CN110470408A - 护罩热电偶 - Google Patents
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Abstract
一种护罩热电偶构件(1)，至少具有护罩壳体(2)，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶(3)和电绝缘体(4)，其中，参照至少一个热电偶(3)的横截面，该护罩壳体(2)具有外直径(5)和壁厚度(6)，并且该壁厚度(5)与该外直径(6)的商在0.17至0.45的范围内。另外还提出了这种护罩热电偶构件的制造方法和有利的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种护罩热电偶，尤其用于功能性护罩热电偶的构件或棒。护罩热电偶尤其用于例如在腐蚀性和/或高温环境中测量温度。
背景技术
护罩热电偶尤其为主要设计有两条金属丝的温度测量传感件，这些金属丝在其一端处彼此相连或彼此焊接，以便形成所谓的热敏点或测量点。护罩热电偶设计有金属制成的保护管，该保护管包围这两条金属丝和测量点。在金属丝与保护管之间设置有绝缘材料，该绝缘材料可以设计为金属丝与保护管之间的填充物和/或涂层。
如果考虑在高温或腐蚀性环境中使用此类护罩热电偶，则这样的护罩热电偶必须满足各种不同的性能。在此，尤其重点关注的是测量传感件的良好的时间响应特性(尤其是由于从外部朝向热电偶的良好的热通量)、热的或电的绝缘性和/或疲劳强度。即使在此背景下已经提出了许多不同的护罩热电偶设计，但在此正是鉴于上文阐述的技术挑战，仍然希望进行改进。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，提出一种护罩热电偶构件，该护罩热电偶构件至少部分地缓解了参考现有技术所描述的问题。尤其要提出一种护罩热电偶构件，该护罩热电偶构件能够实现更快速和/或更精确的温度测定，其中优选同时保证热电偶在用于腐蚀性和/或高温环境中时的高疲劳强度。另外要提出一种方法，通过该方法可以制造相应地适合的护罩热电偶棒。此外将说明这里所提出类型的护罩热电偶构件的优选用途。
这些目的通过根据权利要求1所述特征的护罩热电偶构件来实现。一种如通过权利要求9的特征所给出的用于制造护罩热电偶棒的方法同样有助于实现这些目的。在从属权利要求中给出了护罩热电偶构件、其制造方法以及其用途的有利改进方案。在权利要求书中列出的各个特征能够以任意的、技术上有意义的方式彼此组合，并且产生本发明的优选实施变体。下文的说明(尤其还与附图相结合地)解说了这些变体并且给出了另外的实施例。
有助于此的是至少具有以下部件的护罩热电偶构件：护罩壳体，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶和电绝缘体。参照该至少一个热电偶的横截面，该护罩壳体具有外直径和壁厚度。在此，壁厚度与外直径的商在0.17至0.45的范围内。
护罩热电偶构件尤其可以为包括所述部件的棒状组件。护罩壳体尤其以保护管类型来实施，并且优选用金属层构造。护罩壳体优选具有基本上柱形的横截面。护罩壳体具有壁厚度，该壁厚度在横截面中以及在周向方向上优选实施为同样厚。在护罩壳体的轴向延伸方向上，壁厚度必要时可以变化，必要时外直径也同样可以变化。对于在护罩壳体的轴向延伸方向上的壁厚度被不同地实施的情况，下文的解说仍应至少适用于护罩壳体的主要部分，或者甚至适用于护罩壳体的整个轴向延伸。
护罩壳体的外直径尤其通过护罩壳体的外部的、在径向上相对的表面区段的尺寸来限定。在此还适用的是，护罩壳体例如可以实施有锥形会聚的区域和/或具有减小的外直径的尖端。
优选在护罩热电偶构件中设置单一的热电偶，即金属丝对或热电对金属丝，如开篇所述。为了测量温度，在此主要利用所谓的赛贝克效应。如果沿着热电偶存在温度差，则产生电荷移动。电荷移动的大小在此取决于所选的热电偶材料的电特性。如果将不同材料制成的两条金属丝在一个位置彼此相连并且受到温度差，则在两个开放的末端处产生电压。这个电压取决于沿着这两条金属丝的温度差。以此方式能够由分接出的电压推断出测量点处的温度。在此热电偶尤其理解为热电偶金属丝或彼此相连的热电偶金属丝对。
为了避免电接触和/或作为热保护，在护罩壳体与至少一个热电偶之间设置有电绝缘体。优选的是，电绝缘体完全包围这个或这些热电偶。尤其由护罩壳体构成的整个内部空腔都用电绝缘体填充。可行的是，电绝缘体是气态的。电绝缘体优选包含固体材料或完全用固体构成。在必要时，护罩壳体和/或至少一个热电偶可以用电绝缘体涂覆。
另外提出，护罩壳体的(简单的)壁厚度相对于外直径处于固定的比率。因此，将壁厚度与外直径的商选择为在0.17至0.45的范围内。如果低于0.17的值，则在疲劳强度和/或测量准确度方面会遇到问题。如果超过0.45的值，则会导致更高的材料耗费和/或更高耗费的制造和/或不充分的电绝缘(在高温下使用时)。考虑到用于壳体的不同材料，下限也可以确定为至少0.2或甚至至少0.28的值。壁厚度与外直径的商的特别优选的范围是0.2至0.45，尤其0.28至0.45。
可行的是，将壁厚度与外直径的商限制在0.35至0.42的范围上，其中得到了在疲劳强度和响应特性方面改进的实施变体。
护罩壳体优选直接贴靠电绝缘体并且此外优选完全为金属性质的。
护罩壳体可以具有多层结构。例如，护罩壳体可以具有内层和外层。还可以存在另外的金属层。
例如可以存在(同样金属的)中间层作为另外的(第三)层。护罩壳体也可以具有四个、五个或更多个层。
表述“完全金属性质的”尤其是指，在护罩壳体的金属层(金属内层、金属外层等等)之间不存在非金属的层—尤其不存在气态的中间层或保护层。
护罩壳体尤其不包括放置到护罩壳体上的保护盖。这尤其适用于这个保护盖与护罩壳体具有一段距离的情况。
至少一个热电偶距护罩壳体的径向绝缘间距可以小于护罩壳体的壁厚度。这尤其表明，相对于常规的护罩热电偶设计，壁厚度被增大，由此同时改善了热导率或热通量。护罩壳体的壁厚度的增大的部分还造成：疲劳强度要求的一部分由护罩壳体承担，并且由此还可以减少电绝缘体。因此，在径向上邻接至少一个热电偶并且朝向护罩壳体延伸的自由空间被减小，而没有持续不利地影响热电偶的功能。
护罩壳体可以用如下材料构成：该材料在700℃的温度下具有至少350N/mm2[牛顿每平方毫米]的抗拉强度[Rm]。优选的是，在700℃的温度下规定至少500N/mm2的抗拉强度。在考虑到耐久性和在必要时要将在热电偶与护罩壳体之间的绝缘距离选择得较小时，护罩壳体的材料的此类设计被看作是有利的。
护罩壳体可以用如下材料构成：该材料具有至少20.0或至少22.5W/mK[瓦特每米开尔文]的热导率。在此给出的这个热导率优选是在600℃的温度下。优选的是，在600℃至900℃的温度范围中，热导率在20.0至29.5W/mK的范围内。
护罩壳体可以由来自下组的材料形成：镍-铬-钢、不锈钢。
对于适合的镍-铬-钢，尤其选择其中铬比例在20～25％(重量)[重量百分比]范围内且以镍为基础的钢。优选地选择镍-铬-钴-钼-钢。钴比例可以在9.5～15％(重量)的范围内。钼的比例可以在7～11％(重量)的范围内。
电绝缘体可以包含来自下组的材料：氧化铝、氧化镁。非常特别优选的是，护罩壳体用电绝缘体填充，使得至少一个热电偶完全被电绝缘体包围。
护罩热电偶构件(即尤其护罩壳体)的外直径可以为至多3.0mm[毫米]。优选的是，外直径在2.2至2.8mm的范围内。优选的是，热电偶金属丝具有约0.5mm的金属丝直径。护罩热电偶构件的外直径尤其在中央区域中确定，即尤其距护罩热电偶构件的(在必要时为局部变尖的)一端或尖端一段距离。
