патент
№ RU 2663277
МПК G01K7/02

Способ крепления термопар

Авторы:
Супрунов Евгений Степанович Гузаиров Артур Раилевич SUPRUNOV EVGENIJ STEPANOVICH
Все (6)
Номер заявки
2017112195
Дата подачи заявки
10.04.2017
Опубликовано
03.08.2018
Страна
RU
Дата приоритета
22.05.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
2
Реферат

Изобретение относится к области измерения температуры с использованием термопар, а именно к способам крепления термопар к объектам, подверженным деформациям вследствие линейных расширений при высоких температурах и вибрационным воздействиям, например к корпусам летательных аппаратов. Гибкий корпус термопары жестко крепят вблизи точки измерения к неподвижным окружающим конструкциям, в теле испытуемого объекта в точке измерения выполняют глухое отверстие с фаской и дренажным каналом для отвода горячего воздуха из глухой полости точки измерения, горячий спай термопары вводят в указанное глухое отверстие, при этом размеры глухого отверстия и корпуса термопары в зоне горячего спая должны одновременно обеспечивать их касание и возможность взаимного перемещения при воздействии высокой температуры, вибрации, ударных и линейных нагрузок, а также при каких-либо смещениях тела испытуемого объекта относительно места крепления термопары. Технический результат - обеспечение измерения температуры динамически подвижных объектов. 3 ил.

Формула изобретения

Способ крепления термопар путем их размещения в теле испытуемого объекта, характеризующегося температурными деформациями и воздействием вибрационных нагрузок, отличающийся тем, что гибкий корпус термопары жестко крепят вблизи точки измерения к неподвижным окружающим конструкциям, в теле испытуемого объекта в точке измерения выполняют глухое отверстие с фаской и дренажным каналом для отвода горячего воздуха из глухой полости точки измерения, горячий спай термопары вводят в указанное глухое отверстие, при этом размеры глухого отверстия и корпуса термопары в зоне горячего спая должны одновременно обеспечивать их касание и возможность взаимного перемещения при воздействии высокой температуры, вибрации, ударных и линейных нагрузок, а также при каких-либо смещениях тела испытуемого объекта относительно места крепления термопары.

Описание

Изобретение относится к области измерения температуры с использованием термопар, а именно к способам крепления термопар к объектам, подверженным деформациям вследствие линейных расширений при высоких температурах и вибрационным воздействиям, например, к корпусам летательных аппаратов.

Условия, которые необходимо соблюдать при измерении температуры подобных объектов, следующие:

- максимальный тепловой контакт горячего спая с образцом;

- сохранение целостности и прочности образца;

- сохранение целостности и электрических характеристик термопары в процессе измерений.

Требуемые условия для закрепления термопар достигаются двумя путями. Первый путь - это механическое прижатие термопары к поверхности образца [1. Авт. св. SU №49379, кл. G01K 7/02. Прибор для измерения температуры поверхностей / Брюханов Ф.С. (12.12.1935). Опубл. 31.08.1936 г.]. Такой способ не обеспечивает надежное контактирование горячего спая и испытуемого образца в широком диапазоне измеряемых температур. Возможно механическое повреждение термопары из-за соударений с испытуемым образцом при вибрации. При нарушении механического контакта термопары и испытуемого образца результаты измерений становятся недостоверными, резко увеличивается инерционность измерений. Второй путь - это вдавливание горячего спая термопары в расплавленный металл в точке измерений [2. Патент RU №2034246. МПК6 G01K 7/02. Способ крепления термопар / Мугалев А.П. (23.07.1982). Опубл. 30.04.1995]. Наряду с достоинствами метода - хороший контакт термопары и образца, хорошие метрологические характеристики - он не может использоваться для динамически подвижных объектов в связи с риском поломки термопар.

Известен способ крепления по авторскому свидетельству SU №180382 [3. Авт. св. SU №180382. МПК6 G01K. Способ установки термопары для контроля температуры продукта в процессе сублимационной сушки / Яушева Э.Ф., Камовников Б.П. (13.11.1965). Опубл. 21.03.1966. Бюл. №7.] По этому способу в образце выполняется отверстие, термопара вводится в тело испытуемого образца в отверстие и жестко фиксируется в таком положении. Такой способ, создавая механическую прочность крепления термопары к образцу, не обеспечивает надежность контактирования при деформациях образца вследствие линейных температурных расширений при высоких температурах и воздействии вибрации. Более того, при жестком креплении термопары к испытуемому объекту при перемещении объекта возможны повреждения термопары и невозможность выполнения измерений.

Известен способ крепления термопар путем их размещения в теле испытуемого объекта, характеризующегося температурными деформациями и воздействием вибрационных нагрузок, причем гибкий корпус термопары жестко крепят вблизи точки измерения к неподвижным окружающим конструкциям [4. CN 1936525 А. МПК6G01K 1/14, G01K 7/02, G01K 3/08. Carbon-fiber composite material highspeed air-craft rectifying cover surface transient temperature measuring apparatus (BEIJING AERONAUTICAL & SPACE U) 28.03.2007, описание с. 6, абз. 4-5, фиг. 1-3.]

В данном решении в теле испытуемого объекта в точке измерения отсутствует глухое отверстие с фаской и дренажным каналом для отвода горячего воздуха из глухой полости точки измерения, тем самым не обеспечено касание корпуса термопары и испытуемого объекта в процессе измерений.

Наиболее близкой к изобретению является методика температурных измерений, предусматривающая выполнение в теле испытуемого объекта в точке измерения глухого отверстия с фаской, причем горячий спай термопары вводят в указанное глухое отверстие, при этом размеры глухого отверстия и корпуса термопары в зоне горячего спая должны одновременно обеспечивать их касание и возможность взаимного перемещения, что позволяет повысить точность получаемых результатов измерений за счет компенсации перемещения испытуемого объекта возможностью взаимного перемещения копуса термопары в зоне горячего спая и испытуемого объекта в процессе измерений [5. FR №3030731 А1 МПК6 G01K 1/146. Tool and method of installation of a thermocouple (ELECTRICITE DE FRANCE SA) 24.06.2016, описание с. 3, ст. 16 - с. 6 ст. 34, фиг. 3].

Данный способ снятия измерений является ненадежным при применении в изделиях, подвергающихся внешним воздействиям, таким как высокая температура, вибрации, ударные и линейные нагрузки, а также при каких-либо смещениях тела испытуемого объекта относительно места крепления термопары. Такие воздействия и смещения могут вызвать большие механические напряжения в сварном шве, которые приведут к его разрушению и прекращению контакта термопары и тела испытуемого объекта.

Целью изобретения является обеспечение измерения температуры динамически подвижных объектов и исключение недостатков, выявленных в прототипе и аналогах. Эта цель достигается компенсацией перемещения испытуемого объекта возможностью взаимного перемещения корпуса термопары в зоне горячего спая и испытуемого объекта в процессе измерений.

Для этого гибкий корпус термопары жестко крепят к неподвижным окружающим конструкциям вблизи точки измерений. В теле испытуемого объекта в точке измерений выполняют глухое отверстие с фаской для облегчения возможности введения горячего спая термопары в указанное отверстие «вслепую» и дренажным каналом для отвода горячего воздуха из полости глухого отверстия. Горячий спай термопары вводят в указанное отверстие, при этом размеры глухого отверстия и корпуса термопары в зоне горячего спая должны одновременно обеспечивать касание горячего спая термопары и испытуемого образца и возможность их взаимного перемещения при воздействии высокой температуры, вибрации, ударных и линейных нагрузок, а также при каких-либо смещениях тела испытуемого объекта относительно места крепления термопары.

Заявляемое изобретение отличается от способа по прототипу тем, что по предлагаемому способу возможно перемещение корпуса термопары в зоне горячего спая в теле испытуемого объекта, обеспечивается постоянный контакт с телом испытуемого объекта по стенкам отверстия благодаря жесткой посадке, а не определенной точкой с применением сварки, которая подвержена разрушению при воздействии высокой температуры, вибрации, ударных и линейных нагрузок, а также при каких-либо смещениях тела испытуемого объекта относительно места крепления термопары.

Изобретение поясняется чертежами:

На фиг. 1 показана схема выполнения предлагаемого способа, где 1 - испытуемый образец, 2 - горячий спай термопары, 3 - корпус термопары.

На фиг. 2 показан разрез в месте ввода термопары в отверстие испытуемого образца, где 4 - глухое отверстие, включающее фаску и дренажный канал.

На фиг. 3 показано место жесткого крепления корпуса термопары к неподвижным окружающим конструкциям.

При деформации испытуемого объекта в любой из трех плоскостей, либо во всех направлениях одновременно, происходит перемещение его относительно корпуса термопары в зоне горячего спая при сохранении их контактирования. Такие перемещения испытуемого объекта не приводят к поломке термопары, т.к. ее гибкая конструкция позволяет осуществить термокомпенсацию перемещений.

Техническим результатом является обеспечение измерения температуры динамически подвижных объектов.

Предлагаемый способ повышает качество и надежность крепления термопар и может быть осуществлен с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленный способ соответствует критерию «промышленная применимость».

Источники, принятые во внимание

1. Авт. св. SU №49379, кл. G01K 7/02. Прибор для измерения температуры поверхностей / Брюханов Ф.С. (12.12.1935). Опубл. 31.08.1936 г.

2. Патент RU №2034246. МПК6 G01K 7/02. Способ крепления термопар / Мугалев А.П. (23.07.1982). Опубл. 30.04.1995.

3. Патент RU №180382. МПК6 G01K. Способ установки термопары для контроля температуры продукта в процессе сублимационной сушки / Яушева Э.Ф., Камовников Б.П. (13.11.1965). Опубл. 21.03.1966. Бюл.№7.

4. Патент CN 1936525 А. МПК6 G01K 1/14, G01K 7/02, G01K 3/08. Carbon-fiber composite material high-speed air-craft rectifying cover surface transient temperature measuring apparatus (BEIJING AERONAUTICAL & SPACE U) 28.03.2007, описание с. 6, абз. 4-5, фиг. 1-3.

5. Патент FR №3030731 А1 МПК6 G01K 1/146. Tool and method of installation of a thermocouple (ELECTRICITE DE FRANCE SA) 24.06.2016, описание с. 3, ст. 16 - с. 6 ст. 34, фиг. 3.

6. Патент RU №2114403 МПК6 G01K 1/14, G01K 7/02. Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности / Дикарев И.М., Сережкин Н.И., Серокуров А.Н., Федоров В.А. (31.05.1995). Опубл. 27.06.1998.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1. 8-е изд. / Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - С. 457-466.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты