датчик температуры

Формула изобретения

Датчик температуры, содержащий термочувствительный элемент, закрепленный в защитной металлической гильзе, снабженной внутренней резьбой, и размещенный во врезанной в трубопровод несущей трубке, соединенной с защитной гильзой, отличающийся тем, что гильза соединена резьбовым соединением с несущей трубкой, имеющей наружную резьбу, термочувствительным элементом служит кварцевый резонатор генератора частоты, собранного на печатной плате, размещенной в несущей трубке, при этом свободное пространство между кварцевым резонатором и внутренней стенкой гильзы заполнено теплопроводящим материалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам температуры, и может использоваться в нефтяной, химической промышленности и коммунальном хозяйстве.

Известен датчик температуры, описанный в заявке №93007137 "Устройство для измерения температуры" по кл. G 01 K 7/16, заявл. 04.02.93, опубл. 27.05.95.

Известный датчик содержит два тонкостенных цилиндрических элемента - гильзу и каркас, расположенных коаксиально с промежутком между ними, заполненным теплопроводящей мастикой; при этом внутри каркаса неподвижно закреплен термочувствительный элемент, изолированный выход которого проходит в промежутке между каркасом и гильзой. Соотношение диаметров каркаса и гильзы равно 0,2-0,5.

Недостатком известного датчика является сложность конструкции и невозможность осуществления для датчиков с двумя изолированными выводами.

Известен датчик температуры, описанный в заявке №93025623 по кл. G 01 K 7/32, заявл. 28.04.93, опубл. 27.05.95.

Известный датчик содержит корпус, в котором размещен чувствительный элемент в виде кристаллического кварцевого усеченного конуса с ориентировкой yxbl/6°44'+1°/+6°02'+ -1°; на верхнем и нижнем основаниях конуса размещены пленочные электроды, а внутренний объем корпуса заполнен гелием.

Недостаток известного датчика заключается в том, что технология его изготовления достаточно сложна, т.к. требуется заполнять гелием внутренний объем.

Известен датчик температуры, описанный в свидетельстве №7499 на одноименную полезную модель по кл. G 01 K 7/22, 13/00, заявл. 06.11.96, опубл. 16.08.98.

Известный датчик содержит металлическую гильзу с закрепленным в ней термочувствительным элементом, несущую трубку и соединительную втулку из металла с низкой теплопроводностью (например, из нержавеющей стали), длиной своей свободной (некрепящей) части не менее 3-х своих диаметров и толщиной стенок 0,1-0,5 толщины стенки несущей трубки; на внешней поверхности гильзы выполнен ряд отделенных друг от друга кольцевых ребер, соединенных с гильзой.

Недостатком известного устройства является сложность изготовления гильзы и выполнение вставки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является датчик температуры, описанный в одноименной заявке №94011985 по кл. G 01 К 7/16, 13/00 и выбранный в качестве прототипа.

Известный датчик температуры содержит термочувствительный элемент, закрепленный в металлической гильзе, и несущую трубку зубчатой формы, соединенные втулкой, при этом зубцы на несущей трубке и гильзе выполнены в виде внутренней треугольной резьбы, а соединительная трубка выполнена металлической и на ее внешней поверхности продольные выступы треугольной формы, основания которых соприкасаются, полости резьбы и между выступами заполнены теплоизоляционным материалом (например, эпоксидным компаундом), а резьба и выступы взаимно перпендикулярны друг другу.

Недостатком известного датчика является сложность конструкции, обусловленная наличием соединительной вставки с продольными выступами на внешней поверхности для соединения несущей трубки и гильзы. Кроме того, наличие дополнительного соединительного элемента (вставки) вносит погрешность измерения.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности измерений при упрощении конструкции датчика.

Поставленная задача решается тем, что в датчике температуры, содержащем термочувствительный элемент, закрепленный в защитной металлической гильзе, снабженной внутренней резьбой, и размещенный во врезанной в трубопровод несущей трубке, соединенной с защитной гильзой, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ гильза соединена резьбовым соединением с несущей трубкой, имеющей наружную резьбу, термочувствительным элементом служит кварцевый резонатор генератора частоты, собранного на печатной плате, размещенной в несущей трубке, при этом свободное пространство между кварцевым резонатором и внутренней стенкой гильзы заполнено теплопроводящим материалом.

Соединение несущей трубки непосредственно с гильзой упрощает конструкцию датчика и повышает точность измерений, не нарушая однородности тепловой среды; выполнение термочувствительного элемента в виде кварцевого резонатора, включенного как излучающий элемент в генератор частоты, размещенный на печатной плате внутри несущей трубки при заполнении пространства между кварцевым резонатором и внутренней стенкой гильзы теплопроводящим материалом, сохраняющим температуру среды, также повышает точность измерений.

В сравнении с прототипом заявляемое техническое решение обладает новизной, отличаясь от него выполнением соединения гильзы непосредственно с несущей трубкой, имеющей наружную резьбу, а также выполнением термочувствительного элемента из размещенного в защитной гильзе с засыпкой свободного пространства между ними теплопроводящим материалом кварцевого резонатора, включенного в цепь генератора частоты, выполненного на печатной плате, расположенной в несущей трубке, обеспечивающими достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый датчик температуры соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый датчик температуры может найти широкое применение в термометрии в нефтяной, химической промышленности, в коммунальном хозяйстве, а потому соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежом, где показана общая конструкция датчика.

Датчик температуры содержит закрепленную в трубопроводе 1 с помощью штуцера 2 несущую трубку 3, соединенную резьбовым соединением с гильзой 4. В гильзе 4 закреплен термочувствительный элемент 5, представляющий собой кварцевый резонатор, включенный выводами 6 в цепь генератора 7 частоты, собранного на печатной плате 8, размещенной в несущей трубке 3. Свободное пространство между кварцевым резонатором 5 и внутренней стенкой гильзы 4 заполнено теплопроводящим материалом 9, например дробленым оксидом алюминия или теплопроводящей пастой. Печатная плата 8 соединена с внешними цепями посредством кабеля 10. Штуцер 2 и гильза 4 имеют внутреннюю резьбу, а несущая трубка 3 - наружную резьбу.

Датчик температуры работает следующим образом.

При измерении температуры среды в трубопроводе 1 термочувствительный элемент - кварцевый резонатор 5, будучи подключенным выводами в цепь генератора 7 частоты, размещенного на печатной плате 8, расположенной в защитной гильзе 4 в несущей трубке 3, выдает частоту, которая изменяется при изменении температуры среды. По этому изменению частоты определяют температуру среды. Наличие теплопроводящего материала 9 в свободном пространстве между кварцевым резонатором 5 и внутренней стенкой гильзы 4 обеспечивает хорошую теплопередачу температуры среды.

В сравнении с прототипом заявляемый датчик температуры является более простым по конструкции и более точным в измерениях.