Термоперетворювач опору

1. Термопреобразователь сопротивления, содержащий корпус с арматурой, в которой в загерметизированной с одного конца защитной оболочке с термопроводящим заполните лем размещен чувствительный элемент в виде бескаркасной петлевой обмотки, отличающийся тем, что оболочка изогнута в ви де петли, оба конца которой жестко закреплены на теплоэлектроизоляционной шайбе, которая герметично установлена в корпусе. 2. Термопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что один конец защитной оболочки жестко закреплен с внешней стороны шайбы, а второй конец пропущен через шайбу и жестко закреплен с двух ее сто рон. Зоя (13) 34484 (11) UA тельная часть защи щена металлическим ограждением с продольными прорезями. Термопреобразователь работает в среде глубинных сква жин при давлении до 40 МПа [2]. Такие признаки устройства, как металлический чехол с продольными прорезями (защитная арматура) и трубка (защитная оболочка) с заполните лем, в кото рой размещен чувствительный элемент, изготовленный в виде бескаркасной петлевой обмотки, совпадают с существенными признаками заявленного изобретения. Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является термопреобразователь сопротивления [3] который содержит корпус, арматуру и сое диняющую арматуру в виде втулки, на которую приварен один конец защитной оболочки в виде трубки из нержавеющей ста ли диаметром 1,6 мм с толщи ной стенки 0,3 мм. Другой конец защитной оболочки загерметизирован. Защитная оболочка размещена в арматуре. Чувствительный элемент представляет собой бифи лярно намотанную обмотку из платиновой проволоки. Обмотка помещена в защитную обо лочку, которая заполнена теплопроводящей пастой. Втулка – соединяющая арматура, предназначена для соединения обмотки, защитной оболочки, в которой она установлена, арматура, формирования вводов и обеспечения герметичной полости чувствительного элемента. Указанный термопреобразователь сопротивления, выбранный в качестве прототипа, обладает (19) Изобретение относится к измерению температуры жидкой среды контактным способом, в частности для быстроменяющи хся температур морской воды, и может быть использовано, в том числе, для измерения температуры жидкостей, нахо дящи хся под высоким давлением (до 60 МПа). Известен термопреобразователь сопротивления ТСП-7115, предназначенный для измерения температуры морской воды, состоящий из металлической защи тной арматуры, в кото рой размещен чувствительный элемент, состоящий из шестиканаловой керамической трубки, в каналах которой размещены однорядные катушки из эмалированной платиновой проволоки. Полость размещения катушек заполнена порошком из окиси алюминия. Торцы керамической трубки гермети зированы эпоксидным компаундом [1]. Такие признаки устройства, как металлическая защитная арматура, в которой размещен чувствительный элемент, а также размеще ние чувствительного элемента в полости трубки (защитной оболочке) с заполните лем, совпадают с существенными признаками изобретения. Известен также термопреобразователь сопротивления типа ЭТС-2У для измерения температуры в глубинных скважинах, состоящий из чувствительного элемента, изготовленного в виде бескаркасной петлевой обмотки из медной эмалированной проволоки диаметром 0,03 мм, который помещен в медную трубку. Тр убка заполнена обезвоженным трансформаторным маслом. Чувстви C2 _______________________ 34484 следующими признаками, совпадающи ми с существенными признаками заявленного устройства: корпус с арматурой, в которой в загерметизированной с одного конца защитной оболочке (трубке) с термопроводящим заполнителем размещен чувствительный элемент в ви де бескаркасной петлевой обмотки. Недостатком прототипа, как и всех других известных средств того же назначения, является следующее. В этих устройствах тр убка (защитная оболочка), в кото рой расположен чувствительный элемент, непосредственно контактирует с защитной арматурой, а та, в свою очередь, – с корпусом термопреобразователя, который устанавливается в измерительном приборе. Поскольку все эле менты выполнены из металла, т. е. хорошо проводяще го тепло материала, то образуется "тепловой мостик": чувствительный элемент – корпус измерительного прибора, что влияет на погрешность измерений температуры окружающей среды вблизи датчика. Фактически термопреобразователь воспринимает температуру окружающей среды и температуру корпуса прибора, куда он установлен. И, соответственно, для измерения температуры окружающей среды с минимальной погрешностью необхо димо, чтобы корпус прибора, куда установлен термопреобразователь, принял температуру окружающей среды, что практически невозможно, когда речь идет о чувствительности и точности в ты сячные доли градуса Цельсия. Т.е. проблема снижения динамической погрешности при измерении температуры решается не в полной мере, т.к. корпус измерительного прибора, в котором установлен термопреобразователь, и арматура термопреобразователя имеют свою изначальную температуру, отличающуюся от измеряемой среды, а это влияет на динамическую погрешность термопреобразователя. В основу изобретения поставлено решение задачи создания термопреобразователя сопротивления, в котором путем исключения теплопередачи между чувствительным элементом и другими деталями термопреобразователя обеспечивается измерение температуры только окружающей чувствительный элемент среды (например, морской воды) без влияния на результаты измерений собственных температур эле ментов, составляющих устройство, и температуры измерительного прибора. Указанный технический результат позволяет снизить динамическую погрешность при измерениях и таким образом повысить точность измерений. Поставленная задача решается тем, что в термопреобразователе сопротивления, содержащем корпус с арматурой, в которой в загерметизированной с одного конца защитной оболочке с термопроводящим заполнителем размещен чувствительный элемент в виде бескаркасной петлевой обмотки, согласно изобретению