RU2554324C1 - Method of temperature measurement - Google Patents
Method of temperature measurement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554324C1 RU2554324C1 RU2014105017/28A RU2014105017A RU2554324C1 RU 2554324 C1 RU2554324 C1 RU 2554324C1 RU 2014105017/28 A RU2014105017/28 A RU 2014105017/28A RU 2014105017 A RU2014105017 A RU 2014105017A RU 2554324 C1 RU2554324 C1 RU 2554324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- thermocouple
- shell
- test medium
- melting
- Prior art date
Links
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в металлургии для осуществления мониторинга измерения температуры, преимущественно в труднодоступных местах и в средах, например в литейных формах, механизмах нагрева и других агрегатах.The invention relates to the field of temperature measurements and can be used in metallurgy for monitoring temperature measurement, mainly in hard-to-reach places and in environments, for example, in casting molds, heating mechanisms, and other units.
Известен способ измерения температуры движущихся механизмов, заключающийся в размещении на механизме датчика температуры в виде трубчатого индикатора с введенным в его полость твердым телом и плавким веществом и в последующем съеме информации при выходе температуры за заданные пределы по изменению параметров вибрации корпуса механизма при расплавлении плавкого вещества (см. а.с. СССР №1190212, G01K 13/04).A known method of measuring the temperature of moving mechanisms, which consists in placing on the mechanism of the temperature sensor in the form of a tubular indicator with a solid body and a fusible substance introduced into its cavity and in the subsequent reading of information when the temperature goes beyond the specified limits for changing the vibration parameters of the mechanism case during fusion of the fusible substance ( see USSR AS No. 1190212, G01K 13/04).
Недостатком известного способа является низкая точность измерения температуры за счет того, что съем информации при нагревании движущихся механизмов осуществляется косвенным методом и начинается только при определенной для плавкого вещества температуре, которая соответствует предельно допустимым значениям для данного механизма. При этом на точность измерения температуры влияют такие факторы, как момент перехода плавкого вещества из твердого состояния в жидкое, начало перемещения твердого тела и соударение его с трубчатым индикатором.The disadvantage of this method is the low accuracy of temperature measurement due to the fact that information is acquired when heating moving mechanisms by an indirect method and begins only at a temperature defined for a fusible substance, which corresponds to the maximum permissible values for this mechanism. At the same time, such factors as the moment of transition of a fusible substance from a solid to a liquid state, the beginning of a movement of a solid body and its collision with a tubular indicator influence the accuracy of temperature measurement.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является способ измерения температуры агрессивной среды с помощью термопары в защитном керамическом наконечнике, включающий ввод термопары в контролируемую среду и съем информации измерения температуры в ней. При этом в наконечнике создают атмосферу инертного газа, давление которого поддерживают не менее 1,2 от давления агрессивной среды, а измерение температуры ведут в охлаждающих газах (см. а.с. СССР №1515069, G01K 7/04 1/10).The closest analogue to the claimed object is a method of measuring the temperature of an aggressive environment using a thermocouple in a protective ceramic tip, which includes introducing a thermocouple into a controlled environment and removing temperature measurement information in it. At the same time, an inert gas atmosphere is created in the tip, the pressure of which is maintained at least 1.2 from the pressure of the aggressive medium, and the temperature is measured in cooling gases (see USSR AS No. 1515069, G01K 7/04 1/10).
