Датчик температуры поверхности накладной

Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта

Авторы патента:

Рыгалин Дмитрий Борисович (RU)

Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта (RU 2466365):

Кожевников Яков Серафимович (RU)

Беспалов Владимир Александрович (RU)

Рыгалин Дмитрий Борисович (RU)

Штерн Юрий Исаакович (RU)

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленности, а также в других областях техники. Заявлен накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта, содержащий разъемный корпус, в полости которого закреплен теплопровод, соединенный с чувствительным элементом для измерения температуры. Теплопровод выполнен с боковыми фиксаторами, а корпус состоит из основания, выполненного с центральным сквозным отверстием и снабженного стойками, и крышки, выполненной в виде короба. Внутренняя поверхность основания в зоне отверстия снабжена для фиксации теплопровода ложементом, выполненным в виде стакана с отверстием в днище и установленным днищем вверх. Между теплопроводом и поверхностью объекта расположена теплопроводная прокладка. Выводы от чувствительного элемента проходят сквозь отверстие в днище ложемента и соединены с электронной схемой, расположенной на снабженной антенной плате электронного модуля. Торцевые поверхности крышки снабжены защелками, взаимодействующими с соответствующими элементами основания при соединении. Технический результат: повышение точности термометрических измерений, а также возможность осуществления измерений без участия оператора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к термометрии, а именно к контактным датчикам для измерения как температуры поверхности объекта, так и для измерения температуры любой окружающей среды, например воздуха. Данное устройство может быть использовано в различных отраслях, например нефтяной, газовой, химической, пищевой промышленностях, а также в коммунальном хозяйстве для измерения температуры поверхности объекта с теплоносителем в отопительных трубах зданий независимо от диаметра трубы.

Известно «Устройство для измерения температуры среды и поверхности» по патенту на полезную модель №90555, кл. G01K 7/02, опубл. 10.01.2009, где в корпусе с пробкой расположены два термоэлектрода с рабочими спаями, образующие термопару. Однако это устройство не обеспечивает надежного определения температуры, так как требуется зачистка и полировка как поверхности, так и рабочих спаев.

Известны технические решения по патенту на полезную модель №74468, кл. G01K 7/00, опубл. 27.06.2008 и однотипному патенту РФ №2393442, в которых в цилиндрическом корпусе, выполненном в виде тонкостенного стакана, закреплены упругий теплоприемник, поджимаемый пружиной. Однако данные технические устройства неудобны в эксплуатации.

Известно техническое решение по авторскому свидетельству №1451558, кл. G01K 7/04, 02, опубл. 15.01.1989, где в корпусе закреплен упругий элемент, в продольном осевом отверстии которого расположены выводы термопары, расположенной по спирали на гибкой пластине, закрепленной к торцу гибкого элемента. Однако данное техническое решение не удобно в эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением является «Устройство для измерения температуры поверхности объекта» по патенту на ПМ №66038, кл. G01K 7/00, опубл. 27.08.2007. В данном техническом решении в разъемном корпусе, выполненном со сквозным осевым отверстием, в одном из торцов закреплен наконечник, на рабочем торце которого закреплен пластинчатый датчик сопротивления температуры. Выводы датчика через сквозные отверстия подключены к регистратору. Однако данное техническое решение не обеспечивает постоянного слежения за температурой, оно громоздко в конструктивном выполнении, имеет много металлических деталей, которые своими теплопоглощающими действиями влияют на точность измеряемой температуры.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такого устройства, которое обеспечивало бы постоянный контроль измеряемой температуры без участия оператора, был удобен в эксплуатации, прост в изготовлении и обеспечивал надежную точность измерения температуры.

Поставленная задача достигается тем, что в накладном беспроводном измерителе температуры поверхности объекта, содержащем разъемный корпус, в полости которого закреплен теплопровод, соединенный с чувствительным элементом для измерения температуры, при этом теплопровод выполнен с боковыми фиксаторами, а корпус состоит из основания, выполненного с центральным сквозным отверстием и снабженного стойками, и крышки, выполненной в виде короба, внутренняя поверхность основания в зоне отверстия снабжена ложементом для фиксации теплопровода, причем ложемент выполнен в виде стакана с отверстием в днище и установлен днищем вверх, чувствительный элемент закреплен внутри теплопровода, а между теплопроводом и поверхностью объекта расположена теплопроводная прокладка, выводы от чувствительного элемента проходят сквозь отверстие в днище ложемента и соединены с электронной схемой, расположенной на плате электронного модуля, снабженной антенной, которые закреплены на основании посредством стоек, а электронная схема платы выполнена с возможностью обеспечения учета влияния температуры элементов схемы на точность измерения температуры теплоносителя. Торцевые поверхности крышки снабжены защелками, взаимодействующими с соответствующими элементами основания при соединении. Основание, крышка, ложемент и вставки измерителя выполнены из диэлектрического материала. Основание измерителя на поверхности объекта закреплено посредством хомутов с использованием теплоизолирующих вставок. Основание измерителя на поверхности объекта закреплено посредством уголков на винты или двусторонней самоклеющейся прокладкой.

