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金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍的制作方法

文檔序號(hào):6086967閱讀:277來源:國知局
專利名稱:金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型是一種金屬絲(棒)做成的熱電偶組合式快速測(cè)溫裝置。能快速測(cè)量1300℃~2000℃的高溫,并可多次重復(fù)使用,它屬于工業(yè)用高溫測(cè)量儀表。
冶金和機(jī)械工業(yè),十分需要高溫測(cè)量技術(shù),迫使高溫測(cè)量技術(shù)迅速發(fā)展,目前國內(nèi)外已經(jīng)制成不少高溫測(cè)量儀器儀表,但都遇到幾個(gè)突出問題。其一是,熱電偶的選材和制做;其二是,使用過程中熱電偶的保護(hù),特別是高溫下的氧化,其三是測(cè)溫設(shè)備的熱端(與高溫被測(cè)物接觸端)和冷端(與溫度指示儀表的連接端)之間的隔熱。近幾年來,前兩項(xiàng)技術(shù)問題,經(jīng)研究已經(jīng)取得明顯成果,并已采用。本人研制的《金屬陶瓷鎢錸組合式快速測(cè)溫槍》,重點(diǎn)就是解決這兩個(gè)技術(shù)問題。此項(xiàng)成果已于1990年4月19日向中國專利局申報(bào)實(shí)用新型專利,申請(qǐng)?zhí)枮?0204855.4。但到現(xiàn)在,高溫測(cè)溫計(jì)熱端與冷端的隔熱問題還存在一定問題。
本實(shí)用新型就是在上述專利的基礎(chǔ)上做了改進(jìn),它選用了“海泡石絨”為隔熱材料,它是我國自行制造的材料,曾是為封建皇帝制做火鍋的材料,能耐1700℃明火,經(jīng)試驗(yàn)其隔熱性能十分良好。用它做隔熱材料重新設(shè)計(jì)和制做的金屬鎢絲(鎳鉻--鎳硅)組合式快速測(cè)溫槍,可測(cè)1300℃~2000℃的高溫,一支測(cè)溫槍可重復(fù)使用100次~300次,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有水平。
本實(shí)用新型在熱電偶的選材上也做了改進(jìn),選用鎢錸3-鎢錸25制成測(cè)量0~2000℃的熱電偶,它具有測(cè)溫上限高的優(yōu)點(diǎn)。選用鎳鉻-鎳硅制成另一種測(cè)量0~1300℃的熱電偶,它的測(cè)溫上限低一些,但具有材料成本低和壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的主要組成如

圖1所示,它包括測(cè)溫探頭(1)、隔熱封固塞(又稱皇帝封固塞)(2)、連接器(3)、測(cè)溫槍桿(4)和溫度顯示儀(5)等五部分。
本實(shí)用新型,對(duì)測(cè)溫探頭、連接器和槍桿等的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),使其具有測(cè)溫快(低于1秒鐘),冷、熱端隔熱好、壽命長、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理。
(一)實(shí)施例1,金屬陶瓷鎢錸組合式快速測(cè)溫槍。
這種測(cè)溫槍能測(cè)0℃~2000℃的溫度、能重復(fù)使用100次,它的主要組成如圖1所示,如前所述共分五個(gè)部分。
①本實(shí)施例第一部分測(cè)溫探頭(1),其詳圖見圖2。其中包括鎢錸熱電偶(11)、金屬陶瓷管(12)、正負(fù)熱電絲(13)、異形雙孔絕緣瓷管(14)、填充劑(15)、隔熱絕緣段(16)、雙孔絕緣瓷管(17)、消氧填充劑(18)、正、負(fù)極端子(19)和隔熱絕緣層(10)等十個(gè)部分組成。
本實(shí)施例中,熱電偶(11)是用鎢錸合金制成,其中鎢錸3為正極棒狀、鎢錸25為負(fù)極絲狀,把絲狀負(fù)極緊緊纏繞在棒狀正極上,組成熱電偶。它外面的保護(hù)罩是金屬陶瓷管(12),為使熱量盡快傳到熱電偶,制做時(shí)熱電偶的頂端和兩側(cè)緊貼陶瓷管壁(見圖2)至少有三點(diǎn)與管壁接觸。在熱電偶周圍填滿消氧劑(18)、消氧劑是用金屬鉻、鉬粉和石墨粉混合物,具有極好的消氧作用。熱電偶的正、負(fù)極絲(13)是穿過瓷管(17)和(14)而引向探頭末端正、負(fù)極端子(19)的。
本實(shí)施例中金屬陶瓷保護(hù)管(12)的配料和制做都十分考究,其配料選用化學(xué)純度為99.9%的金屬鉬粉和純度大于99%的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁,并加有少量的鉻粉和其他抗氧化性強(qiáng)的稀土元素,混合后的配料,靜壓成型后,再在氬氣保護(hù)下經(jīng)2000℃高溫?zé)Y(jié)而成,保護(hù)管端部為乳頭狀,管壁極薄,它具有強(qiáng)度好,端部傳熱快、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)。保護(hù)管內(nèi)部裝的填充劑(15),以碳纖維為主的絕緣材料,具有良好的消氧性能。
