Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wzorcowania termoelementów z metali szlachet¬ nych i nieszlachetnych w sklad którego wchodza piec oporowy do wygrzewania termoelementów, termostat spoin odniesienia, termometr temperatury odniesienia z czujnikiem rezystancyjnym, dwa wielopozycyjne przelaczniki, kompensator pradu stalego oraz urzadzenia zasilania. Urzadze¬ nie stosowane jest w laboratoriach i oddzialach zakladów przemyslowych zajmujacych sie pomia¬ rami temperatury.Dotychczas znane urzadzenia do wzorcowania termoelementów mialy termoelement wzor¬ cowy polaczony bezposrednio z kompensatorem pradu stalego oraz jeden przelacznik wielopozy- cyjny sluzacy do laczenia jednego ze sprawdzanych termoelementów z kompensatorem. Polowa biegunów przelacznika polozona wzdluz jednego z kolektorów polaczona byla zjednym zprzewo- dów sprawdzanych termoelementów, a druga polowa biegunów przelacznika polozona wzdluz drugiego kolektora polaczona byla z drugim z przewodów sprawdzanych termoelementów; pola¬ czenia byly tak wykonane, ze w danej pozycji przelacznika laczone byly przewody tego samego sprawdzanego termoelementu. Urzadzenia dotychczas znane zawieraly termostaty spoin odniesie¬ nia, którymi byly naczynia szklane napelnione jednym z olejów maszynowych. W oleju tym zanurzano do tej samej glebokosci termometr szklany i spoiny odniesienia. W wielu urzadzeniach do wzorcowania termoelementów termostaty spoin odniesienia wyposazone byly w termometry termoelektryczne uprzednio wzorcowane..Dotychczas znane urzadzenia do wzorcowania termoelementów powoduja szereg niedogod¬ nosci przy wzorcowaniu. Wyzej opisane polaczenia przewodów sprawdzanych termoelementów z biegunami przelacznika powoduja, ze termoelementy mozna wzorcowac metoda porównawcza badz metoda róznicowa zaleznie od polaczen przewodów termoelementów na listwie zaciskowej znajdujacej sie miedzy piecem oporowym a termostatem spoin odniesienia. Opisana budowa termostatu spoin odniesienia powoduje, ze temperatura odniesienia jest znana ze zbyt mala dokladnoscia i jest zbyt malo stabilna w czasie dokonywania wzorcowania.Celem wynalazku jest zbudowanie urzadzenia do wzorcowania termoelementów z metali szlachetnych i nieszlachetnych, które nie mialoby wyzej wymienionych wad.2 120 740 Cel ten zostal osiagniety poprzez wyposazenie urzadzenia w dwa wielopozycyjne przelaczniki znajdujace sie miedzy termostatem spoin odniesienia a kompensatorem pradu stalego. Polowa biegunów jednego z przelaczników polozona wzdluz jednego z kolektorów polaczona jest zjedna z termoelektrod termoelementu wzorcowego, druga termoelektroda tego termoelementu polaczona jest z druga polowa biegunów polozonych wzdluz tego samego kolektora tego przelacznika, a ponadto z pierwszym biegunem polozonym wzdluz drugiego kolektora tego przelacznika, przy czym kazda z polówek pozostalych biegunów polozonych wzdluz drugiego kolektora polaczona jest z jednoimiennymi termoelektrodami termoelementów wzorcowych. Spoiny pomiarowe ter- moelementów wzorcowych umieszczone sa w piecu, a spoiny odniesienia w termostacie, którego naczynie napelnione jest olejem transformatorowym wedlug polskiej normy PN-72/C-96058, suchym w rozumieniu polskiej normy PN-56/C-04085. W oleju tym zanurzony jest w oslonie czujnik rezysancyjny temperatury odniesienia, przy czym srednica zewnetrzna tego czujnika równa sie srednicy wewnetrznej oslony, natomiast odleglosc dolnej krawedzi oslony od dolnej podstawy czujnika zawarta jest w przedziale 2,5 + 4 srednic czujnika. Odleglosc dolnej podstawy oslony czujnika od naczynia termostatycznego zawarta jest w przedziele 3,5+5 srednic czujnika, a odleglosc tej podstawy od lustra oleju transformatorowego