 8 изготовлены из хромеля, приварены к боковой поверхности эталонного элемента 2 и выведены на клемму 13.

Термоэлектродные провода 8, 9 алундированы.

После укладки термоэлектродных проводов отверстие 14 в водоохлаждаемом стержне заливают термоцементом, или эпоксидной смолой, или клеем К-300.

Медный корпус 15 спаян серебром с хромелевым кольцом 16 той же толщины, что и эталонный элемент 2 и ограничительной втулкой 17 из меди, выполненной с теми же соотношениями площадей, что и тепловоспринимающая пластина 1. Полость 18 заполнена мягкой набивкой (нитью КН-4).

Датчик работает следующим образом.

Тепло, поступающее через торцовую поверхность тепловоспринимающей пластины 1, проходит эталонный элемент 2, водоохлаждаемый стержень 3, а тепло, поступающее через торцовую поверхность ограничительной втулки 17, хромелевое кольцо 16, корпус 15, воспринимается охлаждающей жидкостью, которая,. поступая через патрубок 5 и затем через отверстия в водоохлаждаемом стержне

3, охлаждает последний и сливается из патрубка 6.

Так как условия охлаждения, толщина эталонного элемента 2 и кольца 16 одинаковые и, кроме этого, отношение торцовой площади тепловоспринимающей пластины 1 к площади эталонного элемента 2 и отношение торцовой площади ограничительной втулки

17 к площади кольца 16 одни и те же, то градиент температур по измерительному элементу и экрану будет один и тот же, что сократит почти до нуля приток или отток тепла к измерительному элементу.

Термо-э.д.с., возникающие на гранях эталонного элемента, снимаются с клемм 10 и

12 (At), а на поверхности эталонного элемента — со стороны газа с клемм 10 и 13 (1,) и регистрируются вторичным прибором.

По измеренному перепаду температур на эталонном элементе тепловой поток рассчитывают по зависимости:

Х

15 д= — М, б где Х вЂ” среднее значение коэффициента теплопроводности материала эталонного элемента, взятое по средней температуре

20 р = tw, — 1Л t> о — толщина эталонного элемента.

Предмет изобретения

25 Датчик теплового потока, содержащий водоохлаждаемый корпус с эталонным элементом, заключенным между тепловоспринимающей пластиной и водоохлаждаемым стержнем, образующим с ними дифферен30 циальную термопару, и окруженным охлаждаемым экраном, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения чувствительности, тепловоспринимающая пластина выполнена в виде тела вращения переменного сечения, 35 например параболоида, сопряженного меньшим основанием с цилиндрическим участком длиной, равной 0,2 †: 1,0 диаметра эталонного элемента, причем отношение площадей торцовых поверхностей, соприкасающихся с ис40 следуемым газом и эталонным элементом, равно 1,2 —:10.