Недостатком известного способа является низкая точность измерения температуры за счет того, что в процессе измерения температуры происходит изменение геометрических параметров исследуемой среды, что приводит к образованию между ней и керамической оболочкой термопары воздушных зазоров, значительно увеличивающих тепловое сопротивление. Кроме того, увеличивается инертность термопары за счет использования керамической оболочки.The disadvantage of this method is the low accuracy of temperature measurement due to the fact that in the process of measuring temperature there is a change in the geometric parameters of the medium under study, which leads to the formation of air gaps between it and the ceramic shell of the thermocouple, which significantly increase thermal resistance. In addition, the inertia of the thermocouple increases due to the use of a ceramic shell.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности измерения температуры в исследуемой среде.The problem solved by the invention is to improve the accuracy of temperature measurement in the test medium.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в создании гарантированного качественного контакта поверхности оболочки термопары с поверхностью исследуемой среды в зоне измерения температуры, способствующего снижению теплового сопротивления путем предотвращения возникновения между ними воздушных зазоров, а также обеспечивающего уменьшение инерционности замера температуры в процессе монотонного измерения физического состояния исследуемой среды.The technical result, which provides a solution to the problem, is to create a guaranteed high-quality contact of the surface of the thermocouple shell with the surface of the medium in the temperature measurement zone, which helps to reduce thermal resistance by preventing air gaps between them, and also reduces the inertia of temperature measurement during monotonous physical measurement conditions of the studied environment.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе измерения температуры, включающем ввод термопары с твердой оболочкой на рабочем спае в зону замера температуры исследуемой среды и последующий съем информации изменения температуры в указанной среде, согласно изобретению, твердую оболочку на рабочем спае термопары выполняют из плавкого вещества, температуру плавления которого выбирают из условия:The problem is solved in that in the known method of measuring temperature, including the introduction of a thermocouple with a hard shell at the working junction in the zone of measuring the temperature of the test medium and the subsequent removal of temperature change information in the specified environment, according to the invention, the hard shell at the working junction of the thermocouple is made of fusible material whose melting point is selected from the condition:
tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср,t pl.p.v = (0.0001-0.6) t pl.is.
где tпл.п.в - температура плавления плавкого вещества оболочки, °C;where t pl.p.v is the melting point of the fusible material of the shell, ° C;
tпл.ис.ср - температура плавления исследуемой среды, °C;t pl.is.sr - melting temperature of the test medium, ° C;
ввод указанной термопары в зону замера температуры исследуемой среды осуществляют до контакта поверхности твердой оболочки с поверхностью исследуемой среды, а съем информации изменения температуры ведут в процессе монотонного изменения физического состояния исследуемой среды.the input of the indicated thermocouple into the temperature measurement zone of the test medium is carried out before the surface of the hard shell contacts the surface of the test medium, and the information on temperature changes is taken in the process of monotonously changing the physical state of the test medium.
Выбор температур плавления плавкого вещества (tпл.п.в) за пределами заявляемого диапазона, соответствующего (0,0001-0,6) температуры плавления исследуемой среды (tпл.ис.cp), является нецелесообразным, так как изготовление твердой оболочки на рабочем спае термопары из вещества с tпл.п.в<0,0001tпл.ис.cp технологически невозможна, а твердая оболочка на рабочем спае термопары из вещества с tпл.п.в>0,6tпл.ис.ср требует увеличения времени на расплав ее материала при взаимодействии с исследуемой средой, что приводит к увеличению погрешности измерения. Следовательно, наилучший результат, обеспечивающий высокую точность измерения температуры исследуемой среды, достигается выбором плавкого вещества оболочки термопары с температурой плавления, соответствующей заявляемому условию, так как при этом обеспечивается гарантированно качественный контакт поверхности расплавленного материала оболочки термопары с поверхностью исследуемой средой.The choice of the melting point of the fusible substance (t pl.p.v ) outside the claimed range corresponding to (0.0001-0.6) the melting temperature of the test medium (t pl.is.cp ) is impractical, since the manufacture of a hard shell on working thermocouple junction from a substance with t pl.p.v. <0.0001t pl.is.cp is technologically impossible, and a hard shell on a thermocouple junction of a substance with t pl.p.v > 0.6t pl.sp. increase in time for the melt of its material during interaction with the medium under study, which leads to an increase in the measurement error. Therefore, the best result, providing high accuracy in measuring the temperature of the test medium, is achieved by selecting a fusible material of the thermocouple shell with a melting temperature corresponding to the claimed condition, since this ensures guaranteed high-quality contact of the surface of the molten material of the thermocouple shell with the surface of the studied medium.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, где приведен фрагмент литейной формы с размещением в ней термопары с твердой оболочкой в зоне контакта с исследуемой средой.The essence of the claimed invention is illustrated by the drawing, which shows a fragment of the mold with the placement of a thermocouple with a hard shell in the zone of contact with the test medium.
