Пристрій для вимірювань температури розплавів

1. Устройство для измерений температуры расплавов, включающее разъем и сменный термоэлектрический пакет с термоэлектрическим термометром, контактами и огнеупорной защитной арматурой, отл и ч а ю щ е е с я тем, что сменный термоэлектрический пакет устройства снабжен герметично уплотненным в цельном, литом из огнеупорной массы, и заканчивающемся фланцем, корпусе огнеупорным защитным наконечником, электроизолирующей трубкой и термоэлектродами с изотермично размещенными контактами; причем размещенная в корпусе пакета часть штыревых контактов имеет заглубленный большой и малый, выходящий к поверхности торца корпуса и соединенный с термоэлектродами изгибы, а штыри контактов введены в размещенные под углом матрицы ответной части разъема, при этом компенсационные провода зачеканены во фланца матриц, выходящих на торцевую, контактирующую со сменным пакетом, поверхность электроизолирующей втулки, а корпус ответной части разъема выполнен из двух тонкостенных металлических труб, кольцевой зазор между которыми заполнен огнеупорным материалом с низкой тепло- и температуропроводностью, причем диаметры внутренней и внешней труб равны диаметром корпуса и фланца сменного пакета, а их длина должна быть равна сумме длин корпуса сменного пакета и электроизолирующей втулки. 2. Устройство по п. І . о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при использовании термоэлектродов из окисляющихся неблагородных металлов и их сплавов огнеупорный защитный наконечник заполнен огнеупорной массой и материалом с развитой поверхностью и интенсивно окисляющимся при повышенных температурах. Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для периодических измерений температуры расплавов в металлургическом, литейном и других производствах. Основными элементами устройств для измерений температуры расплавов методом погружения являются термоэлектрические сменные пакеты и разъемы, через которые электрический сигнал передается на измерительный прибор. Известен штепсельный разъем для термоэлектрических термометров погружения, С > О 14740 применяемых при плавке стали (заявка ФРГ N? 2815138, кл. G 01 К 7/02). Одним из элементов предлагаемой конструкции является контактное устройство из полиамида, в котором контактные площадки расположены 5 на разной высоте вдоль боковой цилиндрической поверхности контактного устройства. Принципиальным недостатком такой конструкции является неизотермичность контактов, поскольку при измерении темпе- 10 ратуры расплава методом погружения всегда имеется градиент температуры вдоль продольной оси разъема и сменного термоэлектрического пакета. Это приводит к повышению погрешности измерений. 15 Сложность конструкции разъема и наличие в нем деталей из пластических масс понижают его надежность, а случайные перегревы, возможные при проведении измерений температуры, могут приводить к выходу из 20 строя не только сменного пакета, но и самого разъема. Известен также термоэлектрический термометр погружения для измерения высоких температур жидкого металла (патент 25 США N 3791209 кл. G 01 К7/02, G 01 К1/14). e Его недостатками являются невозможность использования сменного термоэлектрического пакета для повторных измерений, а также относительная сложность конструк- 30 ция, что понижает его надежность и увеличивает трудозатраты при его изготовлении. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для измерения температуры 35 жидкого металла (патент ГДР № 218456, кл. G 01 К 13/12). Предлагаемое устройство состоит из U-образной кварцевой защитной трубки, в которой находится термоэлемент, пластмассовой вставки с цапфами, керами- 40 ческой и картонной гильз. U-образная трубка фиксируется в определенном положении внутри пластмассовой вставки с помощью специального крепления и огнеупорной массы, заливаемой в картонную гильзу. Все- 45 го такой сменный пакет содержит 13 различных элементов. Как и в одном из описанных выше аналогов в прототипе электрические контактные соединения двух концов проводов термопары разнесены вдоль боковой 50 цилиндрической поверхности пакета. Это автоматически делает их неизотермичными в процессе измерения в связи с появлением градиента температуры вдоль боковой поверхности пакета. Это вносит дополнитель- 55 ную погрешность в измерения. Наличие 13 составных элементов в конструкции пакета существенно усложняет его изготовление, повышает его себестоимость и понижает надежность изделия. Присутствие пластмассо вых деталей в конструкции пакета, как указывалось выше, может приводить к разрушению разъема, замена которого не предусматривается правилами эксплуатации устройств такого типа. В основу настоящего изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для измерения температуры жидкого металла путем упрощения его конструкции и использования функционально новых элементов. В результате реализации предлагаемого изобретения повысится надежность и точность измерений температуры, а также повысится долговечность изделия. Упрощение конструкции должно привести к уменьшению себестоимости изделия, а увеличение долговечности должно дать экономию материальных средств при его использовании. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения температуры жидкого металла, содержащем разъем и сменный термоэлектрический пакет с термоэлектрическим термометром, контактами и огнеупорной защитной арматурой, согласно изобретению сменный термоэлектрический пакет устройства снабжен герметично уплотненными в цельном, литом из огнеупорной массы и заканчивающемся фланцем, корпусе огнеупорным защитным наконечником, электроизолирующей трубкой и термоэлектродами с изотермично размещенными контактами; причем размещенная в корпусе пакета часть штыревых контактов имеет заглубленный большой и малый, выходящий к поверхности торца корпуса и соединенный с термоэлектродами изгибы, а штыри контактов введены в размещенные под углом матрицы ответной части разъема, при этом компенсационные провода зачеканены во фланцы матриц, выходящих на торцевую, контактирующую со сменным пакетом поверхность электроизолирующей втулки, а корпус ответной части разъема выполнен из двух тонкостенных металлических труб, кольцевой зазор между которыми заполнен огнеупорным материалом с низкой тепло- и температуропроводностью, причем диаметры внутренней и внешней труб равны диаметрам корпуса и фланца сменного пакета, а их длина должна быть равна сумме длин корпуса сменного пакета и электроизолирующей втулки. Кроме того, при использовании термоэлектродов из окисляющихся неблагородных металлов и сплавов огнеупорный защитный наконечник заполнен огнеупорной массой и материалом с развитой поверхностью, интенсивно окисляющимся при повышенных температурах. На чертеже изображен общий вид сменного пакета и соответствующего разъема в 14740 корпусе из двух тонкостенных стальных труб 1, кольцевой зазор между которыми заполнен каолиновой ватой 2. Рабочий спай термоэлектрического термометра 3 находится в защитном кварцевом наконечнике 4, кото- 5 рый герметично связан с цельным корпусом 5 из огнеупорной массы. В корпусе жестко фиксированы алундовая трубка 6 с изолированными каналами для термоэлектродов и металлические штыревые контакты 7. Фор- 10 ма и расположение металлических штырей позволяет сделать контактные соединения равноудаленными от нагреваемой при измерениях поверхности цельнолитого корпуса, что при измерениях температуры расплава 15 обеспечивает изотермичность этих соединений. Такая форма обеспечивает за счет большого изгиба штыревого контакта прочность конструкции, а за счет малого изгиба надежные изотермические электрические соеди- 20 нения термоэлектродов и штыревых контактов. Внутреннее пространство кварцевого наконечника заполнено смесью 8 из огнеупорной массы и материала, интенсивно поглощающего кислорода из остаточного 25 объема воздуха, находящегося в герметичном пространстве кварцевого наконечника. Это позволяет предотвратить интенсивное окисление термоэлектродов из неблагородных металлов и обеспечивает возможность 30 многократного использования сменного пакета. Окисление термоэлектродов в нашей конструкции исключается, поскольку в герметичном внутреннем пространстве кварцевого колпачка остается мало воздуха (он 35 вытеснен огнеупорной массой), а оставшийся кислород при нагревании в процессе измерения интенсивно поглощается например губчатым титаном. Это замедляет окисление самих термоэлектродов, выполненных на- 40 пример из сплавов ВР5 и ВР20. Втулка разъема 9, выполненная из электроизоляционного материала (фторопласт, текстолит и т. д.), закреплена в корпусе из тонкостенных труб{1), который выполняет теплозащитные 45 функции, предохраняя от нагревания боковую поверхность пакета при измерениях температуры расплавов. Матрицы трубки разъема 10 запрессованы во втулку 9. В верхнюю часть матриц зачеканены компенсаци- 50 онные провода 11, а нижние их части развальцованы. Матрицы расположены под некоторым углом к продольной оси пакета. Величина этого угла а зависит от материалов, используемых для изготовления шты- 55 рей и контактных матричных трубок. Для медных штырей диаметром 2 мм, использованных нами достаточным является угол а » 15°. Цель такого расположения контактных трубок состоит в том, что этим обеспечивается надежное механическое и электрическое сочленение пакета с разъемом. Это происходит за счет того, что при сочленении происходит пластическая деформация (изгиб) штырей, и обратное движение пакета возможно только при приложении нагрузки, превышающей силу трения в этом контактном соединении и достаточной для пластической деформации штырей. Необходимая жесткость всей конструкции пакета обеспечивается процессом сборки, который состоит в том, что смонтированная арматура пакета устанавливается в пресс-форму и заливается огнеупорной массой, после застывания которой пакет изымается из пресс-формы и считается готовым к использованию. Расположенные максимально близко к торцевым поверхностям пакета и втулки разъема контактные соединения обеспечивают изотермичность, необходимую для повышения точности измерений. Испытания показали надежность работы изготовленных пакетов. Предлагаемая конструкция разъема типа "ласточкина хвоста" обеспечивает хороший электрический контакт и необходимое силовое соединение пакета с разъемом. Изготовленные пакеты (типа ТВР 5/20) выдерживают не только однократные погружения в расплавленный металл, но и многократные. Так, при погружении в жидкий чугун на время 10 с, которое в данной конструкции необходимо для измерения (при глубине погружения до 70 мм), сменные пакеты выдерживают до 15 погружений. В то время, как известные решения с U-образной трубкой обеспечивают однократные погружения с картонными гильзами (преобразователи типа ТПР2075) или несколько погружений, но на глубину не более 32 мм (преобразователь типа ТВР 301-01). Использование предлагаемой конструкции сменного пакета существенно уменьшает количество составных элементов, что повышает его надежность и понижает себестоимость. Изотермичность контактов в предложенном устройстве повышает точность измерений. 14740 8 Упорядник Замовлення 4148 Техред М.Моргентал 11 Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101