Датчик температуры и способ его изготовления

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН На 01 К 7 ТЕЛЬСТВ АВТОРСН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕИИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова(57) 1. Датчик температуры, содержащий коаксиально расположенные метал"лическую оболочку и цилиндрическийэлектрод с размещенным между ними поликристаллическим термочувствительным материалом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышеЯО 1024748 А ния термочувствительности, снижения инерционности и упрощенияустройсзва, в качестве поликристаллического термочувствительного материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем отношение внутреннего диаметра металлической оболочки к диаметру цилиндрического электрода составляет 2-2,5, а отношение высоты рабочего слоя Поликристаллического термочувствительного материала к его диаметру - 0,5-2.2.Способ изготовления датчика температуры путем размещения поликристаллического термочувствительного матери- ала между коаксиально расположенными металлической оболочкойи цилиндричес-Я кнм электродом,о т л и ч а ю щ и й - с я тем,что поликристаллы термочувствительного материала Фракции 0,01" 0,3 мм после размещения между металлической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию Я под давлением 100-300 МПа.Изобротение относится к техникеИзмерения, температуры и может бытьиспользовано для измерения температу"ры в атмосферах хлора и брома, напредприятиях галургического профиля.известны датчики температуры, в 5которых в качестне термочувстнительного материала использованы оксидыпереходных металлов СиО, М 3.0,. МпО (13 .Известен споооб изготовления датчиков температуры в виде прессованЙых и спеченных таблеток, бусинок идругих форм (1.Такие датчики могут быть использоВаны в ограниченном интервале темпе" 15ратур (до 450 ОС) и обладают сравнительно невысокой термочувствитель-.ностью (коэффициент термочувствительности 7000-11000 К).Наиболев близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемо"му результату является датчик температуры,содержащий коаксиальнорасположенныв металлическую оболочку и ци",линдрический электрод с размещенныммежду ними .поликристалличвским термочувствительным материалом, в качест"ве которого использован А 203 (2).Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемо"му результату является способ изго"товления датчика температуры путемразмещения поликристаллического тврмочунстнительного материала междукоаксиально расположенными металли"ческой оболочкой и цилиндрическимэлектродом игерметизации оксидногонаполнителя от окружающей атмосферы (21,Герметизация оксидных наполнителей от окружающей среды усложняет 40конструкцию датчика, вызывает наличие градиента температур между наполнителем датчика и Окружающей средой,что увеличивает время нагрева датчи"ка, т.е. повышает вго инерционность. 45Кроме того, известная конструкция непригодна для эксплуатации н атмосферах хлора и брОма из"за нэаимодейотвия герметизирующих материалов метал"лической арматуры и защитного покры"тия оболочки с галогенами. Целью изобретения является повышение термочувствительнобти, снижение инерционности и упрощение устройства.Поставленная цельдостигается тем,55 что.н датчике температуры, содержащем коаксиально расположенные металлическую оболочку и циЛиндричеснкий электрод с размещенным между ни" ми поликристаллическим термочувстви тельным материалом, в качестве поликристаллического термочувствительно" го материала использован трехвалентный безводный хлорид иридия, причем от" ношение внутреннего диаметра металли-. 65 ческой оболочки к диаметру цилиндри" ческого электрода составляет 2"2,5,а отношение высоты рабочегослоя поли кристаллического термочувстнительного материала к его диаметру - 0,5-2.Кроме того, согласно способу изготовления.датчика температуры пуюем размещения поликристаллического тер" мочувствительного материала между коаксиально расположенными металли" ческой оболочкой и цилиндрическим электродом, поликристаллы термочувствительного материала Фракции 0:,01- 0,3 мм после размещения между метал лической оболочкой и цилиндрическим электродом подвергают прессованию под данлением 100-300 МПа. На чертеже изображена схема датчи"ка,Датчик содержит коаксиально распо"ложенные металлическую. оболочку 1,цилиндрический электрод 2, между которыми размещен поликристаллическойтермочувстнительный материал - поликристаллы трехвалентного безводногохлорида иридия .3, имеющие грануломек-,рический состав в интервале0,3-0,01 мм, чтообеспечивает оптимальную степень пористости 0,6,Металлические конструкции датчикамогут быть выполнены из иридия илижаростойких металлов или сплавов,.покрытых иридием, Кроме иридия могутбытЬ использонанй титан или тантал.При измерениях н осушенных атмосферах хлора или брома металлическиеконструкции выполняются из.нержавеющей стали.На внешней стороне металлическаяоболочка 1 и цилиндрический элект"род 2 на одном из концов могут. иметьрезьбу.Коаксиальная форма датчика и наличие резьбы позволяют осуществлятьего крепление путем ввинчивания внешней оболочки в стенки реакторов, тру"бопроводон и другую аппаратуру, а наличие резьбы на электроде позволяетосуществлять с ним жесткий механичес-кий контакт, прямой контроль температуры и регулирование процессов в га-лургических производствах с меньшейинерционностью и большей точностью,:повысить на порядок точность измерений и упростить спосЬб изготовлениядатчика.Трехвалентный безводный хлоридиридия сохраняет неизменными электро"физические характеристики и, в пер- .вую очередь, температурную зависимость удельного объемного сопротивления н интернале температур 77-773 Кв атмосферах хлора, брома, а такжевоздуха, тем самым отпадает необходи"мость герметизации датчика.Поликристаллы трехналентного безводного хлорида иридия подвергаются. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП еПатентф, г,ужгород, ул.Проектная, .4 холодному прессованию для предотвращения изменения химического состава,которое наблюдается в случае горяче"го прессования, а следовательно, иэлектрофизических характеристик поверхности поликристаллов в местахконтакта между отдельными кристалликами.,ИНтервал, прессования 100-300 МПа .обусловлен механической прочностьюзапрессованных иавесок; при давлении 10прессования менее 100 МПа в запрессовках при эксплуатации возникаюттрещины.или меняется расположениецентрального электрода, а при .давле". нии прессования более 300 МПа происходит деформирование поверхностикристаллов в местах соприкосновения,которое приводит к изменению концентрации электрически активных дефектови электропроэодности датчика. Крометого, интервал прессовения 100-.300 МПа обеспечивает степень пористости 0,6, что создает одинаковоепарциальное давление галогенов иливоздуха во всех точках запрвссовкии.способствует однородности электри"ческих свойств прессованных поликристаллов по сечению,При увеличении отношения внутреннего диаметра металлической оболочкик диаметру цилиндрического электродаи высоты таблетки в запрессовке возникают значительные температурныеградиенты между электродом и оболоч" кой и по объему запрессовки, что снйжает точность измерения, приводит к существованию областей с уменьшенны" ми значениями парциального давления хлора или брома и ухудшает воспроиэводимость результатов.Измерение температуры осуществляется замером электросопротивлвния между электродом и оболочкой, по ве" личине которого определяется абсолютная величина температуры.Коэффициент температурной чувствй" тельности такого датчика в интервале 293"673 К находится в пределах 15000- 285000 Й на базовом объекте - 7000- 11000 К,что обеспечивает точность измерений до 0,001 Г с использованием приборов класса точности 0,1.Испытания показали стабильность результатов при длительной эксплуатации датчика в интервале 77723 К- до 1000 ч в атмосфере хлора без су" щественных изменений электрических параметров датчика, в то время как ресурс работы датчика еа основе А 10 " базового объекта - составил .не более 24-30 ч.Таким образом, предложенный дат.чик температуры и способ вго изготовления позволяют проводить измерения в агрессивных средах брома и хлора, ,повысить термочувствитвльность более чвм в два раза, а также упростить конструкцию датчика температуры.