CN107727265B - 一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶 - Google Patents
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Abstract
一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，低温胶棒的左端贯穿轴向通腔的左端，低温胶棒的右端抵触在密封塞上；弹簧的左端卡设在开口内，电偶丝同轴贯穿弹簧；密封强化装置沿轴向夹设在左半段和右半段之间，且密封强化装置沿径向夹设在轴向通腔的内壁和屏蔽套外壁之间；第一密封圈的左端面为与左半段紧密贴合的平面，第三密封圈的右端面为与右半段紧密贴合的平面；第一密封圈的右端面和第三密封圈的左端面分别为与第二密封圈的左右两侧面相贴合的锥面，且锥面和第二密封圈的左右两侧面均为可相对滑动的光滑面；第二密封圈的轴截面为等腰梯形，且等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角为30°～60°。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶。
背景技术
随着国内航天技术的发展，特别是长征系列大推力火箭的成功研制和应用，推动了深低温(-270℃～0℃)测量工程的发展。
对以液氢为燃料的航天动力系统及燃料加注系统的测温，应使用具有相应能力的深低温热电偶产品，要求具备高测量精度、高耐工作压力、响应速度快等特征。
国内目前使用的深低温金铁热电偶产品，基本能够满足航空航天工业的工艺参数要求，但实际使用过程，热电偶产品还存在一些缺陷。
特别是测量液氢温度时，热电偶内的低温胶DW-3与偶杆的材料由于在深低温环境的收缩性质不同，两者的收缩量不同，很容易在偶杆内壁和低温胶、低温胶和偶丝胶的粘接处产生微小缝隙。且氢原子是自然界最小的物质，易通过这些微裂缝渗透出去，对测温偶丝产生不良影响，致使其产生的温差电压较小，系统响应速度慢，响应时间长，降低了控制的精度；同时，液氢的泄露也存在着很大安全隐患，对航空航天控制工程造成不利的影响，相关问题，亟待解决。
发明内容
为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶。
本发明解决上述问题的技术方案是：
一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，所述热电偶包括电偶杆，所述电偶杆内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔壁面光滑；所述电偶杆沿轴向依次分为测温段、球体段和膨胀段，且所述膨胀段的直径大于所述测温段的直径，定义沿电偶杆轴向测温段所在的一端为左端，膨胀段所在的一端为右端；
所述轴向通腔的右端开口上设有密封塞，且所述膨胀段外套设有用于将所述密封塞压紧在所述通腔内的压实帽；
所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝，且所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒，所述低温胶棒的左端贯穿所述轴向通腔的左端，所述低温胶棒的右端抵触在密封塞上；
电偶丝的左端贯穿低温胶棒的左端形成测温端，电偶丝的右端贯穿密封塞和压实帽并向外延伸，且位于膨胀段内的所述电偶丝上设有屏蔽套，且所述屏蔽套的右端贯穿密封塞、压实帽并向外延伸；
所述压实帽上设有供所述电偶丝贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧，且所述弹簧的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝同轴贯穿所述弹簧；
所述低温胶棒在膨胀段内被密封强化装置分隔成左半段和右半段，密封强化装置沿轴向夹设在左半段和右半段之间，且密封强化装置沿径向夹设在所述轴向通腔的内壁和所述屏蔽套外壁之间；所述密封强化装置包括依次可滑动地套设在屏蔽套上的第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，且第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均具有弹性；所述第一密封圈的左端面为与所述左半段紧密贴合的平面，所述第三密封圈的右端面为与所述右半段紧密贴合的平面；所述第一密封圈的右端面和第三密封圈的左端面分别为与第二密封圈的左右两侧面相贴合的锥面，且所述锥面和第二密封圈92的左右两侧面均为可相对滑动的光滑面；所述第二密封圈的轴截面为等腰梯形，且所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角为30°～60°。
进一步，所述膨胀段外设有外螺纹，所述压实帽的内壁上设有内螺纹，所述压实帽与所述膨胀段通过内螺纹和外螺纹的配合螺接。
进一步，所述球体段外固定有用于外界连接的压紧螺母，所述压紧螺母与所述球体段固定连接。
进一步，所述球体段设有一圈卡环，所述压紧螺母内设有卡槽，所述球体段与压紧螺母通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