在优选的实施变体中，外直径也可以至少局部地略超过3.0mm[毫米]，即最大至4.5mm[毫米]。这尤其可以适用于如下区域：这些区域更远离测量尖端，并且在这些区域中护罩热电偶构件的提高的机械稳定性是所希望的。但特别优选的是，整个护罩热电偶构件具有至多3.0mm的外直径。
外直径不是用围绕护罩壳体在更外部形成的保护层构成的，这些保护层例如实施为套筒(尤其保护套筒)。
在优选的实施变体中，护罩热电偶构件的护罩壳体至少具有内层和外层，其中内层和外层是金属性质的。
在此尤其涉及多壁的或多层片的护罩壳体。各个层(内层和外层)优选直接彼此贴靠，并且在优选的实施变体中甚至彼此材料配合地相连。在各个层之间尤其不存在由其他(非金属)材料形成的中间层。
于是，通过使用不同的材料/材料组合，设置多个层片/层能够实现另外的益处。
特别优选地，内层由铁素体组成，外层由奥氏体和/或由铬-镍-合金组成。作为用于外层的合金，例如可以使用Inconel 617或Inconel 601合金。
由铁素体形成的内层的优点是高热导率，该热导率通常在25W/mK[瓦特每米开尔文]的范围内。通过由铁素体形成的内层，因此可以实现从外(护罩壳体之外)向内(到热电偶)的良好热传递。于是，护罩热电偶构件可以迅速对温度变化做出反应。
由奥氏体和/或由铬-镍-合金形成的外层的优点尤其是提高的针对脆化和环境影响的防护性。废气(可以用所描述的护罩热电偶对其温度进行测定)尤其是非常具有侵蚀性的。通过由奥氏体和/或由铬-镍-合金形成的外层，可以实现提高的耐受性，其中在此尤其指的是针对化学影响的耐受性。
由铁素体形成的内层与由奥氏体和/或由铬-镍-合金形成的外层的组合尤其一方面确保了对温度变化的良好的反应能力，另一方面确保了良好的耐久性。在此，护罩热电偶组件的机械稳定性不仅受到内层影响，而且受到外层影响。
作为例子，内层的厚度和外层的厚度可以相等。术语“厚度”在此分别是指相应层在护罩壳体的整个壁厚度中的百分比例。在另外的优选实施变体中，相对于50％对50％的比率，内层的厚度相比于外层的厚度有所提高(例如至多80％内层和至多20％外层)。通过至少20％的剩余的外层厚度实现了足够的耐受性。同时，至多80％的内层厚度实现了非常好的热导率。内层和外层的厚度可以依据应用来适当地确定。
根据另一个方面，提出了一种用于制造护罩热电偶棒的方法，该方法至少包括以下步骤：
a.提供组件，该组件至少具有护罩壳体，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶和电绝缘体，其中，参照至少一个热电偶的横截面，该护罩壳体具有外直径和壁厚度，并且该壁厚度与该外直径的商在0.17至0.45的范围内，
b.使该组件变形，其中将外直径和壁厚度减小，并且使该壁厚度与该外直径的商(大体上或此外)保持在0.17至0.45的范围内。
非常特别优选地，根据步骤a.提供组件，该组件基本上已经满足护罩热电偶构件的构造。为了安装该组件，针对护罩壳体选择绝对地来看比对于最终要使用的护罩热电偶而言必需或有效的横截面更大的横截面。这种组件例如可以已经为棒组件。只要此处还使用术语热电偶，这一点就可以在必要时应用于一个或两个热电偶金属丝，热电偶的功能性组件(在某些情况下只能通过焊接和/或与电压源连接来实现)在此是不必要的。
首先可以将相应的热电对或热电偶作为棒材料引入到管状区段(由所希望的护罩材料无缝或焊接式地)中。接着可以用绝缘材料(例如氧化镁和/或氧化铝)均匀地填充热电对周围的内部空腔。绝缘材料能以粉末形式送入，或者也可以作为预成型坯件/压制坯件送入。在填充之后，将热电对均匀分布在内部，从而避免较大的气穴。为了在工艺期间减少绝缘材料的水分吸收，可以在提高的温度下进行组装。
管状区段可以预先经受清洁步骤，使得其内部是干净的并且不含杂质。绝缘材料可以在被插入管状区段之前被预干燥和/或清洁。在已经将这些部件组装成构件之后，可以将管状区段的这些末端以气密的方式封闭。
在步骤b.中，将这个组件现在沿着组件的延伸方向或沿着热电偶的走向拉伸，这通常伴随着拉伸工艺(作为变形过程)。在此，整个组件基本上均匀地变细。这个拉伸工艺被如此设计，使得在步骤b.之后壁厚度与外直径的商始终在0.17至0.45的范围内。因此，只要在步骤b.结束之后保持该值范围，在某些情况下在步骤b.期间短时间偏离这个范围和/或商的实际值在该范围之内变化，可能都是无害的。然而优选的是，在步骤b.期间不偏离这个值范围。
在已经以初始尺寸制造了在必要时矿物绝缘的组件之后，可以进行多个拉伸阶段。由此加强了护罩壳体的材料，并且逐步减小了外直径。在内部中热电对的长度和直径的比率可以在拉伸阶段期间基本上保持不变。因此即使在产生较小的组件外直径的情况下也存在对护罩材料的或彼此之间的充分绝缘。
在各拉伸阶段之间可以依据拉伸工艺的强度来进行至少一个中间退火工艺。任选地还可以进行浸渍，以便将由于拉伸工艺而产生的杂质和/或退火色再次去除。
在完成拉伸到所希望的最终尺寸之后，还可以进行最后的退火工艺，在该退火工艺中可以去除材料应力并且例如调节表面品质。
作为用于使热电偶变形的方法，优选采用拉伸过程。即，组件在步骤b.中的变形尤其是拉伸组件，以便在保持商不变的情况下减小外直径。
但是在此还包括以在保持商不变的情况下减小外直径为目的的用于使热电偶变形的其他方法。变形的另一个变体例如是敲打。在此，通过用锤打击来使热电偶变形，并且在此实现了在保持商不变的情况下减小外直径。
在变形之后或者随着变形，于是产生了拉长的组件，该组件现在可以根据需求、尤其在考虑到将来作为护罩热电偶测量传感件的用途的情况下被截短。这可以在锯切或切割工艺中进行。
这种坯件应及时地进行加工，以便使在某些情况下吸湿的绝缘材料的水分吸收最小化。
接着加工两个末端。
可行的是，对于所谓的“热侧”(将来构成测量点一侧)额外地进行至少一个消减阶段，例如借助于敲打或旋转锻造。
在经消减的区域中或在“热侧”，可以首先将热电对和/或绝缘材料部分地去除或去除一小块或者钻孔。接着可以例如通过喷砂工艺形式来去除绝缘材料的附着性残余物。在后续过程中，通过使两个热电偶金属丝组装或变形并且将其彼此焊接(例如激光焊接)成材料配合的单元来产生测量点。随后可以再次用绝缘材料填充所产生的空腔。
在(气密地)封闭“热侧”之前，可以依据上述工艺步骤的加工时长来插入干燥工艺。
为了进行封闭，可以使用不同的技术，例如直接等离子体焊接、摆动测量尖端或者与额外插接的底部柱塞进行激光焊接、或者构造盖。
在对面的“冷”侧，首先去除护罩材料的一部分，以便露出热电对的位于内部的金属丝。这例如可以通过刺入以及随后的断开或研磨来进行。随后还可以在这个“冷”侧从热电偶金属丝清除绝缘材料并将热电偶金属丝清洁。另外，超出护罩材料边缘的绝缘材料可以处理掉，以便为密封提供(位于内部的)空间。在特殊情况下(例如非常小的外直径)可以省略这一点。
在同样在这个“冷侧”产生气密连接之前，可以再次执行干燥工艺。在完成干燥之后，将“冷”侧用不导电材料封闭。为此例如可以使用环氧树脂或玻璃。如果这个“冷”侧也已经被气密地封闭，则热电偶已经准备好进行进一步加工。依据情况不同，在热电偶上连接线缆，或者直接连接用于分析的电子器件。
然后，为了制成测量传感件，可以将这个护罩热电偶-棒例如插入固持管中，该固持管具有用于电连接的连接头。
如在本文中所提出的或根据如本文中提出的方法所制造的护罩热电偶构件的用途优选是用于测定至少有时为至少600℃或至少900℃的热气体温度。
此类护罩热电偶构件的另一个用途在于在腐蚀性介质中测定温度。
这里介绍的另一个用途包括测定在压力和温度方面随时间变化的流体流的温度。
在此介绍的用途在此类护罩热电偶构件的响应时间和/或耐久性方面提出了非常高的要求，因而恰在此处能够实现有利效果。