оболочка изогнута в ви де петли, оба конца которой жестко закреплены на теплоэлектроизоляционной шайбе, кото рая герметично установлена в корпусе. При этом один конец защитной оболочки жестко закреплен с внешней стороны шайбы, а второй конец пропущен через шайбу и жестко закреплен с двух ее сторон. Отличия заявленного термопреобразователя сопротивления относятся к особенностям выполнения чувствительного элемента и его взаимосвязи с другими элементами конструкции, а именно. Во-первых, защитная оболочка с термопроводящим заполните лем, в котором размещена бескаркасная петлевая обмотка, изогнута в ви де петли. Следующее отличие заключается в дополнении термопреобразователя теплоэлектроизоляционной шайбой, которая установлена в корпусе герметично и на кото рой жестко закреплены оба конца защитной оболочки. Указанную со вокупность известных и отличительных признаков заявленного изобрете ния обеспечивает появление нового технического свойства – исключается фактор теплового контакта чувствительного элемента с другими элементами измерительного средства. Названное новое техническое свойство проявляется в условиях измерений быстроменяющихся на малые величины (тысячные доли градуса Цельсия) температур окружающей среды, например измерение температуры морской воды на ходу судна. Характеризуется оно тем, что устраняется влияние на результа ты измерений собственных температур эле ментов конструкции измерительного средства. Так, в заявленном преобразователе чувствительный элемент контакти рует только с окружающей средой, температура кото рой измеряется, и теплоэлектроизоляционным элементом конструкции термопреобразователя, в отличие от прототипа, чувстви тельный элемент которого имеет тепловой контакт – "тепловой мостик" – с металлическими деталями – защитным чехлом, соединяющей арматурой, корпусом термопреобразователя и, соответственно, корпусом измерительного прибора, в который входит термопреобразователь. Т. е. на чувствительный элемент устройства-прото типа воздействуют не только температура измеряемой среды, но и собственные температуры элементов конструкции измерительного средства, которые обусловливаются законами теплопередачи. Устранение фактора влияния на результаты измерений собственных температур эле ментов измерительного средства обусловливает дости жение технического результата – обеспечивается измерение температуры только окружающей чувствительный элемент среды, что позволяет решить задачу по вышения точности измерений. Ни в одном из обнаруженных заявителем при поиске известных решений не выявлено свойство, состоящее в исключении фактора влияния на результаты измерений собственных температур элементов конструкции измерительного средства. Сведений о том, как устранить динамические погрешности, привносимые в результа ты измерений влиянием указанных собственных температур, в уровне техники нет. Следовательно, не установлена известность отличительных признаков с известностью влияния их на дости гаемый технический результат. Выполнение защитной оболочки в виде петли обеспечивает достижение дополнительного 2 34484 технического результата – повышение прочности чувствительного элемента и уменьшение габаритов тер мопреобразователя. Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображен термопреобразователь сопротивления, состоящий из корпуса 1, чувствительного элемента 2, выполненного из медного провода ти па ПЭВ-1-0,02, уложенного вместе с теплопроводной пастой в медную трубку 3 диаметром 0,5 мм. В качестве заполнителя трубки может быть использована, например, теплопроводящая паста на основе порошка окиси алюминия и силиконового масла. Один конец трубки 3 пройдет через отверстие шайбы 4, выполненной из фольгированного стеклотекстолита, и припаян к ней с обеих сторон, а второй конец изогнут и припаян к шайбе с внешней стороны. Края шайбы 4, соприкасающиеся с корпусом 1, освобождены от фольги, т.е. отсутствуе т соприкосновение металла чувствительного элемента 2 и трубки 3 с корпусом 1, что разрушает "тепловой мостик" между корпусом термопреобразователя и чувстви тельным элементом. термопреобразователь гермети зируется резиновыми кольцами круглого сечения. При работе термопреобразователя на результаты измерений не влияют собственные температуры корпуса и арматуры термопреобразователя, а также измерительного прибора, в который вхо дит термопреобразователь сопротивления. Снижение динамической погрешности при измерениях позволяет отказаться от использования драгметаллов (в прототипе, в частности, использована платиновая проволока в качестве обмотки) без снижения точности измерений. Устройство работает следующим образом. Набегающий поток жидкости, в которую помещен термопреобразователь, воздействуе т своей температурой на защитную оболочку в ви де трубки, в которой размещен теплопроводящий заполнитель, и чувствительный элемент. Действие температуры на чувствительный элемент приводит к изменению его сопротивления, что и фиксируется измерительными приборами, которые измеряют сопротивление с высокой точностью. Выполнение чувствительного элемента в виде петли позволяет уменьшить длину термопреобразовате ля на 1/3, так длина его составляет 65 мм при посадочном диаметре 11 мм. При этом уве личивается прочность чувствительного элемента и не требуются дополнительные детали крепления конца чувствительного эле мента. Термопреобразователь сопротивления изготовлен и опробован в гидрофи зических исследованиях Морским гидрофи зическим институтом НАН Украины (г. Севастополь). С внутренней стороны к фольге шайбы 4 припаяны прово да обмотки чувствительного элемента и выходные провода. Внутренняя полость корпуса 1 и наружная поверхность шайбы 4 вместе с медной трубкой 3 залиты электроизоляционным, непроводящим тепло, водостойким компаундом 5. Незатвердевший компаунд изнутри корпуса 1 фиксируется втулкой 6. К корпусу 1 припаяна защитная арматура 7. В измерительном приборе 3 34484 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4