CN106679835B - 一种铠装式热电偶传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热电偶传感器，包括管嘴，第一衬套，铠装热电极，外套管，法兰盘，第二衬套，鞍形弹性垫圈，绝缘座，安装盘，螺母，垫圈，接线柱；铠装热电极为圆柱棒状结构，一端外圆面安装有第一衬套，并伸出第一衬套，两者通过压六方压紧，第一衬套外通过氩弧焊安装有管嘴，铠装热电极外部通过焊接有外套管。本发明在保证传感器测温功能性能不变的前提下，提高了其强度及耐振性能，避免了油污污染积碳问题；保证传感器主体的结构强度具有优异的耐振性能；通过玻璃烧结封装结构设计，满足传感器密封要求，确保铠装热电极的绝缘性。

Description

一种铠装式热电偶传感器
技术领域
本发明涉及一种热电偶传感器，具体是一种利用焊接和玻璃烧结封装技术实现铠装热电极固定和密封的热电偶传感器。
背景技术
当前国内航空发动机排气温度的测量多使用装配式热电偶传感器，该类传感器采用镍铬、镍硅合金丝组合的热电极作为感温元件，感温元件通过玻璃粉烧结工艺与传感器金属外壳和内部陶瓷绝缘管装配固定，从而实现传感器的测温功能。受限于国内材料和加工工艺的影响，该类传感器固有可靠性较低，使用中长期存在诸如断路、绝缘电阻超差、瓷管结构失效等故障问题难以解决，随着航空发动机性能的提升，其温度、振动环境日渐严酷，装配式热电偶传感器已难以满足发动机的要求。
发明内容
针对现有技术存在的断路、绝缘电阻超差、瓷管结构失效等故障，本发明提供一种新型铠装式热电偶传感器。
本发明采取的技术方案为：一种铠装式热电偶传感器，包括管嘴1，第一衬套2，铠装热电极3，外套管4，法兰盘5，第二衬套6，鞍形弹性垫圈7，绝缘座8，安装盘9，螺母10，垫圈11，接线柱12；铠装热电极3为圆柱棒状结构，一端外圆面安装有第一衬套2，并伸出第一衬套2，两者通过压六方压紧，第一衬套2外通过氩弧焊安装有管嘴1，铠装热电极3外部通过焊接有外套管4；铠装热电极3另一端通过第二衬套6安装在法兰盘5一侧，安装盘9安装在法兰盘5另一侧，法兰盘5内部安装有绝缘座8，绝缘座8和法兰盘5设有鞍形弹性垫圈7，绝缘座8中设有接线柱12，接线柱12一端连接铠装热电极3的偶丝，另一端伸出法兰盘5，并通过螺母10固定，螺母10和绝缘座8之间设有垫圈11。
为了提高铠装热电极3的抗震性能，可以增加固定点的方式，如外套管4分为两节，两节之间及铠装热电极3之间通过焊接连接。
为满足传感器响应时间要求，铠装热电极3与第一衬套2安装的一端外径变小。
为了使铠装热电极3端头密封性更好，其端头焊接有堵头。
上述第二衬套6材料为膨胀合金。
有益效果：本发明铠装式热电偶传感器，在保证传感器测温功能性能不变的前提下，通过更改感温元件材料及结构形式，提高了其强度及耐振性能，避免了油污污染积碳问题；通过外壳结构与铠装热电极的焊接结构设计，保证传感器主体的结构强度具有优异的耐振性能；通过玻璃烧结封装结构设计，满足传感器密封要求，确保铠装热电极的绝缘性。
附图说明
图1是本发明铠装式热电偶传感器的主剖视图；
其中，1-管嘴、2-衬套、3-铠装热电极、4-外套管、5-法兰盘、6-衬套、7-鞍形弹性垫圈、8-绝缘座、9-安装盘、10-螺母、11-垫圈、12-接线柱、13-销子；
图2是图1的右视图。
具体实施方式
下面结合说明书风附图对本发明作进一步详细说明。
一种铠装式热电偶传感器，包括管嘴1，第一衬套2，铠装热电极3，外套管4，法兰盘5，第二衬套6，鞍形弹性垫圈7，绝缘座8，安装盘9，螺母10，，垫圈11，接线柱12；铠装热电极3为圆柱棒状结构，一端外圆面安装有第一衬套2，并伸出第一衬套2，两者通过压六方压紧，第一衬套2外通过氩弧焊安装有管嘴1，铠装热电极3外部通过焊接有外套管4；铠装热电极3另一端通过第二衬套6安装在法兰盘5一侧，安装盘9安装在法兰盘5另一侧，法兰盘5内部安装有绝缘座8，绝缘座8和法兰盘5设有鞍形弹性垫圈7，绝缘座8中设有接线柱12，接线柱12一端连接铠装热电极3的偶丝，另一端伸出法兰盘5，并通过螺母10固定，螺母10和绝缘座8之间设有垫圈11，如图1、2所示。
为了提高铠装热电极3的抗震性能，可以增加固定点的方式，如外套管4分为两节，两节之间及铠装热电极3之间通过焊接连接。
为满足传感器响应时间要求，铠装热电极3与第一衬套2安装的一端外径变小。
为了使铠装热电极3端头密封性更好，其端头焊接有堵头。
上述第二衬套6材料为膨胀合金。
铠装热电极3采用铠装电缆经旋锻加工后焊接堵头制成。铠装热电极3穿入衬套2内孔，按设计的位置尺寸装配定位后通过在衬套2凹槽处压六方进行压接固定成组件。将组件的衬套2部分穿入管嘴1腔体内至衬套2台阶与管嘴1端面接触，调整组件周向位置，再在接触面处采用氩弧焊焊接一圈固定成组件。外套管4有2节，按次序进行装配，外套管4前端为倒角结构，后端为变径的管体结构并带有凸台结构，将组件的管嘴1部分穿入第1节外套管4内孔至管嘴1进入外套管前端，按设计的位置尺寸装配定位后在外套管4前端倒角处采用氩弧焊焊接一圈，在外套管4后端变径管体与铠装热电极3接触处采用氩弧焊焊接一圈固定成组件。将组件穿入第2节外套管4内孔至第2节外套管4前端接触第1节外套管4后端凸台处，采用氩弧焊在接触面处焊接一圈，并熔化第1节外套管4后端凸台，在第2节外套管4后端变径管体与铠装热电极3接触处采用氩弧焊焊接一圈固定成组件。法兰盘5前端为管子，中部为带孔的平板结构，后端为凸台，将组件穿入法兰盘5内孔至外套管4后端凸台接触法兰盘5前端管子端面，按图2所示方向调整法兰盘5周向位置，并使法兰盘5中部平板结构2孔所在平面与管嘴1孔轴线垂直，采用氩弧焊在接触面处焊接一圈，并熔化外套管4后端凸台，连接固定成组件。衬套6由膨胀合金加工而成，前端为管子，后端为碗型腔体，装配前先进行烧氢处理，然后将衬套6穿过组件的铠装热电极3部分尾部偶丝，套入组件的法兰盘5部分预留的台阶孔位中，在衬套6后端与法兰盘5平行端面处采用氩弧焊焊接一圈固定成组件。在组件的衬套6部分后端碗型腔体内填充封结玻璃粉，组件整体在高温950℃下进行烧结至碗型腔体内形成表面光滑的玻璃态封结体。传感器输出端结构由鞍形弹性垫圈7、绝缘座8、安装盘9、螺母10、垫圈11、接线柱12装配组成，组件的铠装热电极3部分偶丝与输出端结构的接线柱12先行采用氩弧焊焊接连接，再按图2所示要求进行整形调整，输出端结构的安装盘9部分装配在组件的法兰盘5部分后端凸台上，在接触处采用氩弧焊焊接一圈固定。通过组件的法兰盘5部分中部平板的孔向输出端结构与组件形成的空腔内灌注硅橡胶，以保护偶丝，烘干后将销子13销入法兰盘5中部平板的孔中，完成传感器总装。
铠装式热电偶传感器，采用铠装热电极作为感温元件，相比现有装配式结构，强度高，耐振性能好，能有效避免常见的故障问题，提高产品可靠性及实际使用寿命，更好的适应发动机严酷的高温振动环境。
本发明铠装式热电偶传感器的感温元件为铠装热电极，铠装热电极整体为金属外壳结构，强度高，具有较好的耐振性能，其测温端通过堵头密封，能有效避免油污污染积碳的问题。传感器的外壳结构主要由管嘴、衬套、外套管、法兰盘通过氩弧焊焊接成形，具有较高的结构强度。铠装热电极与衬套通过压六方连接固定，与2节外套管通过氩弧焊焊接连接固定，三处与外壳结构相连的固定点保证了铠装热电极具有优异的耐振动能力。
本发明铠装式热电偶传感器在法兰盘处设计了衬套封结结构，采用膨胀合金加工衬套作为封结基体，在衬套内烧结封结玻璃，从而达到密封铠装热电极尾部的目的，防止氧化镁粉吸潮情况发生。膨胀合金与封结玻璃配套使用，膨胀系数相近，烧结封装后不易因温度变化而发生开裂脱壳故障，能保证传感器的密封要求。

