CN108714728A - 一种钎焊装置温度测量机构 - Google Patents

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马尧
刘友强
郝贵欣
高建平
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种钎焊装置温度测量机构，用于火箭发动机复杂零部件钎焊过程的温度测量。包括导电环和电刷，导电环固定在钎焊装置大轴上，通过导线采集置于产品上的热电偶信息；电刷固定在钎焊装置上，电刷与导电环始终保持接触，电刷的输出端与温控仪表连接，实现钎焊装置大轴转动过程中对产品温度的实时测量。本发明设计的温度测量机构通过导电环组件随钎焊装置大轴旋转，电刷与导电环始终保持接触，实现了转动条件下产品钎焊温度的测量，解决了转动传导电信号测量不准、衰减过大、多组温度测量时信号干扰的问题。相比只能测量炉膛温度推测产品温度，测量结果实时性更强、更准确。

Description

一种钎焊装置温度测量机构
技术领域
本发明涉及一种钎焊装置温度测量机构，可实现钎焊装置中对火箭发动机零部件温度的实时测量，属于火箭发动机制造领域。
背景技术
真空钎焊因焊接接头质量高、变形小的特点被广泛应用到火箭发动机零部件的焊接中。火箭发动机部分零部件结构复杂、形状大、截面不规则，为了使产品受热均匀，减少局部变形，产品由大轴带动在炉膛内旋转完成钎焊，这给产品钎焊温度的测量制造了难度。传统方法是测炉膛内温度作为产品钎焊温度，据此推测产品温度，这种方法实时性以及准确度差。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种钎焊装置温度测量机构，能够实现钎焊装置中产品温度的实时、准确测量。
本发明的技术解决方案是：一种钎焊装置温度测量机构，包括导电环和电刷，导电环固定在钎焊装置大轴上，通过导线采集置于产品上的热电偶信息；电刷固定在钎焊装置上，电刷与导电环始终保持接触，电刷的输出端与温控仪表连接，实现钎焊装置大轴转动过程中对产品温度的实时测量。
所述导电环包括n-1个隔离环、n个铜套和绝缘筒；
绝缘筒套在钎焊装置大轴上，绝缘筒外壁上开有n个走线槽，所述走线槽个数与置于产品上的热电偶个数一致；铜套套在绝缘筒上，每个铜套与一个走线槽相对应，相邻铜套之间用隔离环相隔，所述铜套固定在绝缘筒上，绝缘筒固定在钎焊装置大轴上；
每个走线槽上敷设一根导线，导线一端与产品上的一个热电偶连接，另一端固定在相应的铜套上。
所述n个走线槽的位置沿绝缘筒径向错开。
所述铜套的位置位于对应走线槽远离产品的一端。
所述铜套为台阶状圆环结构，套在绝缘筒上后，高端面与电刷接触，低端面用于固定导线以及实现铜套在绝缘筒上的固定。
所述电刷包括绝缘座和电刷座；
绝缘座包括胶木座和导电装置；胶木座上开有n个通孔，组装到位后，每个通孔与一个铜套的位置相对应，每个通孔放置一个导电装置，在钎焊装置大轴转动过程中，每个导电装置一端与对应的铜套一直处于接触状态，另一端与温控仪表相连接；胶木座固定在电刷座上，电刷座焊接固定在钎焊装置上。
所述导电装置包括碳棒、绝缘垫、压缩弹簧、铜管和补偿导线；
补偿导线一端固定在碳棒上，压缩弹簧套在补偿导线上，用于顶住碳棒，且碳棒和压缩弹簧之间设置有绝缘垫，将上述补偿导线、碳棒和压缩弹簧整体放入胶木座一个通孔中；
所述胶木座上每个通孔远离铜套的一端设计为螺纹孔，铜管套在补偿导线上并旋进在胶木座的螺纹孔处，安装到位后，所述碳棒在压缩弹簧作用下能够压紧铜套；
补偿导线另一端固定在胶木座上，同时与温控仪表相连接。
所述碳棒设计为带有凸台的四方体结构，压缩弹簧套在所述碳棒凸台上以顶住碳棒。
所述铜管旋进距离保证碳棒伸出胶木座10mm时压缩弹簧仍有弹力，且碳棒不会被弹出。
安装到位后，所述碳棒端面与铜套相切。
所述铜套外表面、碳棒与铜套相接触的端部均镀银，保持六级光洁度。
所述胶木座上每个通孔中用于放置碳棒的部分设计为方孔。
所述碳棒与方孔截面尺寸差为0-0.3mm。
相较于现有技术，本发明的优点有：
(1)本发明可直接测试产品温度，相比只能测量炉膛温度推测产品温度，测量结果实时性更强、更准确。
(2)本发明通过铜套等导电环组件随钎焊装置大轴旋转，碳棒始终与铜套保持接触，解决了转动传导电信号测量不准、衰减过大、多温度测量时信号干扰问题，实现了旋转条件下对产品钎焊温度的准确测量。
附图说明
图1为导电环结构示意图，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图；其中，1为隔离环，2为铜套，3为十字槽沉头螺钉，4为绝缘筒，5为开槽盘头螺钉，6为垫圈；
图2为隔离环示意图，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图；
图3为铜套示意图，其中(a)为局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图；
图4为绝缘筒示意图，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图；
图5为电刷的结构示意图，其中(a)为局部剖视图，(b)为(a)的左视图，其中7为电刷座，8为绝缘座，9为六角螺母，10为垫圈，11为六角螺栓；
图6为电刷座结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为左视图，其中12为钢板，13为槽钢，14为等边角钢；
图7为绝缘座结构示意图，其中(a)为局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图，其中15为胶木座，16为碳棒，17为绝缘垫，18为十字槽小盘头螺钉，19为压缩弹簧，20为铜管，21为补偿导线，22为十字槽小盘头螺钉；
图8为胶木座结构示意图，其中(a)为局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图，(c)为(a)的俯视图，(d)为(b)的C向视图；
图9为碳棒结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为(a)的左视图；
图10为绝缘垫剖视图；
图11为铜管结构示意图，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图；
图12为槽钢结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为(a)的左视图；
图13为本发明整体结构示意图。
具体实施方式
本发明包括导电环和电刷，导电环固定在钎焊装置大轴上，通过导线采集产品上的热电偶信息；电刷固定在钎焊装置上，电刷与导电环始终保持接触，电刷的输出端与温控仪表连接，实现钎焊装置大轴转动过程中对产品温度的实时测量。
如图1所示，导电环包括n-1个隔离环1、n个铜套2和绝缘筒4。图1中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图。绝缘筒4套在钎焊装置大轴上，绝缘筒4外壁上开有n个走线槽，n个走线槽的位置沿绝缘筒4径向错开，避免信号之间出现干扰，如图4所示，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图。走线槽个数与产品上的热电偶个数一致；铜套2套在绝缘筒4上，每个铜套与一个走线槽相对应，铜套2的位置位于对应走线槽远离产品的一端，即走线槽终点。相邻铜套之间用隔离环1相隔，保证线路之间绝缘性。隔离环如图2所示，其中(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图。绝缘筒4固定在钎焊装置大轴上。绝缘筒4实现铜套2与钎焊装置大轴的绝缘。每个走线槽上敷设一根导线，导线一端与产品上的一个热电偶连接，另一端固定在相应的铜套上。
铜套2为台阶状圆环结构，套在绝缘筒4上后，高端面与电刷接触，低端面一方面用于固定导线，另一方面通过螺钉固定于绝缘筒上，如图3所示，其中(a)为轴向局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图
电刷包括绝缘座8和电刷座7。如图5所示为电刷的结构示意图，其中(a)为局部剖视图，(b)为(a)的左视图。
具体地，绝缘座8包括胶木座15和导电装置；胶木座15上开有n个通孔，组装到位后，每个通孔与一个铜套的位置相对应，每个通孔放置一个导电装置，在钎焊装置大轴转动过程中，每个导电装置一端与对应的铜套一直处于接触状态，另一端与温控仪表相连接；胶木座15固定在电刷座7上，电刷座7焊接固定在钎焊装置上。
导电装置包括碳棒16、绝缘垫17、压缩弹簧19、铜管20和补偿导线21。补偿导线21一端固定在碳棒16上，压缩弹簧19套在补偿导线21上，且压缩弹簧19与碳棒16之间设置有绝缘垫17(绝缘垫示意图如图10所示)，将上述补偿导线21、碳棒16和压缩弹簧19整体放入胶木座15一个通孔中。图9为碳棒结构示意图，(a)为主视图，(b)为(a)的左视图。胶木座15上每个通孔远离铜套的一端设计为螺纹孔，铜管20套在补偿导线21上并旋进在胶木座15的螺纹孔处，旋进距离需保证碳棒16伸出10mm时仍有弹力，从而保证压缩弹簧19能够顶住碳棒16，保证碳棒和铜套之间压紧力为0.1Kg，且在静止和旋转条件下压紧力始终保持不变。图11为铜管结构示意图，(a)为轴向剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图。
补偿导线21另一端固定在胶木座15上，同时与温控仪表相连接。如图7所示为绝缘座结构示意图，(a)为局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图。如图8所示为胶木座结构示意图，(a)为局部剖视图，(b)为(a)的A-A向剖视图，(c)为(a)的俯视图，(d)为(b)的C向视图。
碳棒16端面与铜套2相切。铜套2外表面、碳棒16与铜套2相接触的端部均镀银，保持六级光洁度。实现转动条件下铜套2与碳棒16接触电阻不大于0.01欧。电刷中用碳棒能够保证良好的导电性能。
胶木座15上通孔靠近铜套一端(即用来防止碳棒的一端)为方孔。方孔截面尺寸15mm×15mm,如图8中(d)所示。碳棒16与方孔截面尺寸差0-0.3mm，保证了碳棒16端面在方孔中的滑动自如同时与铜套2保持相切。
电刷座7包括钢板12、等边角钢14和槽钢13。钢板12焊接在钎焊装置上，钢板12采用焊接方式固定在槽钢13倒角端，等边角钢14采用焊接方式固定在槽钢13上，如图6所示为电刷座结构示意图，(a)为主视图，(b)为左视图。胶木座15固定在等边角钢14上表面，如图5所示。槽钢结构示意图如图12所示，其中(a)为主视图，(b)为(a)的左视图。
实施例：
以产品上有4个热电偶为例：
导电环包括3个隔离环1、4个铜套2和绝缘筒4。绝缘筒4套在钎焊装置大轴上，绝缘筒4外壁上开有4个走线槽，4个走线槽的位置沿绝缘筒4径向错开，如图4所示，避免信号之间出现干扰。每个走线槽宽度10mm,深度6mm，铜套2套在绝缘筒4上，每个铜套与一个走线槽相对应，铜套2位于与对应走线槽沿绝缘筒4轴向的终点位置处，即远离产品的一端。相邻铜套之间用隔离环1相隔，保证线路之间绝缘性，如图1中(a)所示。铜套2固定在绝缘筒4上，绝缘筒4上开M10螺纹通孔4个，如图4中(b)所示，用于绝缘筒4在装置大轴上的固定。每个走线槽上敷设一根导线，导线一端与产品上的一个热电偶连接，另一端固定在相应的铜套上。
铜套2为凸台状圆环，在每个铜套低端面上沿周向开有倒角孔1个，如图3所示,绝缘筒4上与铜套相应位置处开M6螺纹盲孔4个，4个倒角孔与螺纹盲孔一一对应，实现铜套2与绝缘筒4之间的固定。同时，铜套2低端面上开φ10通孔1个，开有M5螺纹通孔1个，φ10通孔和M5螺纹通孔相距1cm，装配时，走线槽与φ10通孔对应，导线从走线槽经过，并通过铜套上的φ10通孔引出，然后通过螺钉固定在M5螺纹通孔处，如图1中(b)所示。
电刷包括绝缘座8、电刷座7和垫圈10。
绝缘座8包括胶木座15和导电装置；胶木座15上开有4个通孔，组装到位后，每个通孔与一个铜套的位置相对应，每个通孔放置一个导电装置，在钎焊装置大轴转动过程中，每个导电装置一端与对应的铜套一直处于接触状态，另一端与温控仪表相连接；胶木座15通过螺母和螺栓固定在电刷座7上，电刷座7焊接固定在钎焊装置上，且螺栓与电刷座7之间设置有垫圈10，。使电刷座与胶木座连接更牢固。
导电装置包括碳棒16、绝缘垫17、压缩弹簧19、铜管20和补偿导线21。补偿导线21一端固定在碳棒16上，压缩弹簧19套在补偿导线21上，且压缩弹簧19与碳棒16之间设置有绝缘垫17，将上述补偿导线21、碳棒16和压缩弹簧19整体放入胶木座15一个通孔中，如图7中(b)所示。
胶木座15上每个通孔远离铜套的一端设计为M16螺纹孔，长度为23mm,如图8中(b)所示，铜管20套在补偿导线21上并旋进在胶木座15的螺纹孔处，铜管20上M16螺纹段长度24mm，旋进距离需保证前端碳棒16不被压缩弹簧19弹出且伸出10mm时仍有弹力。从而保证压缩弹簧19能够顶住碳棒16，安装到位后，碳棒16在压缩弹簧19作用下能够压紧铜套2。
胶木座15上开有M6螺纹孔4个，如图8中(a)所示，通过螺钉将补偿导线21固定在胶木座15上。从螺钉处引出的补偿导线21同时与温控仪表相连接。
碳棒16端面与铜套2相切，铜套2外表面、碳棒16与铜套2相接触的端部均镀银，保持六级光洁度。实现转动条件下铜套2与碳棒16接触电阻不大于0.01欧。
胶木座15上通孔靠近铜套2一端为方孔。方孔端截面尺寸15mm×15mm, 如图8中(d)所示，碳棒16与方孔截面尺寸差0-0.3mm，保证了碳棒16在方孔中的滑动自如同时与铜套2端面保持相切。
通孔中段尺寸φ15mm×17mm，如图8中(b)所示，压缩弹簧19尺寸0.8mm×10mm×38mm，实现压缩弹簧19在通孔中收缩自如。
通孔一端为M16螺纹孔，长度为23mm,如图8中(b)所示，铜管20上M16螺纹段长度24mm，铜管20在螺纹孔中旋进距离可保证前端碳棒16不被压缩弹簧19弹出且伸出10mm时仍有弹力。
电刷座7包括钢板12、等边角钢14和槽钢13。钢板12焊接在钎焊装置上，钢板12采用焊接方式固定在槽钢13倒角端，等边角钢14采用焊接方式固定在槽钢13上。胶木座15通过螺栓螺母固定在等边角钢14上表面，且螺栓与电刷座之间设置有垫圈10。
1、组装方法：
(1)将铜套2、隔离环1依次套在绝缘筒4上，铜套2之间用隔离环1隔开，铜套2上倒角孔与绝缘筒4上螺纹盲孔一一对应，铜套2上φ10通孔与绝缘筒4上走线槽一一对应。
(2)用十字沉头螺钉3将铜套2与绝缘筒4固定,在绝缘筒4走线槽留导线，并用开槽盘头螺钉5、垫圈6将引导线固定在铜套2上。
(3)将碳棒16、绝缘垫17与补偿导线21用十字槽小盘头螺钉18固定，将压缩弹簧19套在补偿导线21上顶住碳棒16，然后整体从胶木座15方孔端插入，将铜管20套在补偿导线21上并旋进在胶木座15的螺纹孔处，旋进距离需保证碳棒16伸出10mm时仍有弹力。
(4)用十字槽小盘头螺钉22将补偿导线21固定在胶木座15上。
(5)钢板12采用焊接方式固定在槽钢13倒角端。
(6)等边角钢14采用焊接方式固定在槽钢13上。
(7)用六角螺母9、垫圈10、六角头螺栓11将绝缘座8与电刷座7固定。
(8)将导电环通过绝缘筒4上M10螺纹孔固定在钎焊装置大轴上，调整电刷位置，使碳棒16端面与导电环相切，碳棒16与铜套2之间压紧，将电刷座7焊接固定在钎焊装置上。
组装后的示意图如图13所示。
2、使用方法：
(1)将绝缘筒4走线槽处导线与固定在产品上的热电偶相接。
(2)从绝缘座8上十字槽小盘头螺钉22处引出导线与温控仪表相连接。
(3)开启钎焊装置加热，产品旋转，全程测量产品温度。
本发明设计的温度测量机构通过导电环组件随钎焊装置大轴旋转，电刷与导电环始终保持接触，实现了转动条件下产品钎焊温度的测量，解决了转动传导电信号测量不准、衰减过大、多组温度测量时信号干扰的问题。相比只能测量炉膛温度推测产品温度，测量结果实时性更强、更准确。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：包括导电环和电刷，导电环固定在钎焊装置大轴上，通过导线采集置于产品上的热电偶信息；电刷固定在钎焊装置上，电刷与导电环始终保持接触，电刷的输出端与温控仪表连接，实现钎焊装置大轴转动过程中对产品温度的实时测量。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述导电环包括n-1个隔离环(1)、n个铜套(2)和绝缘筒(4)；
绝缘筒(4)套在钎焊装置大轴上，绝缘筒(4)外壁上开有n个走线槽，所述走线槽个数与置于产品上的热电偶个数一致；铜套(2)套在绝缘筒(4)上，每个铜套与一个走线槽相对应，相邻铜套之间用隔离环(1)相隔，所述铜套(2)固定在绝缘筒(4)上，绝缘筒(4)固定在钎焊装置大轴上；
每个走线槽上敷设一根导线，导线一端与产品上的一个热电偶连接，另一端固定在相应的铜套上。
3.根据权利要求2所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述n个走线槽的位置沿绝缘筒(4)径向错开。
4.根据权利要求3所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述铜套(2)的位置位于对应走线槽远离产品的一端。
5.根据权利要求4所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述铜套(2)为台阶状圆环结构，套在绝缘筒(4)上后，高端面与电刷接触，低端面用于固定导线以及实现铜套(2)在绝缘筒(4)上的固定。
6.根据权利要求2所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述电刷包括绝缘座(8)和电刷座(7)；
绝缘座(8)包括胶木座(15)和导电装置；胶木座(15)上开有n个通孔，组装到位后，每个通孔与一个铜套的位置相对应，每个通孔放置一个导电装置，在钎焊装置大轴转动过程中，每个导电装置一端与对应的铜套一直处于接触状态，另一端与温控仪表相连接；胶木座(15)固定在电刷座(7)上，电刷座(7)焊接固定在钎焊装置上。
7.根据权利要求6所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述导电装置包括碳棒(16)、绝缘垫(17)、压缩弹簧(19)、铜管(20)和补偿导线(21)；
补偿导线(21)一端固定在碳棒(16)上，压缩弹簧(19)套在补偿导线(21)上，用于顶住碳棒(16)，且碳棒(16)和压缩弹簧(19)之间设置有绝缘垫(17)，将上述补偿导线(21)、碳棒(16)和压缩弹簧(19)整体放入胶木座(15)一个通孔中；
所述胶木座(15)上每个通孔远离铜套的一端设计为螺纹孔，铜管(20)套在补偿导线(21)上并旋进在胶木座(15)的螺纹孔处，安装到位后，所述碳棒(16)在压缩弹簧(19)作用下能够压紧铜套(2)；
补偿导线(21)另一端固定在胶木座(15)上，同时与温控仪表相连接。
8.根据权利要求7所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述碳棒(16)设计为带有凸台的四方体结构，压缩弹簧(19)套在所述碳棒凸台上以顶住碳棒。
9.根据权利要求7所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述铜管(20)旋进距离保证碳棒(16)伸出胶木座(15)10mm时压缩弹簧(19)仍有弹力，且碳棒(16)不会被弹出。
10.根据权利要求7所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：安装到位后，所述碳棒(16)端面与铜套(2)相切。
11.根据权利要求10所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述铜套(2)外表面、碳棒(16)与铜套(2)相接触的端部均镀银，保持六级光洁度。
12.根据权利要求7所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述胶木座(15)上每个通孔中用于放置碳棒(16)的部分设计为方孔。
13.根据权利要求12所述的一种钎焊装置温度测量机构，其特征在于：所述碳棒(16)与方孔截面尺寸差为0-0.3mm。
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