进一步，所述密封塞包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽的内壁上，以被所述压实帽压紧。
进一步，所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角为45°。
进一步，所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为环氧树脂密封圈。
本发明的有益效果主要表现在：
本发明设置的密封强化装置既提高密封性能，又不影响承压能力，提高了产品的安全性，生产工艺过程简单，有利于其推广使用。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
图2为密封强化装置受力示意图。
具体实施方式
参照附图，一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，所述热电偶包括电偶杆1，所述电偶杆1内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔壁面光滑；所述电偶杆1沿轴向依次分为测温段a、球体段4和膨胀段c，且所述膨胀段c的直径大于所述测温段a的直径，定义沿电偶杆轴向测温段a所在的一端为左端，膨胀段c所在的一端为右端；
所述轴向通腔的右端开口上设有密封塞6，且所述膨胀段c外套设有用于将所述密封塞6压紧在所述通腔内的压实帽7；
所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝2，且所述电偶丝2和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝2和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒3，所述低温胶棒3的左端贯穿所述轴向通腔的左端，所述低温胶棒3的右端抵触在密封塞6上；
电偶丝2的左端贯穿低温胶棒3的左端形成测温端，电偶丝2的右端贯穿密封塞6和压实帽7并向外延伸，且位于膨胀段c内的所述电偶丝2上设有屏蔽套5，且所述屏蔽套5的右端贯穿密封塞6和压实帽7并向外延伸；
所述压实帽7上设有供所述电偶丝2贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧8，且所述弹簧8的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝2同轴贯穿所述弹簧8；
所述低温胶棒3在膨胀段c内被密封强化装置分隔成左半段和右半段，密封强化装置沿轴向夹设在左半段和右半段之间，且密封强化装置沿径向夹设在所述轴向通腔的内壁和所述屏蔽套5外壁之间；所述密封强化装置包括依次可滑动地套设在屏蔽套5上的第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93，且第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93均具有弹性；所述第一密封圈91的左端面为与所述左半段紧密贴合的平面，所述第三密封圈93的右端面为与所述右半段紧密贴合的平面；所述第一密封圈91的右端面和第三密封圈93的左端面分别为与第二密封圈92的左右两侧面相贴合的锥面，且所述锥面和第二密封圈92的左右两侧均为可相对滑动的光滑面，所述第二密封圈92的轴截面为等腰梯形，且所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角n为30°～60°。
所述膨胀段c外设有外螺纹，所述压实帽7的内壁上设有内螺纹，所述压实帽7与所述膨胀段c通过内螺纹和外螺纹的配合螺接。
所述球体段b外固定有用于外界连接的压紧螺母4，所述压紧螺4与所述球体段b固定连接。
所述球体段b设有一圈卡环，所述压紧螺母4内设有卡槽，所述球体段b与压紧螺母4通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
所述密封塞6包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽7的内壁上，以被所述压实帽7压紧。
所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角n为45°。
所述第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93均为环氧树脂密封圈。
电偶杆1内穿设有两根电偶丝2，两根电偶丝2在穿入电偶杆1前，测温端的两根电偶丝2用点焊的方法焊接在一起；电偶杆1竖直放置，并将电偶丝2放入电偶杆1内，电偶丝2应固定在电偶杆1中心轴处，将电偶杆1的右端开口用堵头密封后，再向电偶杆1内注入低温胶，低温胶注入到膨胀段c内时，依次放入预制的第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93，放置完毕后，继续灌入低温胶。灌装完毕后，将整个装置放入加热炉在60℃左右环境固化8小时，之后进行室温冷却，此过程需重复3-4次。低温胶完全固化后形成低温胶棒3，电偶丝2、低温胶棒3和电偶杆1即粘接成一个整体。然后，将压紧螺母4固定套设在球体段b处，以便与外界设备连接；拆卸堵头，塞入密封塞6、套上压实帽8，并将电偶丝2依次穿过密封塞6、压实帽7和弹簧8。拧紧压实帽8，即可完成热电偶主体部分组装。