本實(shí)施例中,僅在測(cè)溫探頭中就采用了兩次隔熱措施。一是在兩瓷管之間加有隔熱絕緣層(10);二是在探頭末端加有隔熱絕緣段(16),它們都是用海泡石絨為主的材料做成。前者(10)是粉末裝填料,后者(16)則是海泡石絨與礬士水泥混合制成異形管狀體(見圖2)。經(jīng)過兩次隔熱后測(cè)溫探頭的末端,已經(jīng)具有良好的隔熱效果。
(2)本實(shí)施例的第二部分為隔熱封固塞(2),(見圖3)。它是用海泡石絨和礬士水泥溫合劑制成的帶孔的塞狀體,中間的園孔稍大于測(cè)溫探頭(1)的外壁,當(dāng)探頭桿入連接器(3)時(shí),封固塞(2)也大部分進(jìn)入連接器(3),起到封緊固定探頭(1)的作用。這個(gè)封固塞有良好的隔熱作用。不僅是隔斷熱的傳導(dǎo),而且阻擋了熱向冷端的輻射和對(duì)流。
(3)本實(shí)施例的第三部分為連接器(3),在圖3中把這一部分剖開,展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu),連接器(3),共含九個(gè)部分,即金屬陶瓷外保護(hù)管(21)、不銹鋼外保護(hù)管(22)、絕緣隔熱填料(23)、隔熱絕緣緊固段(24)、探頭插入通道部份(25)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(huán)(27)、正負(fù)極銅環(huán)(28)、熱電偶引出導(dǎo)線(補(bǔ)償導(dǎo)線)(29)。
由圖3可見連接器(3)的外壁,由金屬陶瓷保護(hù)管(21)和不銹鋼保護(hù)管(22)兩部分接成。前一段(21)用金屬陶瓷進(jìn)一步阻止熱傳導(dǎo),后一段用不銹鋼可增加連接器的強(qiáng)度。在其內(nèi)部的絕緣隔熱填料(23),為硅酸鋁質(zhì)和氧化鋁質(zhì)耐火纖維氈及海淪石絨具有良好的隔熱絕緣性能。
由圖3可見連接器(3)的內(nèi)部裝有不銹鋼管制成的探頭插入通道(25)。其左端為錐形管并開有槽口,探頭(1)由左端插入,并被錐管卡緊。鋼管(25)的右端為直管,右端口內(nèi)刻有螺紋,以便和槍桿(4)連接。在直管內(nèi)自左至右依次裝入絕緣瓷環(huán)(27)、絕緣瓷碗(26)。在瓷碗(26)中又裝入兩個(gè)互相隔離(絕緣)的正負(fù)極銅環(huán)(28)。當(dāng)探頭(1)插入后,兩銅環(huán)(28)正好與探頭(1)中的正負(fù)極端子(19)(見圖2)對(duì)接。銅環(huán)(28)上焊有兩條引出線,即連在引出導(dǎo)線(29)上,并通過槍焊(4)內(nèi)的電纜(29)導(dǎo)向指示儀表(5)(見圖1)。
在圖3中有一段隔熱絕緣緊固層(24),是用海泡石絨為原料制成的,又一次起到隔熱作用。
(4)本實(shí)施例的第四部分槍桿(4)和第五部分溫度顯示儀(5),比較簡單,故未另繪圖,在圖(3)中畫有槍桿(4),其外壁為不繡鋼管,端口處有螺紋與連接器(3)相接。管內(nèi)裝有作為引出線的電纜(29)。溫度顯示儀(5)則為通用電子指示儀表。
(二)實(shí)施例2,本實(shí)施例,除選用鎳絡(luò)-鎳硅作熱電偶外,其他各部分的材料結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1完全相同,選用鎳鉻-鎳硅做熱電偶,其優(yōu)點(diǎn)有二其一,是材料成本低;其二是,使用次數(shù)多,不怕氧化,可重復(fù)使用300次,但其測(cè)溫范圍卻為0~1300℃,比實(shí)施例1稍低一些。
綜上所述,本實(shí)用新型的特征在于(一)本實(shí)用新型采用了鎢錸3-鎢錸25和鎳鉻-鎳硅,制成的熱電偶,正極為棒狀,負(fù)極為絲狀,并緊纏繞在正極棒上,這種熱電偶不僅性能好,壽命長,而且材料可取自國內(nèi),成本低。
(二)本實(shí)用新型采用金屬陶瓷管,配料為化學(xué)純度為99.9%的鉬粉和化學(xué)純度大于99%的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁、并加有少量鉻粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成,在氬氣保護(hù)下燒結(jié)成型。其外形成乳頭狀,管壁極薄,具有傳熱快、抗氧化等突出優(yōu)點(diǎn)。
(三)本實(shí)用新型采用鉬粉、石墨粉和碳纖維做填充消氧劑,對(duì)熱電偶有良好的保護(hù)作用,增加了使用壽命。
(四)本實(shí)用新型采用了隔熱作用極好的“海泡石絨”做絕緣隔熱材料。并進(jìn)行了精心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在測(cè)溫槍的“熱端”和“冷端”之間加有隔熱層(10)、隔熱段(16)、隔熱緊固塞(2)、隔熱等固段(24)等四層隔離,從而取得良好的隔熱效果。是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破。
