Малогабаритная ампула реперной температурной точки для градуировки прецизионных термометров и термопреобразователей в калибраторах температуры с твердотельными термостатами

Малогабаритная ампула реперной температурной точки для градуировки прецизионных термометров и термопреобразователей в калибраторах температуры с твердотельными термостатами

Реферат

Область применения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в которых эксплуатируются твердотельные калибраторы температуры и имеется потребность в повышении точности измерений температуры с помощью термометров и термопреобразователей.

Уровень техники

Известна конструкция ампул температурных реперных точек (см. книгу А.Н.Гордов, О.М.Жагулло, А.Г.Иванова. Основы температурных измерений, Москва, Энергоатомиздат, 1992, с.130), применяемых для градуировки эталонных платиновых термометров сопротивления. Габаритные размеры ампулы данной конструкции: длина 490 мм, диаметр 65 мм. Масса металлов в ампулах этой конструкции составляет несколько килограмм.

Ампула предназначена для градуировки термометров сопротивления с длиной погружаемой части не менее 400 мм и не может быть применена для градуировки прецизионных термометров с меньшей длиной погружаемой части.

Из уровня техники известен патент JP 2004255171 на калибратор для калибровки температуры печи. В устройстве при его нагревании происходит необратимый процесс плавления алюминия (серебра) без образования долговременной «площадки», т.е. в устройстве не реализуется состояние термодинамического равновесия двух фаз металла (жидкой и твердой).

Также недостатком устройства является то, что не воспроизводится температура затвердевания металлов, а именно точки затвердевания металлов являются основными реперными точками.

Также в устройстве нельзя обеспечить фазовое равновесие системы, состоящей из термометрического вещества и градуируемого термометра.

Известны авторские свидетельства SU 1265496 (бюл. №39 от 23.10.86 г.), SU 1368868 (бюл. №3 от 23.01.88 г.) и SU 1700395 (бюл. №47 от 23.12.91 г.). В описаниях этих изобретений фигурирует ампула, предназначенная для воспроизведения реперной точки плавления чистых веществ в жидкостных термостатах. Недостатком описанной конструкции ампулы является наличие в конструкции ампулы выступающих за пределы цилиндрического корпуса бортиков, которые не позволяют поместить ее полностью в цилиндрический колодец твердотельных термостатов портативных калибраторов температуры, что является необходимым условием для воспроизведении реперных точек плавления веществ в твердотельных термостатах.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является известная конструкция ампулы для воспроизведения температуры плавления чистого галлия (см. журнал «Метрология», 1983, №4, с.58-59). Габаритные размеры ампулы: длина 230 мм, диаметр 42 мм. Высота тигля в ампуле 160 мм. Масса химически чистого галлия в ампуле составляет 1,5 кг. Однако большой наружный диаметр корпуса ампулы (42 мм) и большая высота не позволяет использовать ее по назначению для воспроизведения температуры плавления и затвердевания в портативных микропроцессорных калибраторах температуры с твердотельными термостатами с наиболее распространенными диаметрами 30 и 35 мм цилиндрического колодца для сменного металлического блока сравнения, применяемого при градуировке и поверке термометров.

Цель изобретения - повышение точности градуировки термометров и термопреобразователей с малой длиной погружаемой части, в том числе и угловой формы, в переносных микропроцессорных калибраторах температуры с твердотельными термостатами, а также минимизация размеров ампулы и расхода химически чистых металлов и веществ (например, галлия, индия, олова и других металлов и эвтектик, а также других веществ).

Технический результат заявленного изобретения состоит в повышении точности градуировки термометров и термопреобразователей с малой длиной погружаемой части в современных микропроцессорных калибраторах температуры с твердотельными термостатами; сокращении времени выхода на режим плавления или затвердевания веществ с постоянными температурами фазовых переходов за счет уменьшения массы веществ и уменьшения размеров корпуса ампулы; в возможности применения ампулы с твердотельными термостатами с цилиндрическими каналами большего диаметра, чем корпус самой ампулы.

При этом обеспечивается время фазового перехода («площадки» плавления или затвердевания термометрического вещества) не менее 5 часов.