Способ измерения температуры в литейной форме при изготовлении отливки осуществляется следующим образом.The method of measuring temperature in the mold in the manufacture of castings is as follows.
Предварительно изготавливают термопару 1 с твердой оболочкой 2 из плавкого вещества, расположенной на рабочем спае 3. Для этого в полость отдельной литейной формы (на чертеже не показано) заводят термопару 1 и заливают указанную полость расплавом плавкого вещества, температура которого должна соответствовать заявляемому условию:Preliminarily, a thermocouple 1 with a hard shell 2 is made of a fusible substance located on the working joint 3. For this, a thermocouple 1 is inserted into a cavity of a separate casting mold (not shown in the drawing) and the indicated cavity is filled with a melt of a fusible substance, the temperature of which must meet the declared condition:
tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср,t pl.p.v = (0.0001-0.6) t pl.is.
где tпл.п.в - температура плавления плавкого вещества оболочки, °C;where t pl.p.v is the melting point of the fusible material of the shell, ° C;
tпл.ис.ср - температура плавления исследуемой среды, °C.t pl.is.sr - melting temperature of the test medium, ° C.
Так как при изготовлении отливки в литейной форме в качестве исследуемой среды является жидкий чугун с температурой плавления tпл.ис.ср=1200°C, то в качестве плавкого вещества для изготовления оболочки 2 термопары 1 выбирают материал, например свинец с температурой плавления tпл.п.в=347°C, потому что соотношение tпл.п.в/tпл.ис.ср=347/1200=0,29.Since the manufacture of the casting in the mold as a test medium is a liquid iron with a melting point pl.is.sr t = 1200 ° C, as the meltable shell material for the manufacture of 2 1 is selected thermocouple material such as lead having a melting point t pl .p.v = 347 ° C, because the ratio of t pl.p.v / t pl.is.avg = 347/1200 = 0.29.
Из этого следует, что температура плавления свинца попадает в диапазон заявляемого условия tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср, а, следовательно, свинец может быть использован для изготовления оболочки 2 термопары 1.From this it follows that the melting point of lead falls within the range of the claimed condition t pl.p.v = (0.0001-0.6) t pl.is.av. and, therefore, lead can be used to make shell 2 of thermocouple 1 .
Заявляемый способ также может быть использован для измерения температуры и в других исследуемых средах, например в олове, в алюминии, в меди и других, при этом в каждом конкретном случае температуру плавления плавкого вещества (tпл.п.в) для оболочки термопары выбирают из ряда материалов, температура которых соответствует заявляемому условию. Так, при измерении температуры в олове в качестве плавкого материала может быть использован, например, сплав натрия с калием.The inventive method can also be used to measure temperature in other studied environments, for example, in tin, in aluminum, in copper and others, while in each case the melting point of the fusible substance (t pl.p.v ) for the thermocouple sheath is selected from a number of materials whose temperature corresponds to the claimed condition. So, when measuring temperature in tin, for example, an alloy of sodium with potassium can be used as a fusible material.
Изготовленную термопару 1 с оболочкой 2 из свинца вводят в формовочную смесь 4 литейной формы, используемую при изготовлении отливки 5, так чтобы поверхность твердой оболочки 2 располагалась на границе контакта с поверхностью изготавливаемой отливки 5 из чугуна.The manufactured thermocouple 1 with the lead sheath 2 is introduced into the casting mold 4 used in the manufacture of the casting 5, so that the surface of the hard shell 2 is located at the interface with the surface of the cast iron casting 5.
Затем в литейную форму заливают расплавленный чугун при температуре 1200°C. Так как температура чугуна выше температуры плавления оболочки из свинца, то происходит мгновенное расплавление последней за счет передачи тепла твердеющей корки 6 отливки 5 оболочке 2 термопары 1. При этом расплавленный свинец гарантированно образует качественный контакт с поверхностью исследуемой среды, т.е. чугуна отливки 5, за счет заполнения макронеровностей поверхности отливки расплавом свинца, предотвращая образование воздушных зазоров в зоне замера температуры исследуемой среды, а следовательно, значительно снижает тепловое сопротивление. Съем информации изменения температуры в отливке 5 ведут в процессе изменения ее физического состояния, а именно в процессе монотонного охлаждения чугуна отливки 5. В результате такого измерения температуры обеспечивается интенсификация теплообмена между исследуемой средой 5 и термопарой 1, а также снижается инерционность замера температуры. Все это приводит к повышению точности и достоверности результатов измерения температуры в отливке 5.Then molten iron is poured into the mold at a temperature of 1200 ° C. Since the temperature of cast iron is higher than the melting temperature of the lead shell, the latter instantly melts due to heat transfer of the hardening crust 6 of the casting 5 to the shell 2 of thermocouple 1. In this case, the molten lead is guaranteed to form high-quality contact with the surface of the test medium, i.e. casting iron 5, by filling the surface roughness of the casting with a lead melt, preventing the formation of air gaps in the temperature measurement zone of the test medium, and therefore, significantly reduces thermal resistance. The information on temperature changes in the casting 5 is taken in the process of changing its physical state, namely, in the process of monotonous cooling of casting iron 5. As a result of this temperature measurement, heat transfer is intensified between the test medium 5 and thermocouple 1, and the inertia of temperature measurement is reduced. All this leads to increased accuracy and reliability of the temperature measurement results in the casting 5.
Таким образом, полученный массив данных изменения температуры отливки по заявляемому способу позволяет вести мониторинг тепловых условий формирования указанной литой детали в процессе ее изготовления с высокой точностью и достоверностью.Thus, the obtained data array of the temperature changes of the casting according to the claimed method allows monitoring the thermal conditions of the formation of the specified cast parts in the process of its manufacture with high accuracy and reliability.
Claims (1)
tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср,
где tпл.п.в - температура плавления плавкого вещества оболочки, °C;
tпл.ис.cp - температура плавления исследуемой среды, °C;
ввод указанной термопары в зону замера температуры исследуемой среды осуществляют до контакта поверхности твердой оболочки с поверхностью исследуемой среды, а съем информации изменения температуры ведут в процессе монотонного изменения физического состояния исследуемой среды. A method of measuring temperature, including the introduction of a thermocouple with a hard shell at the working junction into the temperature measurement zone of the test medium and the subsequent removal of temperature change information in the specified medium, characterized in that the hard shell at the working junction of the thermocouple is made of a fusible material, the melting temperature of which is selected from the condition
t pl.p.v = (0.0001-0.6) t pl.is.
where t pl.p.v is the melting point of the fusible material of the shell, ° C;
t pl.is.cp — melting point of the test medium, ° C;
the input of the indicated thermocouple into the temperature measurement zone of the test medium is carried out before the surface of the hard shell contacts the surface of the test medium, and the information on temperature changes is taken in the process of monotonously changing the physical state of the test medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014105017/28A RU2554324C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method of temperature measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014105017/28A RU2554324C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method of temperature measurement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554324C1 true RU2554324C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014105017/28A RU2554324C1 (en) | 2014-02-11 | 2014-02-11 | Method of temperature measurement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554324C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU147817A1 (en) * | 1961-03-13 | 1961-11-30 | И.Г. Хаврунюк | Gas-tight three-layer thermocouple protection tip |
| GB924408A (en) * | 1961-02-18 | 1963-04-24 | Max Planck Inst Eisenforschung | Temperature measuring apparatus |
| SU1515069A1 (en) * | 1987-03-09 | 1989-10-15 | Московский институт стали и сплавов | Method of measuring temperature of aggressive medium |
| RU2117265C1 (en) * | 1997-03-25 | 1998-08-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Алгон" | Device measuring temperature of corrosive melts |
| RU2164342C2 (en) * | 1995-02-24 | 2001-03-20 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Submersible downstroke probe |
| WO2010094464A2 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Temperature measuring device |
-
2014
- 2014-02-11 RU RU2014105017/28A patent/RU2554324C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB924408A (en) * | 1961-02-18 | 1963-04-24 | Max Planck Inst Eisenforschung | Temperature measuring apparatus |
| SU147817A1 (en) * | 1961-03-13 | 1961-11-30 | И.Г. Хаврунюк | Gas-tight three-layer thermocouple protection tip |
| SU1515069A1 (en) * | 1987-03-09 | 1989-10-15 | Московский институт стали и сплавов | Method of measuring temperature of aggressive medium |
| RU2164342C2 (en) * | 1995-02-24 | 2001-03-20 | Хераеус Электро-Ните Интернациональ Н.В. | Submersible downstroke probe |
| RU2117265C1 (en) * | 1997-03-25 | 1998-08-10 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Алгон" | Device measuring temperature of corrosive melts |
| WO2010094464A2 (en) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Temperature measuring device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3455164A (en) | Immersion molten metal sampler | |
| CN104698030A (en) | Determination method for interface heat transfer coefficient in casting process | |
| US3709040A (en) | Lances for taking samples of molten metal | |
| US5197531A (en) | Method of manufacturing directionally solidified castings | |
| US4358948A (en) | Method and apparatus for predicting metallographic structure | |
| Browne et al. | Interface heat transfer in investment casting of aluminum alloys | |
| RU2554324C1 (en) | Method of temperature measurement | |
| JP7125906B2 (en) | Holding power evaluation method and shrinkage evaluation method | |
| US3844172A (en) | Thermocouple test cup and cupholder | |
| CN105057608B (en) | A kind of apparatus and method detected for gravitational casting alloy critical solidification coefficient | |
| DK150996B (en) | DIGEL FOR THERMAL ANALYSIS OF ALUMINUM ALLOYS UNDER THEIR STRENGTH | |
| US3364745A (en) | Apparatus and method of measuring molten metal temperature | |
| Ahmadein et al. | Determination and verification of the gap dependent heat transfer coefficient during permanent mold casting of A356 aluminum alloy: Bestimmung und Verifikation des spaltabhängigen Wärmeübergangskoeffizienten im Dauerformguss einer A356 Aluminium‐Legierung | |
| CN106501301A (en) | Magnesium iron stokehold heat analysis-eutectic expansion device for fast detecting and detection method | |
| WO2016108762A1 (en) | Method and device for determining characteristic temperatures of steel taken directly from a tundish | |
| CN107607573B (en) | Novel method for predicting hot cracking tendency of alloy | |
| JP6544270B2 (en) | Casting apparatus and method of manufacturing cast product | |
| JP2016065811A (en) | Device and method for measuring temperature | |
| JP7342626B2 (en) | Temperature measurement equipment | |
| CN105301036A (en) | Device for measuring modulus of sand mould riser | |
| GB1600876A (en) | Method and apparatus for prediciting metallographic structure | |
| Susac et al. | Experimental study of the heat transfer and air gap evolution during casting of an AC4CH aluminum alloy | |
| CN105388183A (en) | A Method of Measuring the Modulus of Casting Mold Riser | |
| JP7654222B2 (en) | Thermal Conductivity Measurement Method | |
| JP2021037522A (en) | Mold seizure prediction method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170212 |