Датчик теплового потока

Датчик теплового потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, содержащий корпус с присоединенным к нему электродом, тепловоспринимающий элемент в форме диска с углублением , в котором укреплен второй электрод, отличающи йся тем, что( с целью повышения чувствительности при эксплуатации в условиях повышенных вибрационных и ударных Haj-pysoK, углубление диска выполнено в .форме полусферы, диаметр которой в 4-5 раз больше толщины диска, причем контактная поверхность ВТОРОГО электсода выполнена сферической . 4 а со

„„Я0„„1064163 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈH

З(50 0 01 К 17/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Р -СТ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С!

4 .1

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Физ. 1 (21 ) 3504181/18-10 (22) 24.08.82 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) Е. Г. Капцов, А.. Л. Гурвич и И. Е. Спектор (53) 536.53(088.8) (56) 1. Геращенко О. A. и др. Тепловые и температурные измерения..Киев, "Наукова думка", 1965, с. 241.

2. Авторское свидетельство СССР

9 754233, кл. 0 01 К 17/20, 1978 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, содержащий корпус с присоединенным к нему электродом, тепловоспринимающий элемент в форме диска с углублением, в котором укреплен второй электрод, отличающийся тем, что -с целью повышения чувствительности при эксплуатации в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок, углубление диска выполнено в форме полусферы, диаметр которой в 4-5 раэ больше толщины диска, причем контактная поверхность второго электрода выполнена сферической.

10б4163

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано в дат-чиках теплового потока, предназначенных преимущественно для эксплуатации в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок. 5

Известен датчик теплового потока, содержащий корпус, тонкий тепловоспринимающий диск и два электрода.

Тепловоспрннимающий диск выполнен из низкотеплопроводного материала, 10 например константана,а корпус и электроды - из высокотеплопроводного материала, например меди. Тепловоспринимающий диск. укреплен своей перифе рийной частью на корпусе датчика, который служит одновременно и теплоотводом. Один из электродов укреплен в центральном отверстии тепловоспринимающего диска с помощью пайки, а другой — в корпусе (1 j.

Недостатками известного датчика тепловбго потока являются низкая точность измерения конвективных, тепловых потоков, обусловленная большой контактной поверхностью центрального электрода, образующейсч,после пайки электрода к диску, .а также низкая механическая прочность соединения диска с термоэлектродом и сложность обеспечения достаточного уровня герметичности. Последнее объ ясняется тем, что из-за требуемых малых толщин диска (0,05-0,1 мм), используемых в конструкциях высоко.чувствительных датчиков, механическая прочность контакта тепловоспринимающего диска и электрода мала.

Кроме того, недостатком датчика является значительный (до 40%) разброс его чувствительности в партии, обусловленный неконтролируемой массой припоя в месте контакта диска и электрода, шунтирующего выходной сигнал датчика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик теплового потока, содержащий корпус.с присоединенным к нему электродом, тепловоспринимающий.элемент в форме диска с углублением, в котором укреплен второй электрод. Тепловоспринимающий диск приварен своей перифе-. рийной частью к корпусу датчика, который служит одновременно теплоотводом. Электрод укреплен в централь« ном отверстии тепловоспринимающего диска, которое выполнено с отбортовкой в сторону электрода. Наличие отверстия с отбортовкой позволяет пу- 60 тем изменения формы электрода в месте его соединения с диском установить электрод заподлицо с поверхностью диска и повысить механическую прочность контакта (23. 65

Недостатком йзвестного датчика теплового потока является низкая чувствительность, которая обусловлена относительно большой площадью контактной поверхности, занимаемой .центральным электродом на тепловоспринимающей поверхности диска..

Так, например, при диаметре диска 1,5 мм и диаметре контактной площадки 0,8 мм снижение чувствительности датчика по этой причине достигает 63%.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика теплового потока при эксплуатации в условиях повы-, шенных вибрационных и ударных нагрузок.

Для достижения поставленной цели в датчике теплового потока, содержащем корпус с присоединенным к нему электродом и тепловоспринимающий элемент в форме диска с углублением, в котором укреплен второй электрод, углубление диска выполнено в форме полусферы, диаметр которой в 4-5 раз больше толщины диска, причем контактная поверхность второго электрода выполнена сферической.

На фиг. 1 изображен датчик теплового потока, общий вид, на фиг.2 узел Х на фиг.. 1 (место соединения второго электрода с тепловоспринимающим элементом.).

Датчик теплового потока содержит корпус 1, выполненный из меди, с присоединенным к нему электродом 2, тепловоспринимающий элемент 3 в форме диска, в центре которого закреплен второй елЕктрод 4. Тепловоспри,нимающий элемент 3 укреплен своей периферийной частью на корпусе датчика 1, а второй электрод 4 укреплен в углублении в центральной части диска, а углубление 5 выполнено в сторону электрода и поверхность его имеет форму полусферы, диаметр которой в 4»5 раз больше толщины диска.

Датчик теплового потока работает следующим образом.

При воздействии теплового потока на тепловоспринимающем элементе 3 возникает радиальный температурный . перепад, который измеряется дифференциальной термопарой, образованной корпусом 1, тепловоспринимающим элементом и электродом 4. Выходной сигнал прямо пропорционален измеряемой плотности теплового потока. углубление в сторону электрода в форме полусферы, в которое при из.готовлении запрессавывается электрод, в отличие от других форм позволяет получить оптимальное сочетание минимального диаметра площадки электрода в плоскости диска с высокой механической прочностью и герметичностью неразьемного соединений элект1064163 ие. 2

Составитель В. Копаев

Редактор С. Пекарь Техред И.Метелева Корректор Г. Огар

Ю ю МФТИ ° ° 4 °

Заказ 10511/44 Тираж 873 Подписнбе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«В ФЮЭ ВВВЮВееюЮЮ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рода с диском вследствие того, что образующая полушария перпендикулярна тепловоспринимающей плоскости диска и направление запрессовывания металла электрода перпендикулярно к поверхности полусФбры в каждой точке контакта термоэлектрода с диском.

Проведенные сравнительные испытания известного и предлагаемого датчиков теплового потока показали, что оптимальное отношение диаметра сферического углубления в центре .днска к его. толщине составля. ет 4-5, при этом одновременно удается обеспечить повышенную устойчивость датчика к вибрационным и ударным, нагрузкам. Выбор этого отношения менее 4 приводит к резкому снижению механической прочности и герметичности соединения центрального электрода с диском. Выбор же указанного. отношения более 5 приводит к снижению чувствительности прн той же механической прочности.

Поскольку чувствительность датчика теплового потока пропорционалвна разности квадратов диаметра. диска и диаметра площадки электрода в центральной части диска (а в предлага10 емом датчике теплового потока удается обеспечить диаметр центральной площадки электрода 0,25 мм), то чувствительность предлагаемого датчика теплового потока увеличивается

15 по сравнению с чувствительностью известного датчика более чем на 30%.

Одновременно повышается устойчивость датчика теплового потока к вибрационным и ударным нагрузкам.