На фиг.1 изображен накладной беспроводной измеритель температуры, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез по В-В фиг.2, на фиг.4 - вид С на фиг.2, на фиг.5 - накладной беспроводной измеритель температуры поверхности плоского объекта.

Накладной беспроводной измеритель 1 температуры поверхности объекта (см. фиг.1) установлен на трубопроводе 2, включает корпус, состоящий из основания 3, снабженного сквозным отверстием и стойками 4, а также крышки 5, выполненной в виде короба. На внутренней поверхности 6 основания 3 закреплен ложемент 7 для закрепления теплопровода 8 с закрепленным внутри него чувствительным элементом 9. Теплопровод выполнен с боковыми фиксаторами 19. Ложемент 7 выполнен в виде стакана с отверстием 10 в днище и установлен днищем вверх. Выводы 11 чувствительного элемента 9 проходят сквозь отверстие 10 и подсоединяются к электронной схеме, расположенной на плате электронного модуля, состоящего из платы 12, и закрепленной на ней посредством стоек 13 антенны 14. Основание 3 и ложемент 7 могут быть выполнены как единое целое. Между поверхностью трубы 2 и теплопроводом 8 располагают теплопроводную прокладку 15 или пасту. Основание 3, крышка 5, ложемент 7 и вставки 16 выполнены из теплоизолирующего материала. Торцевые поверхности крышки снабжены защелками (на чертеже не показаны), взаимодействующими с соответствующими элементами (типа байонетного соединения) при их соединении.

Накладной беспроводной измеритель температуры работает следующим образом. Для измерения температуры теплоносителя, протекающего в трубе 2, измеритель устанавливают на трубе посредством теплоизоляционных вставок 16 и хомутов 17, см. фиг.1. При измерении температуры поверхности плоского объекта, см. фиг.5, измеритель устанавливают на поверхности посредством уголков 18 и закрепляют винтами или двухсторонней самоклеющейся прокладкой. При прохождении теплоносителя внутри трубы 2 он нагревает ее стенки, и тепло передается через теплопроводную прокладку 15 на теплопровод 8 и на закрепленный внутри него чувствительный элемент 9, при этом сигнал от чувствительного элемента по выводам 11 передается на электронную схему платы 12, а далее посредством антенны 14 по радиоканалу связи передается на индикатор температуры и/или вычислитель тепловой энергии (на чертеже не показано), где, используя данные о расходе теплоносителя и температуры, рассчитывается тепловая энергия. Наличие ложемента 9 с закрытым днищем теплоизолирующих вставок 16 исключает теплонатекание из внешней среды теплопровода и обратно.

Предложенная конструкция накладного беспроводного измерителя температуры теплоносителя проста как в изготовлении, так и в эксплуатации. Данное устройство изготовлено, апробировано и показало надежную работу в отопительных системах.

1. Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта, содержащий разъемный корпус, в полости которого закреплен теплопровод, соединенный с чувствительным элементом для измерения температуры, отличающийся тем, что теплопровод выполнен с боковыми фиксаторами, а разъемный корпус состоит из основания, выполненного с центральным сквозным отверстием и снабженного стойками, и крышки, выполненной в виде короба, внутренняя поверхность основания в зоне отверстия снабжена ложементом для фиксации теплопровода, причем ложемент выполнен в виде стакана с отверстием в днище и установлен днищем вверх, чувствительный элемент закреплен внутри теплопровода, а между теплопроводом и поверхностью объекта расположена теплопроводная прокладка, выводы от чувствительного элемента проходят сквозь отверстие в днище ложемента и соединены с электронной схемой, расположенной на плате электронного модуля, снабженной антенной, которые закреплены на основании посредством стоек, а электронная схема платы выполнена с возможностью обеспечения учета влияния температуры элементов схемы на точность измерения температуры теплоносителя.

2. Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта по п.1, отличающийся тем, что торцевые поверхности крышки снабжены защелками, взаимодействующими с соответствующими элементами основания при соединении.

3. Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта по п.1, отличающийся тем, что основание корпуса измерителя на поверхности объекта закреплено посредством хомутов с использованием теплоизолирующих вставок.

4. Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта по п.3, отличающийся тем, что основание, крышка, ложемент и вставки измерителя выполнены из диэлектрического материала.

5. Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта по п.1, отличающийся тем, что основание корпуса измерителя на поверхности плоского объекта закреплено посредством уголков на винты или двухсторонней самоклеящейся прокладкой.

Датчик температуры накладной VSN Ni 1000

Контактный резистивный датчик VSN предназначен для измерения температуры поверхности трубы с теплоносителем. Корпус датчика сделан из противоударного пластика. Винтовой стальной хомут (с размерами d=13…92 мм (1/4…3"), L=300 мм) обеспечивает надежный механический контакт. Датчик имеет контактную поверхность. Технические характеристики Поперечное сечение используемых проводов составляет от 0,14 ­до 1,5 мм2. Сопротивление изоляции при  20°С больше 100 МОм (постоянный ток 500В). Максимальный измеряемый ток 1 mA. Класс защиты IP65. Измерительные элементы в датчике  - Ni 1000 TK5000. Температурный режим работы – от 30° C до +150° C. Относительная влажность должна быть меньше 95%. Корпус сделан из белого пластика RAL 9010 и имеет прямоугольные форму. Длина стержня датчика (NL) STK­ составляет 200 мм, (NL) STK­…M составляет 100 мм.

Высокоточные интеллектуальные датчики температуры с беспроводным интерфейсом

Назначение: измерение температуры с передачей данных по радиоканалу. Используются в автоматизированных информационно-управляющих системах контроля расхода энергоносителей для учета индивидуального потребления тепловой энергии и температуры горячей воды. Интеллектуальные датчики могут быть также использованы для высокоточного измерения температуры любых сред контактным способом.

Интеллектуальный датчик температуры представляет собой одноканальный беспроводный программно-управляемый микропроцессорный термометр, работающий под управлением удаленного компьютера через локальный ретранслятор. Связь датчика с ретранслятором осуществляется по каналу радиосвязи малого радиуса действия. Компьютер, используя программное обеспечение, обеспечивает: реализацию алгоритма работы датчика; конфигурацию измерительных каналов и режимов измерений; отображение результатов измерений в цифровом виде на мониторе; сбор, хранение и обработку результатов измерений. Принцип работы интеллектуального датчика заключается: в измерении температуры с помощью платинового термометра сопротивления; преобразовании полученного значения температуры в сигналы последовательного интерфейса; преобразовании сигналов последовательного интерфейса в радиоволны при передаче, и преобразовании радиоволн в сигналы последовательного интерфейса при приеме. Основная абсолютная погрешность измерений ± 0,05°С; показатель тепловой инерции - 30 секунд; несущая частота радиоканала радио-трансивера датчика - 434 МГц; эквивалентная излучаемая мощностью радио-трансивера - 10 мВт; масса с элементом питания, не более - 50 г; номинальное напряжение автономного питания - 3,6 В.

Датчик не имеет аналогов. Высокая точность измерения температуры, беспроводный интерфейс связи. Абсолютная погрешность измерения температуры ±0,05 ºС.

Область применения:

• жилищно-коммунальное хозяйство;
• оборонный комплекс;
• атомная энергетика;
• транспорт;
• научные исследования.

Для высокоточного измерения температуры и передачи информации по радиоканалу.

Правовая защита:

Патент № 2450250. Ю.И Штерн, Я.С. Кожевников, В.А. Беспалов, Д.Б. Рыгалин «Устройство для измерения температуры теплоносителя и беспроводной измеритель температуры»

Патент № 2466365 Ю.И Штерн, Я.С. Кожевников, В.А. Беспалов, Д.Б. Рыгалин «Накладной беспроводной измеритель температуры поверхности объекта»

Стадия готовности к практическому применению:

Серийное производство. Работа выполнялась в сотрудничестве с ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр» и ООО «Электронные Приборы и Системы», где и организованно серийное производство.