(五)本實(shí)用新型在探頭(1)、連接器(3)和槍桿(4)的連接上,進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。(1)和(4)之間即要有良好的機(jī)械連接(形成一個(gè)鋼性整體)和電氣連接即把熱電偶測(cè)得的溫度變化電信號(hào)傳到顯示儀表。卻又要良好的隔熱。本實(shí)用新型在(1)和(3)連接上,用錐狀開槽管卡緊插入的探頭(1),保證機(jī)械連接強(qiáng)度,用正負(fù)極銅環(huán)與正負(fù)極端子搭接保證電氣連接。取得使用方便、接觸良好和堅(jiān)固的良好效果。在(3)、(4)之間則采用螺紋連接。并用填料塞緊。效果亦十分良好。
總之本實(shí)用新型由于較好地解決了熱電偶的選材和制做工藝;熱電偶的保護(hù)和防氧化;“冷”“熱”兩端間的熱隔熱等幾個(gè)重大技術(shù)問題,故具有性能好、壽命長、成本低和使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn),是一種具有世界先進(jìn)水平的新型高速測(cè)溫儀表。
權(quán)利要求1.金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍由測(cè)溫探頭(1)、隔熱絕緣緊固塞(2)、連接器(3)、測(cè)溫槍桿(4)、溫度顯示儀(5)組成,其特征在于①測(cè)溫探頭(1)由熱電偶(11)、金屬陶瓷管(12)、正負(fù)熱電絲(13)、異形雙孔絕緣瓷管(14)、填充劑(15)、隔熱絕緣段(16)、雙孔絕緣瓷管(17),液氧填充劑(18)、正負(fù)極端子(19)、隔熱絕緣層(10)組成;②連接器(3)由金屬陶瓷外保護(hù)管(21)、不銹鋼外保護(hù)管(22)、絕緣隔熱填料(23)、隔熱絕緣緊固段(24)、探頭桿入通道部分(25)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(huán)(27)、正負(fù)極銅環(huán)(28)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(huán)(27)、正負(fù)極銅環(huán)(28)、熱電偶引出導(dǎo)線(29)組成;③測(cè)溫探頭(1)和隔熱絕緣緊固塞(2)均以插接方式與連接器連接;④測(cè)溫槍桿(4)用螺紋連接方式與連接器(3)連接;⑤測(cè)溫槍桿中的電纜(29)與溫度顯示儀(5)連接;
2.如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所述的熱電偶(11)其正極為棒狀,負(fù)極為絲狀,并緊纏繞在正極棒上,其頂部和兩側(cè),共三點(diǎn)與金屬陶瓷管(12)內(nèi)壁接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所說的金屬陶瓷管(12)配料為化學(xué)純度99.9%的銅粉和化學(xué)純度大于99%的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁,并加有少量鉻粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成,冷卻壓成型并在氬氣保護(hù)下2000℃高溫?zé)Y(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所說的消氧填充劑(18)采用鉬粉、石墨粉。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所說的隔熱層(10)、隔熱膠(16)、隔熱緊固塞(2)和隔熱緊固段(24)均為以“海泡石絨”為原料制成。
6.如權(quán)利要求2所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所說的熱電偶(11)由鎢-錸制成。
7.如權(quán)利要求2所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,其特征在于所說的熱電偶(11)由鎳絡(luò)-鎳硅制成。
專利摘要一種金屬陶瓷熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,屬于工業(yè)用高溫測(cè)量儀表。本實(shí)用新型是一種金屬絲(棒)狀做成的熱電偶組合式快速測(cè)溫槍,它能測(cè)量0~2000℃的高溫,并可重復(fù)使用100~300次。它由測(cè)溫探頭、隔熱封閉塞、連接器、測(cè)溫槍桿和溫度顯示器五部份組成。本實(shí)用新型較好的解決了熱電偶的選材和制作工藝,熱電偶的保護(hù),和測(cè)溫槍“熱端”與“冷端”的隔熱問題,因而具有性能好,壽命長,成本低和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K7/02GK2103133SQ9120169
公開日1992年4月29日 申請(qǐng)日期1991年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月2日
發(fā)明者王旭 申請(qǐng)人:王旭
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