Claims (4)

1.一种铠装式热电偶传感器，其特征在于：包括管嘴(1)、第一衬套(2)、铠装热电极(3)、外套管(4)、法兰盘(5)、第二衬套(6)、绝缘座(8)、安装盘(9)；铠装热电极(3)为圆柱棒状结构，一端外圆面安装有第一衬套(2)，并伸出第一衬套(2)，两者通过压六方压紧，第一衬套(2)外通过氩弧焊安装有管嘴(1)，铠装热电极(3)外部通过焊接有外套管(4)；铠装热电极(3)另一端通过第二衬套(6)安装在法兰盘(5)一侧，安装盘(9)安装在法兰盘(5)另一侧，法兰盘(5)内部安装有绝缘座(8)，绝缘座(8)和法兰盘(5)设有鞍形弹性垫圈(7)，绝缘座(8)中设有接线柱(12)，接线柱(12)一端连接铠装热电极(3)的偶丝，另一端伸出法兰盘(5)，并通过螺母(10)固定，螺母(10)和绝缘座(8)之间设有垫圈(11)。
2.根据权利要求1所述的铠装式热电偶传感器，其特征在于：铠装热电极(3)与第一衬套(2)安装的一端外径变小。
3.根据权利要求1或2所述的铠装式热电偶传感器，其特征在于：铠装热电极(3)端头焊接有堵头。
4.根据权利要求1所述的铠装式热电偶传感器，其特征在于：第二衬套(6)材料为膨胀合金。
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