CN107884097A - 一种短型热电偶校准系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种短型热电偶校准系统，恒温场子系统中的导热介质采用纯铜材料，在纯铜的周围包裹有耐高温合金材料，校准孔内部及控温传感器孔内部是高温合金材料镶嵌层，上部设计有陶瓷材料的防护管，炉口顶部设计有恒温块密封板，在恒温块、防氧化筒、恒温块支柱、防护管及恒温块密封板之间有高温密封胶进行密封，恒温块密封板上部设计有保温层，防氧化筒周围绕有加热丝，加热丝周围包裹有保温层。采用了纯铜作为导热介质，校准孔及控温传感器孔设高温合金材料的密封镶嵌层，触底的测温方式，使得其接近炉口的轴向温场均匀性大大降低，目前可以对仅有35mm长的热电偶进行校准，解决了短型热电偶校准难的问题。

Description

一种短型热电偶校准系统
技术领域
本发明属于热电偶校准领域，具体涉及一种短型热电偶校准系统。
背景技术
目前，国内外的热电偶校准装置只能对长度较长的热电偶进行校准，一般要求热电偶的长度至少在150mm以上，因为较浅的校准孔无法提供满足技术要求的温场均匀性，这就严重的影响了短型热电偶的发展。如FLUKE公司的干体炉，其校准孔较深，一般在160至203mm，且其均温场只有距离底部向上60mm的范围能够使用，也就是说其插入深度必须在100mm以上，但短型热电偶长度有时只有35mm左右，因此无法实现短型热电偶校准。
发明内容
为了解决了短型热电偶校准难的问题，本发明提供一种能够校准短型热电偶的校准装置，为短型热电偶的发展提供基础。
本发明的技术方案是提供一种短型热电偶校准系统，包括控制系统、恒温场子系统、与所述控制系统连接的温度控制子系统和数据采集子系统，所述温度控制子系统还与恒温场子系统连接，所述数据采集子系统包括待测热电偶数据采集器与标准器数据采集器，其特殊之处在于：
上述恒温场子系统包括恒温块组件21、包裹恒温块组件21的保温层6及外壳11，上述恒温块组件21、保温层6位于外壳11中；
上述恒温块组件21包括纯铜材质的恒温块1、包裹在恒温块外壁四周的高温合金材料的防氧化壳体2及缠绕在防氧化壳体外侧壁的加热丝4；
上述恒温块组件21顶部设置有标准器孔及多个伸入恒温块内部、且深度不同的校准孔7上述恒温块组件21底部设置有一个控温传感器孔9，上述校准孔7、标准器孔与控温传感器孔9孔内壁均设置有高温合金材料镶嵌层；
上述标准器孔用于安装标准器，标准器与标准器孔底部接触，上述校准孔7用于安装待测热电偶，待测热电偶与校准孔7底部接触，上述控温传感器孔9用于安装控温传感器；
上述温度控制子系统根据控制系统发送的控制命令对恒温场子系统进行温度控制；恒温场子系统将控温传感器信息反馈至温度控制子系统；所述数据采集子系统采集待测热电偶的数据及标准器的数据上传至控制系统，控制系统分析处理数据。
优选地，上述恒温块组件21顶部还设置有密封板8，上述校准孔7、标准器孔上端均设置有防护管10，密封板8上设置有供防护管10穿过的孔，上述防护管10穿过密封板8、保温层6及外壳11与外界连通，待测热电偶穿过防护管10插入校准孔7内，并与校准孔7底部接触，标准器穿过防护管10插入标准器孔内，并与校准孔孔底部接触。所有热电偶的测温均为触底方式，加快稳定时间，减小轴向温差，且其热电偶在进行校准时是完全密封在校准孔内的，减少了其外部的影响，提高了校准的准确程度。
优选地，上述恒温场子系统还包括强制对流换热系统23；
上述强制对流换热系统包括均风器231及对流换热主体管道232，上述均风器231设置于外壳11内部且位于恒温块组件21的正上方，均风器231的出风口直吹待测热电偶，均风器231的进风口处连接对流换热主体管道232，对流换热主体管道232底部通过密封法兰233安装冷却风机。为了降低传感器密封胶处的温度，在进行校准时可以打开强制对流换热系统，对传感器密封胶进行降温。
优选地，上述的恒温块1为圆柱形。
优选地，为了最大程度地降低孔间温差，上述的恒温块顶部的多个校准孔7分布在同一个圆周面上。
优选地，上述恒温场子系统还包括支撑恒温块的恒温块支柱5，上述恒温块支柱5一端与恒温块连接，另一端穿过保温层6固定于外壳11上。
优选地，为了更进一步的提高校准准确度，在恒温块1、防氧化壳体2、恒温块支柱5、防护管10及密封板8之间均通过高温密封胶密封。
优选地，上述防护管10的材质为陶瓷。
优选地，上述高温合金材料为GH536合金。
优选地，该系统还包括与控制系统连接的打印设备。
本发明的有益效果是：
1、本发明由于采用了纯铜作为导热介质，校准孔及控温传感器孔设高温合金材料的密封镶嵌层，触底的测温方式，使得其接近炉口的轴向温场均匀性大大降低，目前可以对仅有35mm长的热电偶进行校准，实现了短型热电偶的校准需求；
2、在恒温块、防氧化壳体、恒温块支柱、防护管及密封板之间均通过高温密封胶密封，其热电偶在进行校准时是完全密封在校准孔内的，减少了其外部的影响，提高了校准的准确程度；
3、本发明还包括强制对流换热系统，在进行校准时可以打开强制对流换热系统，对传感器密封胶进行降温，保护传感器；
4、校准孔分布同一个圆周，最大程度地降低孔间温差，提高校准精度高。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图；
图2为本发明的恒温场子系统与强制对流换热系统结构图；
图3为本发明的恒温块结构图；
图4为本发明的对流换热子系统结构图。
图中附图标记为：1-恒温块，2-防氧化壳体，3-镶嵌层，4-加热丝，5-恒温块支柱，6-保温层，7-校准孔，8-密封板，9-控温传感器孔，10-防护管，11-外壳；
21-恒温块组件，23-强制对流换热系统；
231-均风器，232-对流换热主体管道，233-密封法兰。
具体实施方式
从图1可以看出，本发明的短型热电偶校准系统包括控制系统、恒温场子系统、与所述控制系统连接的温度控制子系统和数据采集子系统，温度控制子系统还与恒温场子系统连接，还可以包括与控制系统连接的打印设备及强制对流换热子系统，该强制对流换热子系统位于控制系统与恒温场子系统之间。
本发明由控制系统向温度控制子系统发送控制命令，温度控制子系统对恒温场子系统进行温度控制，恒温场子系统将其内设置的控温传感器采集到的温度信息反馈至温度控制子系统，数据采集子系统分别采集待测短型热电偶及标准器的数据并上传至控制系统，由控制系统对数据进行分析处理，最后打印报告；
从图2可以看出，强制对流换热系统23包括均风器231及对流换热主体管道232，均风器231设于外壳11内部且位于恒温块组件21的正上方，均风器231的出风口直吹待测热电偶，均风器231的进风口处连接对流换热主体管道232，出风口接出风管道，对流换热主体管道232底部通过密封法兰233安装冷却风机。
底部冷却风机将冷风通过对流换热主体管道232送入均风器231，均风器231通过自身对风量的分配功能将冷风送至待测短型热电偶顶端，从而对待测热电偶的密封胶进行降温。
从如图3可以看出本发明恒温场子系统包括恒温块组件21及包裹恒温块组件21的保温层6；恒温块组件21包括恒温块1、包裹在恒温块1周围的耐高温合金材料的防氧化壳体2及防氧化壳体外侧壁缠绕的加热丝4。
其恒温块1的导热介质采用纯铜材料，为圆柱体，其顶部设置有标准器孔及多个深度不同的校准孔7，底部设置有控温传感器孔9，标准器孔、校准孔7及控温传感器孔9内壁上设有高温合金材料镶嵌层3，校准孔7及标准器孔顶部设计有陶瓷材料的防护管10，恒温块1顶部设计有密封板8，密封板8上设有供防护管10穿过的孔。待测热电偶穿过防护管10插入校准孔7内，并与校准孔7底部接触，标准器穿过防护管10插入标准器孔内，并与校准孔孔底部接触。所有热电偶的测温均为触底方式，加快稳定时间，减小轴向温差；在恒温块1、防氧化壳体2、恒温块支柱5、防护管10及密封板8之间均设有高温密封胶进行密封。热电偶在进行校准时是完全密封在校准孔内的，减少了其外部的影响，提高了校准的准确程度。

Claims (10)

