Зонд для измерения температуры среды с малым коэффициентом теплопроводности

(19) 111 М 59 001 К 1 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ММ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71)Агрофизический научно-исследовательский институт Всесоюзной орденаЛенина академии сельскохозяйственных наук им. В,И.Ленина(56) 1. Датчики для измерения температуры в промышленности, Под ред.Самсонова Г. В.; Киев, . фНаукова думка"1972, с.182.2. Чудновский А.Ф Шлимович Б.М.Полупроводниковые приборы в сельскомхрзяйстве. Л., "Наукаф, 1970, с. 89(прототип),(54) (57) ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ С МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, содержащий т ермо" чувствительный элемент, расположенный в металлической гильзе, отделенной от несущего тела штанги теплоизо. лятором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения инерционности измерений, теплоизолятор выполненв виде металлических секций, соединенных между собой теплоизоляционными слоями, причем величина теплового сопротивления теплоизоляционных слоев в 10-50 раэ больше теплового сопротивления металлическихсекций.Изобретение относится к техникеизмерения температур в сыпучих средах с малым коэффициентом теплопроводности, например зерна, хлопка,торфа, угля, и может использоватьсяв сельском хозяйстве и промышленнос ти.Известны устройства для измерениятемпературы, содержащие термочувствительный элемент, расположенный в массивном защитном кожухе 1). 10Время измерения температуры в сухом зерне такими датчиками составляет в среднем 2-3 ч.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому 15результату является зонд для измерения температуры среды с малой теплопроводностью, содержащий термочувствительный элемент, помещенный в латунную трубку, отделенную от несущего тела штанги теплоизолятором извинипласта 2,Данная конструкция не позволяетполучать время измерения температурыменьше 8-10 мин для зерна в мешках,а в насыпных 15-20 мин при точностиизмерений в 1 С,Целью изобретения является уменьшение инерционности измерений.Цель достигается тем, что в зондедля измерения температуры среды смалым коэффициентом теплопроводности,содержащем термочувствительный элемент, расположенный в металлическойгильзе, отделенной от несущего телаштанги теплоизолягором, теплоизолятор выполнен в виде металлическихсекций, соединенных межцу собойтеплоизоляционными слоями, причемвеличина теплового сопротивлениятеплоизоляционных слоев в 10-50 раз 40больше теплового сопротивления металлических секций,На фиг, 1 показаны конструкциидатчиков с постоянным (я) и меняющимся (Б) диаметром сечения; на фиг. 2- 45кривые установления температуры датчиков с секционированием гильзы ибез секционирования; на фиг. 3 - кривые расположения температуры по длинедатчика с постоянным диаметром сечения в моменты времени, приведенныена Фиг. 2; на Фиг, 4 - конструкцияустройства с применением защитнойарматуры, теплоизолированной от штанги; на фиг, 5 - кривые установлениятемпературы термометрических устройств с теплоизолированной от штанги защитной арматурой и не теплоизолированной.Термочувствительный элемент 1 60укрепляется внутри тонкостенной металлической гильзы 2. Между штангой 3 и гильзой 2 установлены металлические секции 4 и 5, теплоизолированные меж,ду собой теплоизоляционным слоем 6 65 Теплоизолчционные слои 7 и 8 изолируют соответственно штангу от металлических секций и металлические секции от гильзы. Провода 9 служат для под- ключения термочувствительного элемента 1 к схеме.После введения датчика в измеряемую среду, имеющую более высоКую температуру, начинает нагреваться штанга 3, металлические секции 4 и 5, гильза 2, а через теплоизоляционные слои 6-8 и термочувствительный элемент 1. В первый момент времени температура гильзы и металлических секций увеличивается практически на одну величину, а температура слоев изоляции отстает от температуры металлических секций (Фиг. 3). Разница температуры металлических секций и штанги мала, поэтому тепловой поток между ними практически отсутствует. В последующие моменты времени(2,) тепловой поток от металлических секций к штанге возрастает. Перепад температуры по длине секции мал, скачок температуры будет наблюдаться только на слоях теплоизолятора через некоторый промежуток времени (ь), несмотря на то, что температура пЕрвой секции от штанги еще не достигнет температуры окружающей среды, температура гильзы и расположенной рядом секции уже не имеют существенной разницы температур между собой и средой. В этот момент может производиться измерение температуры.Величина теплового сопротивления изоляционных слоев должна быть в 10-50 раз больше теплового сопротивления металлических секций. Толщина теплоизоляционного слоя изменяется, у штанги 0,15 мм, между металлическими секциями - 0,1 мм и минимальна у гильзы - 0,05 мм. Толщина стенок металлических секций и гильзы лежит в пределах О, 08-. О, 2 мм при длине и диаметре соответственно 20-15 и 4 мм.Во многих случаях, например при введении зонда в насыпь, воспользоваться датчиком без охранной арматуры невозможно ввиду механической прочности или твердых включений в среде.Датчик 10 (фиг, 4) устанавливают з углубления специальной теплоиэоляционной втулки 11. Втулка имеет отверстие 12 для проводов и расширение 13 для установки датчика, а также три отверстия 14, расположенные радиально под углом 120 по оси втулки, для установки. защитной арматуры 15. Втулка механически крепится на конце штанги 16 с рукояткой 17. Защитная ,арматура расположена иэсоображений механической прочности и защитных свойств на расстоянии 5-10 мм от датчика и имеет диаметр ножа 2,5-3,5 мм. Тепловой поток от защитной арматурыВд ЛУ М ск изменяет температуру окружающейсреды в непосредственной близости, атакже вокруг датчика тем больше, чембольше запас тепла, вносимый ею извне. Теплоиэоляция защитной арматурыот штанги снижает ее тепловой запаси исключает дополнительный оттоктепла от штанги в арматуру. Тем самым, среда в точке измерения отдаетбольшую часть тепла датчику, а незащитной арматуре, до выравниваниятемператур датчика и среды. И, как1 показано на фиг. 5, время иэмерениятемпературы зерна в насыпях зондом, снабженным защитной арматурой датчика, теплоизогированной от штанги, снижается с 15 и более до 1,5-2 мин 5 по сравнению с зондом, защитная арматура которого не теплоизолирована от штанги. Предлагаемый зонд позволяет более О чем в 10 раз уменьшить время, затрачиваемое на измерение температуры,Ва 4/5 ПП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектна Ф 943/30 Тираж 823 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Жго комитета ССий и открытийаушская наб.,