zawarta jest w przedziale 10+15 srednic tego czujnika. Ponad dolna podstawa czujnika umieszczone sa spoiny odniesienia w odleglosci 2+4 srednic tego czujnika od jej dolnej podstawy mierzonej w plaszczyznie pionowej i odleglosci 0,135 + 0,280 srednic czujnika rezystancyjnego odjego bocznej powierzchni mierzonej w plaszczyznie poziomej.Korzystnie jest gdy odleglosc dolnej podstawy czujnika rezystancyjnego od dna naczynia termostatycznego zawarta jest w przedziale 3,8+4 srednic czujnika, a odleglosc dolnej podstawy czujnika od lustra oleju transformatorowego zawarta jest w przedziale 10+ 12 srednic czujnika, natomiast odleglosc dolnej podstawy czujnika od dolnej krawedzi oslony zawarta jest w przedziale 3-4 srednic tego czujnika wieksza od 12 srednic tego czujnika. Czujnik termometru rezystancyj¬ nego umieszczony jest w oslonie o srednicy wewnetrznej równej srednicy zewnetrznej czujnika z tym, ze odleglosc dolnej krawedzi oslony od dolnej podstawy czujnika rezystancyjnego zawartajest w przedziale 3+5 srednic tego czujnika najkorzystniej w przedziale 3,5+4,5 takich srednic. Spoiny odniesienia sa umieszczone nad dolna podstawa czujnika rezystancyjnego w odleglosci 2,0-^2,5 srednic czujnika rezystancyjnego od dolnej podstawy czujnika termometru rezystancyjnego i w odleglosci 3,7-K3,9 srednic czujnika rezystancyjnego od bocznej powierzchni naczynia termostatycznego.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy urzadzenia do wzorcowania termoelementów, fig. 2 uproszczony schemat polaczen elektrycznych urzadzenia, fig. 3 przekrój wzdluzny termostatu spoin odniesienia, fig. 4 sposób wyprowadzenia przewodów czujnika rezystancyjnego z termostatu spoin odniesienia, fig. 5 sposób polaczenia czujnika rezystancyjnego z przewodami odprowadzaja¬ cymi, fig. 6 szczególy polaczenia spoin odniesienia.Urzadzenie do wzorcowania termoelementów sklada sie z pieca 1 do wygrzewania spoin wzorcowanych termoelementów, termostatu spoin odniesienia 2 z miernikiem temperatury odnie¬ sienia 3, z dwu wielopozycyjnych przelaczników 4 i 5 oraz kompensatora pradu stalego 6 wyposa¬ zonego w ogniwo normalne 7 i galwanometr 8. Kompensator 6 zasilany jest z sieci 220 V poprzez zasilacz 9. W piecu 1 wygrzewa sie spoine termoelementu wzorcowego 10 i spoiny termoelementów wzorcowych 11. Drugie konce termoelementów wzorcowego 10 i wzorcowanych umieszczone sa w termostacie spoin odniesienia 2. Konce te sa polaczone do biegunów jednego z przelaczników 4,5.Kolektory przelaczników 4 i 5 sa polaczone z wejsciem kompensatora 6. Przelacznik 5 ma dwa oddzielone od siebie elektrycznie kolektory górny 12 i dolny 13.Wzdluz kolektora górnego 12 rozmieszczone sa bieguny 15, a wzdluz dolnego kolektora 13 bieguny 16. Bieguny 15,16maja polaczenie z kolektorami poprzez lacznik 14. Bieguny 15 sa ze soba zwarte i polaczone z jednym z przewodów termoelementu wzorcowego 10. W przykladzie bieguny 15 polaczone sa z przewodami platynowymi termoelementu wzorcowego PtRh-Pt to jest z ter- moelktroda ujemna. Bieguny 16 sa zwarte ze soba i polaczone z drugim przewodem termoelementu wzorcowego, a wiec PtRh, tojest z termoelektroda dodatnia. Biegun 17polozony wzdluz kolektora dolnego 13 jest tez polaczony z termoelektroda dodatnia termoelementu wzorcowego 10.120740 3 Bieguny 18 polozone wzdluz dolnego kolektora 13 polaczone sa z termoelektrodami uje¬ mnymi termoelementów wzorcowanych 11. Natomiast bieguny 19, równiez polozone wzdluz dolnego kolektora 13, polaczone sa z termoelektrodami dodatnimi termoelementów wzorcowa¬ nych 11. Kolektory dolny 13 i górny 12 polaczone sa z wejsciem kompensatora 6 pradu stalego.Wyzej opisane polaczenia biegunów przelacznika 5 umozliwiaja podawanie na kompensator 6 napiecia z termoelementu wzorcowego 10, przy zwarciu bieguna 15 z kolektorem 12 i bieguna 17 z kolektorem 13. Zwarcie bieguna 15 z biegunem 18 poprzez odpowiednie ustawienie lacznika 14 powoduje polaczenie termoelektrody ujemnej termoelementu wzorcowego 10 z termoelektroda ujemna jednego z termoelementów wzorcowanych 11. Zwarcie bieguna 16 z biegunem 19 poprzez odpowiednie ustawienie lacznika 14 powoduje polaczenie termoelektrody dodatniej termoele¬ mentu wzorcowego 10 z termoelektroda dodatnia jednego z termoelementów wzorcowanych 11 i podanie na kompensator 6 wypadkowego sygnalu napieciowego.Kolektory 20 i 21 przelacznika 4 sa równiez polaczone z kompensatorem 6. Bieguny 22 polozone wzdluz kolektora 20 sa polaczone z termoelektrodami dodatnimi termoelementów wzorcowanych 11, a bieguny 23 polozone wzdluz kolektora 12 polaczone sa z termoelektrodami ujemnymi termoelementów wzorcowanych 11. Takiepolaczenie biegunów przelacznika 4 umozli¬ wia wprowadzenie na kompensator 6 sygnalu napieciowego jednego z wzorcowanych termoele¬ mentów. Pokazane na fig. 2 polozenie lacznika 24 powoduje zwarcie bieguna 22 z kolektorem 20 i bieguna 23 z kolektorem 21, w wyniku tego do kompensatora 6 dochodzi sygnal napieciowy z termoelementów wzorcowanych 11.Termostatspoin odniesienia 2 ma termometr 3sluzacy do pomiaru temperatury odniesienia z czujnikiem 25. W przykladzie jest 100 ft platynowy czujnik rezystancyjny. Czujnik 25 polaczony jest z wejsciem ukladu elektrycznego termometru 3. Termometr3jest zasilany energia elektryczna.Zasilacz 9 kompensatora 6 polaczony jest z siecia zasilajaca poprzez wylacznik 26. Poprzez wlacznik 26 odbywa sie podlaczenie do sieci galwanometru 8. Wlaczanie do sieci zasilacza 9, galwanometru 8 sygnalizuje lampka 27.Termostat spoin odniesienia 2 sklada sie ze szklanego naczynia 28 wypelnionego olejem transformatorowym 29. Naczynie 28 znajduje sie w metalowej obudowie 30, spoczywajac na podporze 31. Naczynie 30 od góry zamkniete jest pokrywa 32 z otworem, przez który przechodza przewody termometru 3i przewody spoin odniesienia. Naczynie 28 od góry zamknietejest korkiem 33 z osiowym otworem, przez który tez przechodza wyzej wspomniane przewody.W otworach tych centralnie osadzone sa przewody czujnika 25, termometru 3 a sam czujnik 25zanurzonyjest w oleju 29. Czujnik 25 zakonczony jest korkiem 34, w którym osadzone sa koncówki 35 czujnika 25. W korku 34 koncówki 35 lacza sie z przewodami 36. Przewody 36przechodza przez oslone 37. Oslona 37 osadzona jest w otworze korka 33 i zamknieta od góry korkiem 38 z otworem 39, przez który wyprowadzone sa przewody 36. Czujnik 25 w przykladzie wykonania ma rezystancje lOOft.Przez pozostale otwory w korku 33 sa wyprowadzone przewody od spoin odniesienia 40.Spoiny odniesienia 40 sa skreconymi i zlutowanymi koncówkami przewodów 41 i 42. W przykla¬ dzie wykonania naczynie 28 ma srednice równa 10,0 srednicom czujnika 25. Odleglosc dolnej odstawy czujnika rezystancyjnego 25 termometru 3 od dna naczynia 28 równa sie 3,56 srednic tego czujnika, natomiast odleglosc tej podstawy od lustra oleju 29 równa sie 10,9 srednic czujnika 25.Srednica wewnetrzna oslony szklanej 37 równa sie zewnetrznej srednicy czujnika 25. Odleglosc dolnej krawedzi oslony 37 od dolnej podstawy czujnika 25 równa sie 3,72 srednic czujnika 25.Mierzona w plaszczyznie pionowej odleglosc spoin odniesienia 40 od dolnej podstawy czujnika 25 równa sie 2,29 srednicy czujnika 25 natomiast mierzona w plaszczyznie poziomej odleglosc spoin odniesienia 40 od bocznej powierzchni czujnika 25 równa sie 0,142 srednicy czujnika 25.Dzialanie urzadzenia do wzorcowania termoelementów jest opisane ponizej. Wzorcowanie termoelementów na urzadzeniu wedlug wynalazku odbywa sie za pomoca dwóch metod: róznico- wej-dla przypadku gdy sprawdzane termoelementy i termoelement kontrolny sa tego samego rodzaju; porównawczej-dla przypadku gdy termoelement kontrolny i termoelementy sprawdzane sa róznego rodzaju. Zmiana metody i zasady pomiarów testujacych termoelementy nie wymaga zmiany elementów skladowych urzadzenia. W urzadzeniu opisanym w przykladzie wykonania termoelementy z metali szlachetnych PtRh 10-Pt sprawdza sie metoda róznicowa a termoelementy z metali nieszlachetnych NiCr-NiAl. Fe-Konst metoda porównawcza.4 120 740 Metoda porównawcza wzorcowania termoelementów polega na porównaniu charakterystyki sily termoelektrycznej sprawdzonego termoelementu z charakterystyka sily termoelektrycznej termoelementu wzorcowego.Metoda róznicowa wzorcowania termoelementów polega na pomiarze róznicy sil termoelek¬ trycznych termoelementu sprawdzanego i termoelementu wzorcowego. Przed przystapieniem do wzorcowania wlacza sie zasilanie urzadzenia wlacznikiem 26. Ponadto wlacza sie zasilanie pieca 1.Nagrzewanie pieca do zadanej temperatury trwa kilkadziesiat minut, w zaleznosci od wartosci temperatury. W tym czasie wszystkie obwody pomiarowe urzadzenia ustabilizuja swoja tempera¬ ture pracy. Od chwili ustalenia sie temperatury pieca mozna rozpoczac pomiary. Wzorcujac termoelementy z metali nieszlachetnych stosujemy metode porównawcza, laczymy w pek spraw¬ dzane termoelementy, tak aby termoelement wzorcowy znalazl sie w srodku peku. Sprawdzane termoelementy umieszczamy w otworze rury pieca 1, tak aby spoiny pomiarowe znalazly sie w pionowej plaszczyznie symetrii tej rury. Otwór w rurze uszczelnia sie wypalonym azbestem. Na konce termoelektrod zaklada sie listwy zaciskowe, którymi zakonczone sa przewody kompensa¬ cyjne. Konce przewodów kompensacyjnych dolacza sie do odpowiednich zacisków przelaczników.Przy polaczeniach przestrzega sie biegunowosci polaczen i odpowiedniego typu przewodu kompensacyjnego. Wyboru sprawdzonego termoelementu dokonuje sie przelacznikiem 4. Sygnal mierzony wchodzi na kompensator 6 po jego uruchomieniu, to jest po wcisnieciu odpowiedniego przycisku na tablicy sterowniczej kompensatora 6. W celu pomiaru sily termoelektrycznej termoe¬ lementów ustawia sie wartosc SEM ogniwa normalnego 7 odpowiadajacego temperaturze 20°C oraz prad pomocniczy kompensatora i dokonuje pomiaru zasadniczego przez sprowadzenie do zera galwanometru 8.Uzyskana wartosc potencjalu jest sila termoelektryczna termoelementu, którego „zimne" konce znajduja sie w temperaturze termostatu 3. Aby otrzymac sile termoelektryczna odniesiona do temperatury 0°C nalezy do uprzednio zmierzonej sily termoelektrycznej dodac sile termoelek¬ tryczna termoelementu w temperaturze odniesienia. Ze wskaznika termometru 3 odczytuje sie temperature odniesienia w „°C\ Za pomoca tablic termometrycznych przytoczonych w polskiej normie PN-75/M-53854 „Termometry termoelektryczne. Charakterystyki termoelektryczne ter¬ moelementów" odcz\tuje sie sile termoelektryczna odpowiadajaca temperaturze odniesienia, sile te dodaje sie do odczytanej z kompensatora sily termoelektrycznej termoelementu.Za pomoca wyzej wymienionych tablic termometrycznych sumaryczna sile termoelektryczna przelicza sie na wartosc temperatury. W ten sam sposób mierzy sie sile termoelektryczna kolejnych termoelementów ustawiajac przelacznik 4 w odpowiednich pozycjach. Metoda róznicowa spraw¬ dza sie termoelementy z metali szlachetnych PtRhlO-Pt. W tym celu sprawdzone termoelementy zv azuje sie w pek, tak aby termoelement wzorcowy znalazl sie wewnatrz peku. Jednoimienne termoelektrody termoelementu wzorcowego i termoelementów sprawdzanych zwiazuje sie cienkim drutem platynowym w miejscu mozliwie bliskim spoin pomiarowych w dwie wiazki, zapewniajac miedzy termoelektrodami dobry kontakt cieplny i elektryczny. Termoelement umieszcza sie w piecu tak aby spoiny znalazly sie w pionowej plaszczyznie symetrii rury roboczej. Otwór rury uszczelnia sie wypalonym azbestem. Termoelektrody laczy sie przewodami kompensacyjnymi z odpowiednimi zacisksmi na pulpicie urzadzenia. Wyboru termoelementu sprawdzanego dokonuje sie za pomoca przelacznika 5 po wcisnieciu odpowiedniego przycisku kompensatora 6.Przed pomiarem zasadniczym ustawia sie prad pomocniczy kompensatora 6 oraz wartosc SEM ogniwa normalnego 7 odpowiadajacego temperaturze 20°C i dokonuje sie pomiaru tempera¬ tury pieca 1 termoelementem kontrolnym. Pomiar polega na zmierzeniu wartosci sily termoelektry¬ cznej pary termoelektrod utworzonej z termoelektrod PtRhlO termoelementu sprawdzanego i kontrolnego oraz sily termoelektrycznej pary termoelektrod utworzonej z termoelektrod Pt ter¬ moelementu sprawdzanego i kontrolnego. Zmieniajac polozenie przelacznika 5 dokonuje sie wyzej wymienionych pomiarów poszczególnych sprawdzanych termoelementów.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wzorcowania termoelementów z metali szlachetnych i nieszlachetnych, w sklad którego wchodza, piec oporowy do wygrzewania termoelementów, termostat spoin odniesie¬ nia, termometr temperatury odniesienia, dwa przelaczniki wielopozycyjne, kompensator pradu120 740 5 stalego oraz urzadzenie zasilajace, znamienne tym, ze czesc biegunów (15) polozona wzdluzjednego z kolektorów (12) przelacznika (5) polaczona jest zjedna z termoelektrod termoelementu wzorco¬ wego (10), pozostala czesc biegunów (16) polozona wzdluz kolektora (12) polaczona jest z druga termoelektroda tego termoelementu (10), która ponadto polaczona jest z biegunem (17) polozo¬ nym wzdluz drugiego z kolektorów (13) przelacznika (5), pozostale bieguny (18 i 19) polozone wzdluz tego kolektora (13) polaczone sa z jednoimiennymi termoelektrodami termoelementów wzorcowych (11), których spoiny pomiarowe umieszczone sa w piecu (1), a spoiny odniesienia w termostacie (2), którego naczynie (28) o srednicy zawartej w przedziale 10^-20 srednic czujnika rezystancyjnego (25) napelnione jest suchym olejem transformatorowym (29), w którym zanurzony jest czujnik rezystancyjny (25) oslonie (37), której srednica wewnetrzna równa sie srednicy zewnetrznej czujnika (25), a której dolna podstawa jest odlegla od dna naczynia (28) o 3,5-^5 srednic czujnika (25) i o 10-H5 tych srednic od lustra oleju transformatorowego (29),a odleglosc dolnej krawedzi oslony (37) od dolnej podstawy czujnika (25) zawarta jest w przedziale 2,5-^-4 srednic czujnika (25), poza tym ponad dolna podstawa czujnika rezystancyjnego (25) umieszczone sa spoiny odniesienia w odleglosci 2-r4 srednic czujnika (25) od jego dolnej podstawy mierzonej w plaszczyznie pionowej i w odleglosci 0,135^-0,280 srednic czujnika (25) od jego bocznej powierzchni mierzonej w plaszczyznie poziomej. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze odleglosc dolnej odstawy czujnika rezystan¬ cyjnego (25) od dna naczynia (28) zawarta jest w przedziale 3,8-5-4 srednic czujnika (25), natomiast odleglosc dolnej podstawy czujnika (25) od lustra oleju transformatorowego (29) zawarta jest w przedziale 10-r 12 srednic czujnika (25). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze odleglosc dolnej podstawy czujnika rezy¬ stancyjnego (25) od dolnej krawedzi oslony (37) zawartajest w przedziale 3-r-4 srednic czujnika (25).Fig.i120740 04 Ch CC120740 Fig.O120 740 Fia.tf Fi9.5 *9 6 Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL