CN106052892A - 一种热电偶 - Google Patents

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张校东
耿欣
刘岩
刘国阳
邹镇
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Abstract

本发明涉及一种热电偶，用于发动机进气动态温度测试，所述热电偶包括细偶丝、偶丝、双孔陶瓷管、支杆及盖板，双孔陶瓷管置于支杆内部，支杆与双孔陶瓷管之间的间隙灌注绝缘胶并用盖板固定密封，偶丝与细偶丝数量相同且均为两个，偶丝一端连接于双孔陶瓷管，偶丝的另一端连接细偶丝，引出于双孔陶瓷管的偶丝呈预设角度，两个细偶丝之间迎着气流方向呈预定角度且细偶丝的交点采用储能点焊的方式进行焊接。本发明的热电偶能够快速修复和更换细偶丝，采用细偶丝和偶丝搭接的方法，实现用于发动机进气动态温度测试的热电偶在使用过程中的快速修复和更换，同时满足单支热电偶对不同时间响应要求的通用性。

Description

一种热电偶
技术领域
本发明属于航空发动机性能测试技术领域，尤其涉及一种热电偶。
背景技术
在航空发动机研制过程中，常常利用细丝类热电偶对空气和燃气进行动态温度测试。常用的热电偶均采用细裸丝作为测温元件。如图1所示为目前常用的热电偶的结构形式，这种结构的快响应电偶在双孔陶瓷管3’上对称的安装两个细偶丝2’，细偶丝2’的交点为热接点1’。这种结构形式的热电偶的偶丝在高速气流(气流流向垂直于细偶丝2’所在平面)的冲刷以及发动机的强烈振动的工作环境下，极易在细偶丝2’在引出双孔陶瓷管3’的位置发生疲劳断裂，使用寿命很低。这种热电偶在偶丝断裂后无法重新修复并投入使用，所以在发动机整个试验过程中需要频繁更换新的热电偶。
发明内容
本发明的目的是提供一种热电偶，解决目前的热电偶使用寿命低、易折断、更换不便的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热电偶，用于发动机进气动态温度测试，所述热电偶包括细偶丝、偶丝、双孔陶瓷管、支杆及盖板，双孔陶瓷管置于支杆内部，支杆与双孔陶瓷管之间的间隙灌注绝缘胶并用盖板密封固定端部，偶丝与细偶丝数量相同，且所述偶丝为两个，每个偶丝的一端连接于双孔陶瓷管，每个偶丝的另一端连接细偶丝，引出于双孔陶瓷管的两个偶丝之间呈第一预定角度，两个细偶丝之间迎着气流方向呈第二预定角度且细偶丝的交点采用储能点焊的方式进行焊接。
进一步地，偶丝的直径范围为0.1mm至1mm。
进一步地，细偶丝的直径范围为0.08mm至0.3mm。
进一步地，所述预设角度为30度至60度。
进一步地，所述预定角度为80度至100度。
进一步地，偶丝与细偶丝之间采用焊接固定。
进一步地，偶丝上与细偶丝固定处为圆片状，用于增大偶丝与细偶丝的焊接面积。
本发明的热电偶能够快速修复和更换细偶丝，采用细偶丝和偶丝搭接的方法，实现用于发动机进气动态温度测试的热电偶在使用过程中的快速修复和更换，同时满足单支热电偶对不同时间响应要求的通用性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为现有技术的热电偶结构图。
图2为本发明一实施例的热电偶结构图。
图3为本发明一实施例的测点头部结构图。
其中，1’-热结点，2’-细偶丝，3’-双孔陶瓷管；
1-细偶丝，2-偶丝，3-双孔陶瓷管，4-支杆，5-盖板。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图2和图3所示，本发明的热电偶结构包括细偶丝1、φ0.5mm的偶丝2、双孔陶瓷管3、支杆4和盖片5，φ0.5mm的偶丝2的正负极分别穿在双孔陶瓷管3的两个孔中，双孔陶瓷管3安装在支杆4的空腔中，支杆4与双孔陶瓷管3的空隙中灌注绝缘胶进行固定密封，并用盖片5将灌封处压住。
具体的，本发明的热电偶的测点头部由φ0.5mm的偶丝2和细偶丝1搭接而成，结构如图3所示。φ0.5mm的偶丝2两极引出双孔陶瓷管3之后，迎着来流方向(如箭头所示)偶丝2的两极向外张开成30度夹角，头部沿垂直来流方向压成厚度0.2mm的圆片，细偶丝1两极在小圆片中心位置分别和对应的Φ0.5mm偶丝2两极进行焊接，并保证细偶丝1的两极相互垂直。细偶丝1的两极在交叉点处用储能点焊的方式进行焊接。
测点端部搭接的细偶丝1直径可以是不同规格，以满足不同时间常数要求。双孔陶瓷管3尺寸规格为φ4mm×0.6mm，两孔间距为2mm，支杆4最大直径可为φ8mm，最小直径可为φ5mm以便至少可以容纳双孔陶瓷管3后还有间隙，方便安装。φ0.5mm的偶丝2伸出双孔陶瓷管3长度3.5mm，两极夹角30度，细偶丝两极夹角90度(即两个细偶丝1互相垂直，此角度下强度最好，方便焊接)，在细偶丝1的两极交叉处用储能点焊焊接成片状结构。
本发明的热电偶具有如下优点：
1)本实施例中的φ0.5mm偶丝两极引出双孔陶瓷管3后在迎气流方向折弯成30度夹角的结构形式，增大了偶丝2两极的间距，提高了对流换热系数，同时增加了偶丝2的裸露长度，减少导热误差的影响。
2)经过计算表明，本实施例中的热电偶测点端部偶丝断裂的危险点在φ0.5mm偶丝2和细偶丝1的焊接处，和现技术相比，本发明缩短了热电偶测点端部细偶丝1的长度，大大增加了测点偶丝的机械强度，减小了振动对偶丝带来的影响。
3)本实施例中裸露在支杆4外的偶丝由φ0.5mm偶丝和细偶丝搭接而成，与现有技术相比，在保证时间常数要求的同时，实现了热电偶测点的可快速修复性。由于φ0.5mm偶丝的端部压制成的小圆片的尺寸和材料焊接性能有限，经试验表明，细偶丝1与φ0.5mm偶丝2能够满足十次左右的重复焊接，与现有技术相比，单支热电偶的可以使用的总时间提高了数倍。
4)本实施例中热电偶测点端部与φ0.5mm偶丝2搭接的细偶丝1规格可以从φ0.08mm～Φ0.3mm随意更换，在马赫数0.6时，热电偶时间常数0.04s～0.28s，满足发动机进气温度畸变试验对不同时间常数要求。
本发明的用于发动机进气动态温度测试的热电偶能够快速修复和更换细偶丝，采用细偶丝和偶丝搭接的方法，实现用于发动机进气动态温度测试的热电偶在使用过程中的快速修复和更换，同时满足单支热电偶对不同时间响应要求的通用性。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种热电偶，用于发动机进气动态温度测试，其特征在于，所述热电偶包括细偶丝(1)、偶丝(2)、双孔陶瓷管(3)、支杆(4)及盖板(5)，双孔陶瓷管(3)置于支杆(4)内部，支杆(4)与双孔陶瓷管(3)之间的间隙灌注绝缘胶并用盖板(5)密封固定端部，偶丝(2)与细偶丝(1)数量相同，且偶丝(2)数量为两个，每个偶丝(2)的一端连接于双孔陶瓷管(3)，每个偶丝(2)的另一端连接细偶丝(1)，引出于双孔陶瓷管(3)的两个偶丝(2)之间呈第一预定角度，两个细偶丝(1)之间迎着气流方向呈第二预定角度且细偶丝(1)的交点采用储能点焊的方式进行焊接。
2.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，偶丝(2)的直径范围为0.1mm至1mm。
3.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，细偶丝(1)的直径范围为0.08mm至0.3mm。
4.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，所述预设角度为30度至60度。
5.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，所述预定角度为80度至100度。
6.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，偶丝(2)与细偶丝(1)之间采用焊接固定。
7.根据权利要求6所述的热电偶，其特征在于，偶丝(2)上与细偶丝(1)固定处为圆片状，用于增大偶丝(2)与细偶丝(1)的焊接面积。
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