1.一种短型热电偶校准系统，包括控制系统、恒温场子系统、均与所述控制系统连接的温度控制子系统和数据采集子系统，所述温度控制子系统还与恒温场子系统连接，所述数据采集子系统包括待测热电偶数据采集器与标准器数据采集器，其特征在于：
所述恒温场子系统包括恒温块组件(21)、包裹恒温块组件(21)的保温层(6)及外壳(11)，所述恒温块组件(21)、保温层(6)位于外壳(11)中；
所述恒温块组件(21)包括纯铜材质的恒温块(1)、包裹在恒温块外壁四周的高温合金材料的防氧化壳体(2)及缠绕在防氧化壳体外侧壁的加热丝(4)；
所述恒温块组件(21)顶部设置有标准器孔及多个伸入恒温块内部、且深度不同的校准孔(7)，所述恒温块组件(21)底部设置有一个控温传感器孔(9)，所述校准孔(7)、标准器孔与控温传感器孔(9)孔内壁均设置有高温合金材料镶嵌层；
所述标准器孔用于安装标准器，标准器与标准器孔底部接触，所述校准孔(7)用于安装待测热电偶，待测热电偶与校准孔(7)底部接触，所述控温传感器孔(9)用于安装控温传感器；
所述温度控制子系统根据控制系统发送的控制命令对恒温场子系统进行温度控制；恒温场子系统的控温传感器将温度信息反馈至温度控制子系统；所述数据采集子系统采集待测热电偶的数据及标准器的数据上传至控制系统，控制系统分析处理数据。
2.根据权利要求1所述的一种短型热电偶校准系统，其特征在于：所述恒温块组件(21)顶部还设置有密封板(8)，所述校准孔(7)、标准器孔上端均设置有防护管(10)，密封板(8)上设置有供防护管(10)穿过的孔，所述防护管(10)穿过密封板(8)、保温层(6)及外壳(11)与外界连通，待测热电偶穿过防护管(10)插入校准孔(7)内，并与校准孔(7)底部接触，标准器穿过防护管(10)插入标准器孔内，并与校准孔孔底部接触。
3.根据权利要求2所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述恒温场子系统还包括强制对流换热系统(23)；
所述强制对流换热系统包括均风器(231)及对流换热主体管道(232)，所述均风器(231)设置于外壳(11)内部且位于恒温块组件(21)的正上方，均风器(231)的出风口直吹待测热电偶，均风器(231)的进风口处连接对流换热主体管道(232)，对流换热主体管道(232)底部通过密封法兰(233)安装冷却风机。
4.根据权利要求1至3任一所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述的恒温块(1)为圆柱形。
5.根据权利要求4所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述的恒温块顶部的多个校准孔(7)分布在同一个圆周面上。
6.根据权利要求5所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述恒温场子系统还包括支撑恒温块的恒温块支柱(5)，所述恒温块支柱(5)一端与恒温块连接，另一端穿过保温层(6)固定于外壳(11)上。
7.根据权利要求6所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：在恒温块(1)、防氧化壳体(2)、恒温块支柱(5)、防护管(10)及密封板(8)之间均通过高温密封胶密封。
8.根据权利要求7所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述防护管(10)的材质为陶瓷。
9.根据权利要求8所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：所述高温合金材料为GH536合金。
10.根据权利要求9所述的短型热电偶校准系统，其特征在于：还包括与控制系统连接的打印设备。
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