Сущность изобретения

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что ампула реперной температурной точки, содержащая цилиндрический стакан с термометрическим веществом, вкладыш с каналом для термометра, помещенный коаксиально в стакан, металлический корпус, отличается тем, что содержит металлическую втулку с регулировочными и стопорными винтами, выполненными с возможностью обеспечения уплотнения конусного соединения стакана с вкладышем, расположенного внутри металлического корпуса, причем наружный диаметр канала для термометра относительно внутреннего диаметра цилиндрического стакана находится в соотношении не более 1:2 при диаметре корпуса ампулы не более 25 мм и длине канала для термометра от 100 до 110 мм.

Дополнительно ампула содержит сменную металлическую трубку, выполненную с возможностью прямого контакта с внутренними стенками твердотельного термостата и корпусом ампулы, при помещении ампулы в твердотельные термостаты с диаметром цилиндрического канала, превышающим диаметр корпуса ампулы.

На чертеже показано устройство малогабаритной ампулы согласно данному изобретению.

На данном примере ампула выполнена со стаканом цилиндрической формы и предназначена для воспроизведения температур плавления и затвердевания химически чистых веществ и эвтектик в портативных калибраторах температуры с внутренним диаметром твердотельных термостатов 30 мм и более. Ампула состоит из стакана (1), выполненного из фторопласта или иного материала, не загрязняющего химически чистое вещество (2), вкладыша (3) с каналом для градуируемого термометра из того же материала, из которого изготовлен стакан (1), металлического корпуса (4), металлической втулки (5) с регулировочными винтами (6), закрепленной в верхнее части корпуса (4) с помощью стопорных винтов (7), металлического опорного кольца (8) и сменной металлической трубки (9).

Металлический корпус (4) позволяет защитить стакан (1) от температурных деформаций при затвердевании веществ, обладающих свойством увеличивать свой объем при затвердевании.

Втулка (5) служит основанием для монтажа регулировочных винтов (6) и позволяет за счет крепления стопорными винтами (7) в корпусе (4) не нарушать форму прямого цилиндра корпуса (4) ампулы.

Регулировочные винты (6) предназначены для обеспечения герметичности конусного соединения вкладыша (3) с фторопластовым стаканом (1).

Стопорные винты (7) предназначены для крепления втулки (5) в корпусе (4) и монтажа регулировочных винтов (6).

Металлическое опорное кольцо (8) служит для предотвращения деформации вкладыша (3).

Сменная металлическая трубка (9) предназначена для улучшения теплопередачи к корпусу (4) ампулы при помещении ее в цилиндрический колодец твердотельного термостата с большим внутренним диаметром, чем наружный диаметр корпуса (4) ампулы.

Наружный диаметр канала для термометра относительно внутреннего диаметра цилиндрического стакана находится в соотношении не более 1:2 при диаметре корпуса ампулы не более 25 мм и длине канала для термометра от 100 до 110 мм. Такие размеры ампулы позволяют обеспечить в комплексе с другими элементами устройства ампулы повышение точности градуировки термометров и термопреобразователей с малой длиной погружаемой части в портативных микропроцессорных твердотельных калибраторах температуры; сокращение времени выхода на режим плавления (затвердевания) вещества с постоянными температурами фазовых переходов за счет уменьшения массы вещества и уменьшения размеров корпуса ампулы.

При изготовлении ампулы сокращается в несколько раз расход химически чистых металлов, эвтектик и других веществ, применяемых в качестве термометрического вещества. Например, масса химически чистого галлия в ампуле данной конструкции составляет 145 г, что в 10 раз меньше, чем у аналога.

1. Малогабаритная ампула реперной температурной точки, содержащая цилиндрический стакан с термометрическим веществом, вкладыш с каналом для термометра, помещенный коаксиально в стакан, металлический корпус, отличающаяся тем, что содержит металлическую втулку с регулировочными и стопорными винтами, выполненными с возможностью обеспечения уплотнения конусного соединения стакана с вкладышем, расположенного внутри металлического корпуса, причем наружный диаметр канала для термометра относительно внутреннего диаметра цилиндрического стакана находится в соотношении не более 1:2 при диаметре корпуса ампулы не более 25 мм и длине канала для термометра от 100 до 110 мм.

2. Малогабаритная ампула реперной температурной точки по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно ампула содержит сменную металлическую трубку, выполненную с возможностью прямого контакта с внутренними стенками твердотельного термостата и корпусом ампулы при помещении ампулы в твердотельные термостаты с диаметром цилиндрического канала, превышающим диаметр корпуса ампулы.