产品组装完成后，必须在液氢环境中检测测温精度、整体的密封性，响应时间等特性。
电偶杆1安装之前需对其内壁进行抛光和酸洗以保持光滑。
楔形第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93之间的配合面需进行抛光，且配合面的锥度为45°，配合面之间能产生相对滑动。
第一密封圈91、第二密封圈92和第三密封圈93与低温胶紧密粘接、不留空隙。
本发明的作用原理为：
将本发明置于液氢环境中进行检测，在低温高压的环境下，液氢压力通过低温胶棒3的左半段在第一密封圈上形成第一轴向压力e，第一轴向压力e在第二密封圈上形成第一径向压力f，且第一径向压力f促使第二密封圈紧密贴紧在轴向通腔的内壁上，加强了第二密封圈的密封强度，避免氢原子继续渗透，对电偶丝产生不良影响，致使其产生的温差电压较小，降低测量精度，延长了电偶丝的使用寿命。
同理，压实帽7作用在密封塞6上，使得密封塞6通过右半段对第三密封圈形成第二轴向压力j，第二轴向压力j作用到第二密封圈上形成第二径向压力k，且第二径向压力k促使第二密封圈紧密贴紧在轴向通腔的内壁上，加强了第二密封圈的密封强度。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述热电偶包括电偶杆，所述电偶杆内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔壁面光滑；所述电偶杆沿轴向依次分为测温段、球体段和膨胀段，且所述膨胀段的直径大于所述测温段的直径，定义沿电偶杆轴向测温段所在的一端为左端，膨胀段所在的一端为右端；
所述轴向通腔的右端开口处设有密封塞，且所述膨胀段外套设有用于将所述密封塞压紧在所述通腔内的压实帽；
所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝，且所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒，所述低温胶棒的左端贯穿所述轴向通腔的左端，所述低温胶棒的右端抵触在密封塞上；
电偶丝的左端贯穿低温胶棒的左端形成测温端，电偶丝的右端贯穿密封塞和压实帽并向外延伸，且位于膨胀段内的所述电偶丝上设有屏蔽套，且所述屏蔽套的右端贯穿密封塞、压实帽并向外延伸；
所述压实帽上设有供所述电偶丝贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧，且所述弹簧的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝同轴贯穿所述弹簧；
所述低温胶棒在膨胀段内被密封强化装置分隔成左半段和右半段，密封强化装置沿轴向夹设在左半段和右半段之间，且密封强化装置沿径向夹设在所述轴向通腔的内壁和所述屏蔽套外壁之间；所述密封强化装置包括依次可滑动地套设在屏蔽套上的第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，且第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均具有弹性；所述第一密封圈的左端面为与所述左半段紧密贴合的平面，所述第三密封圈的右端面为与所述右半段紧密贴合的平面；所述第一密封圈的右端面和第三密封圈的左端面分别为与第二密封圈的左右两侧面相贴合的锥面，且所述锥面和第二密封圈的左右两侧面均为可相对滑动的光滑面；所述第二密封圈的轴截面为等腰梯形，且所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角为30°~60°；
所述密封塞包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽的内壁上，以被所述压实帽压紧；
所述球体段外固定有用于外界连接的压紧螺母，所述压紧螺母与所述球体段固定连接。
2.如权利要求1所述的一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述球体段设有一圈卡环，所述压紧螺母内设有卡槽，所述球体段与压紧螺母通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
3.如权利要求2所述的一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述等腰梯形的腰线与轴向通腔的中心轴方向的夹角为45°。
4.如权利要求3所述的一种带有密封强化装置的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈均为环氧树脂密封圈。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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