Устройство для градуировки скважинных термопреобразователей

О П И С А Н И Е (1 ц 983667ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУво лвлак хзобретеннй в отхрытвв.Лв изобретени Всесоюзный научи довательский инстофизнки(71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИТЕРМОПРЕОБРАЗО КИ СКВАЖИННЫЕЛЕ Й я 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 темпера турного 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 материала11.Недостатком такого решения является увеличение времени стабилизации заданной температуры, поскольку введение теплоизоляционной прокладки между экраном и корпусом электропечи увеличивает термическое сопротивление между ними, что увеличивает время установления ре гулярного теплового режима и, в частности, время установления стационарного теплового режима. Наиболее близким техническим рейением к изобретению является электро- печь, содержащая центральный длииный полый цилиндр из красной меди и короткие медные экранные цилиндры, установленные у.торцов центрального цилиндра через теплоизолирующие шайбы из пеношамота. Все три цилиндра плотно посажв ны на алундовую толстостенную трубу.На поверхности медных цилиндров намотаны нагреватели. В телах экранных и центрального цилиндров установлены тер мола ры2 ).Недостатком этой электропечи являетстакже значительное время стабилизации заданнойтемпературы,посколькутеплоизолнруюшне шайбы задерживают процесс пере-ч распределения температуры между центральным и экранными цилиндрами после фор 20сированного разогрева или охлаждения.При этом применение теплоизоляцион- ных шайб между центральным и экранными цилиндрами позволяет получить значительную разность температур дД(порядка3 08 М 10 К) при весьма незначительных тепловых потоках между центральным и экранными цилиндрами, вызываюшими весьма незначительный градиент температуры в центральном цилиндре (порядка 10 К/М), 5 т.е. при высокой однородности температурного поля в центральном цилиндре. Эта разность температур легко обнаруживается обычной термопарой, что позво ляет произвести регулирование мощности П) экранных нагревателей по выходному сиг калу дифференциальной термопары, спаи которой размешены в центральном и экран. иом цилиндрах.15 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 регулирующей 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 централь 35 ным и экранными цилиндрами позволяет резко (в 2-3 раза) уменьшить время установления регулярного теплового режима в электропечи и время стабилизации заданной температуры, поскольку40 в этом случае в несколько раэ уменьшается термическое сопротивление между краями (экранными цилиндрами) электропечи и ее центральной частью,Таким образом, применение теплоизо-.45 лирующих прокладок между центральным . и экранными цилиндрами, упрошая систему регулирования мошности нагревателей и повышая однородность температуркого поля в электропечи, приводит к увеличе 50 нию времени стабилизации температуры в электропечи. Цель изобретения сокрашение времени стабилизации заданной температуры в электропечи, не приводящее к необходи мости повышения чувствительности измерительной аппаратуры, и уменьшение градиента температур в рабочей камере. Поставленная цель достигается тем,что устройство для градуировки скважин"ных термопреобразователей, содержащеежестко закрепленный на образующей рабочую камеру трубе центральный цилиндрс равномерно размешенным на нем нагревателем и два экранных цилиндра установленные на противоположных торцахцентрального 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 перемещения.На внутренних поверхностяк экранныхи пентрального полого цилиндров, прилегающих к их смежным торцам, выполненыпазы,Каждый из приводов экранного цилиндра выполнен в виде подпружиненноговинта, установленного в экранном цилиндре.Посадка экранных цилиндров с возможностью скольжения их по трубе позволяетуменьшать путем прижатия экранногоцилиндра к центральному термическоесопротивление между центральным и экранным цилиндром в процессе формированного разогрева (охлаждения) и в процессе выравнивания температурного поляв электропечи, что приводит к уменьшению времени стабилизации температурыв электропечи. Кроме того, возможностьскольжения экранных цилиндров по трубепозволяет путем создания зазоров междуторцами экранного и центрального цилиндров увеличить термическое сопрстивление между центральным и экранным цилиндром в процессе поддержания заданной температуры, что упро,щает измерительную аппаратуру (сохраняет положительный эффект известногоустройства).Пазы на внутренней поверхности экранных цилиндров, обеспечивающие зазормежду экранным цилиндром и трубой состороны торца центрального цилиндра,позволяют дополнительно увеличить термическое сопротивление между центральным и экранными цилиндрами, в особенности при применении прочной трубы изметаллического сплава, что позволяетдобиться большей однородности температурного поля в электропечи.На чертеже изображено устройство дляградуировки скважинных термопреобразователей, общий вид,5 ММУстройство содержит центральный цилиндр 1 из мягкого алюминиевого сплава,посаженный плотно на трубу 2 из сталиХ 1 8 Н 10 Т, образующую рабочую камеруи два экранных цилиндра 3 иэ мягкогоалюминиевого сплава, также посаженныхна трубу 2 у торцов центрального цилиндра 1. На центральный цилиндр 1 равномерно намотан.нагреватель 4 через слойэлектроизоляции из слюды, на экранные 10цилиндры 3 - нагреватели б. В телахэкранных и центрального цилиндров размещены спаи дифференциальных термопар 6.Экранные цилиндры 3 посажены на трубу 2по скользящей посадке,что позволяет регупировать положение цилиндров 3 относитель"чо цилиндра 1Части внутренних поверхностей экранного цилиндра 3 и центрального цилиндра1, прилегающие к:их смежным торцам,имеют пазы 7 и 8, увеличивающие термическое сопротивление между цилиндрами3 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 центральногоцилиндра 1, и винта 10, ввинчиваемогов тело цилиндра 3 для отжатия торцацилиндра 3 от торца цилиндра 1 .30Внутренняя полость трубы 2 заполнена кремнийорганической жидкостью 1 1,либо порошком из теплопроводного материала.Дифференциальные термопары 6 поэво 35ляют определить разности температурмежду каждым иэ цилиндров 3 и цилиндром 1.Во время форсированного разогрева(охлаждения) устройство при переходе от. 4 Оодного заданного значения температуры кдругому винты 10 отвинчивают, чтобы ихконцы вошли в тело цилиндров 3. Пружинами 8 цилиндры 3 прижимаются к цилиндру 1, При этом цилиндры 1 и 3 с45трубой 2 разогреваются (охлаждаются)практически как монолитное тело, благодаря чему неоднородность температурного поля по длине электропечи уменьшается. После достижения заданного значениятемпературы устанавлИвают такое напря50жение питания нагревателей 4 и 5, прикотором разность тепловыделений равнамощности тепловых потерь, При этом втечение некоторого времени происходитуменьшение линейной и радиальной неодно родности температурного поля в системе,состоящей из цилиндров 1 и 3 и трубы 2.При этом благодаря малому термической 6му сопротивлению между цилиндрами 1 и3 выравнивание температуры по длинеэлектропечи происходит в 2-3 раза быстрее, чем в системе, в которой междуцилиндрами 1 и 3 имеются теплоиэоляционные шайбы (,прокладки).После выравнивания температуры вэлектропечи (через 10-15 мин послеокончания форсированного разогрева),ввинчивая винты 10 в тело цилиндров 3,отводят цилиндры 3 от цилиндров 1 нарасстояние 2-5 мм. При этом между щвлицдрами 1 и 3 образуется воздушный зазор с эффективной электроцроводностьюв 100-1000 раз меньше теплопроводностиматериала цилиндров 1 и 3, что приводитк резкому возрастанию термического сопротивления между цилиндрами 1 и 3.Поэтому даже весьма малый осевой тепловой поток в цилиндре 1 порядка 2040 Вт/м, приводящий к возникновениюосевого градиента температуры в цилиндре 1 не более 0,1-0,2 КУМ легко обнару-живается по выходному сигналу дифференциальной термопары 6, спаи которой подключены к цилиндрам 1 и 3; посколькуразность температур между цилиндрами1 и 3 составит при этом около 3-6 К.В режиме термостатирования, используятермопару 6 как нуль-орган системы регулирования мощности нагревателей 5,поддсрживают температуры цилиндров 3равной температуре цилиндра 1 . Прй этомвоздушный зазор между торцами цилиндров 1 и 3 эквивалентен увеличению чувствительности измерительной аппаратуры.в 30-100 раз,Часть теплового потока между цилиндрами 1 и 3 проходит по трубе 2. Уменьшение шунтирующего действия трубы 2достигается пазами 7 и 8. При этомувеличивается длина пути теплового потока между цилиндрами 1 и 3 по трубе 2.Введение пазов 7 и 8 эквивалентноувеличению термического сопротивлениятепловому потоку между цилиндрами 1 и3 по трубе 2 примерно в 10 раз.Для нормальной работоспособности устройства непараллельность смежных плоских торцов цилиндров 1 и 3 не должнапревышать 0,02 мм, а шероховатость ихне более 20 мкм., Боковая поверхность цилиндра 1 должна. быть равномерно и полностью покрыта обмоткой нагревателя. Длина торцовыхзон, не покрытых обмоткой, не должнапревышать 10 мм.Предлагаемое устройство позволяетуменьшить время стабилизации заданнойтемпературы 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 рабечей зоне, ограниченной длиной цилиндра 1, имеет монотонный характер с линейной самметричной зависимостью градиента температуры относительно среднего сече вж щщиндра 1.Экономил рабочего времени при числе проверяемых точек о6 в расчете на одну проверку составит 3-5 ч.Кроме того, за счет сокращения вре меии проверки и градуировки уменьшается расход электроэнергии для питания элект.ропечи.20Формула изобретения1. Устройство для градуировки скважин их термоцреобразователей, содержащее жестко закрепленный на образующей рабочую камеру трубе центральный цилиндр с равномерно размещенным на нем нагревателем и два экранных цилиндра, установленные на противоположных торцах 67 8центрального цилиндра, снабженные нагревателями, и датчики температуры, размещенные в теле экранных и центральных цилиндров, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью сокращения временистабилизации заданной температуры, экранные цилиндры установлены на трубе свозможностью скольжения по ее поверхности и снабжены приводами для их перемещения.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а кщ 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 видеподпружиненного винта, установленногов экранном цилиндре.Источники информацй,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР155972, кл. 605 В 23/19, 1963.2, Технология и организация производства. Сборник, Киев, 1972,3,с, 113-114 (прототип),ТиражГосударственделам изобреМосква Ж 14 свое СССтий ого комитета тений и открь 35, Раушская 11303 у де Филиал ПЛП Патент, г. Ужгород, ул. Прое 4 Составитель, Н. МирнаяРедактор А, Козориз Техред Ж.Кастелевнч Коррект