附图说明
下面借助于附图详细解说本发明以及技术环境。附图示出了实施例，但本发明并不受限于这些实施例。为了清晰起见，要提示的是，可以提取图中展示的技术特征并且在必要时还可以将其与其他图和/或说明书的特征组合，而不要求接纳同一图中的其他技术特征。只要存在将一个技术特征的特点与另一个技术特征的特点组合的技术必要性，本文中就对其做出明确指示，从而在其他情况下这些特征可以自由组合。
图中示意性地示出：
图1示出护罩热电偶构件的构造，
图2示出用于制造护罩热电偶棒的方法流程，并且
图3示出护罩热电偶构件的另一种构造。
具体实施方式
图1以横截面示出了护罩热电偶1。护罩热电偶构件1在径向上被外部的护罩壳体2包围或围成。在端侧，热电偶3或热电对可以超过护罩壳体2的两个端侧伸出。在图1中，在上部设置了用于分析电子器件的接口，而在下部在焊接的金属丝或尖端的区域中形成了测量点。于是，热电偶延伸穿过柱形的护罩壳体。至少一个热电偶3被定位成与护罩壳体间隔开。电绝缘体4尤其参与其中。电绝缘体4可以用一种材料和/或用多种电绝缘材料构成。在当前情况下，电绝缘体例如以涂层形式实施在热电偶3上，并且另外设置有气隙。但是还可能的是，所展示的护罩壳体的内部空间完全被(单一的)电绝缘体填满。该至少一个热电偶3和护罩壳体2的间隔开的布置尤其可以借助于径向的绝缘间距7来展示。热电偶3可以具有金属丝直径11。关于护罩壳体2还展示了壁厚度6。在当前情况下，壁厚度6在护罩壳体2的整个轴向延伸上是恒定的，但这不是强制必需的。另外，通过护罩壳体2预先确定了外直径5。在当前情况下，护罩壳体在整个轴向延伸上是柱形的，但这不是强制必需的。在此处示例性展示的护罩热电偶构件1中，应使壁厚度5与外直径6的商保持在0.17至0.45的范围内。
在所示的护罩热电偶1的情况下，相反的侧面或末端仍然与上述解说相对应地被气密地封闭，使得热电对和电绝缘体被气密地接纳并围在护罩壳体2中。
图2以步骤a.、b.、c.和d.展示了护罩热电偶棒或护罩热电偶测量传感件的基本制造过程。
根据a.，首先提供组件9，该组件至少具有护罩壳体2，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶3和电绝缘体4。护罩壳体2的外直径或位于内部的空间尤其如此选择，使得在其中能够实现热电偶和电绝缘体的准确的或所希望的布置。仍然将相反的侧面或末端气密地封闭，然后使其经受后续的拉伸工艺。
随后在步骤b.中将组件(一次或多次)拉伸，这造成横截面减小、外直径相应地减小并且壁厚度变小。然后，在步骤b.结束时，在壁厚度6与外直径5的商方面的值范围仍然总是达到0.17至0.45的范围内。随后或者在多次拉伸工艺之间可以进行退火工艺。
根据步骤c.，组件9然后可以用所希望的轴向延伸段被截短，使得由此存在护罩热电偶棒。
在截短之后可以将相对的(热的和冷的)侧面或末端再次加工并且最终气密地封闭，如上文已经阐述的。
然后在另一个步骤d.中可以将其制成为功能性的测量传感件，例如通过在护罩热电偶构件的一侧上设置固持件13，用于固定测量探头和/或用于连接到测量分析单元。相对地在护罩热电偶构件处或其上还可以安装有盖帽12，使得测量点更好地受到保护。
优选地，将这样的护罩热电偶用于在其高温的、腐蚀性的、在某些情况下压力脉动式变化的气流10中确定温度。
图3示出护罩热电偶构件1的另一种构造。这种构造基本上对应于图1中的公开内容，在此完全参照该公开内容。但是护罩壳体2在此设计有两个层，即具有(金属的)内层14和(金属的)外层15。外层15至少在如下区域中完全覆盖内层14以保护其免受环境影响：在该区域中护罩热电偶构件暴露于应监测其温度的介质中。该介质优选为废气。
附图标记清单
1 护罩热电偶构件
2 护罩壳体
3 热电偶
4 绝缘体
5 外直径
6 壁厚度
7 绝缘间距
8 护罩热电偶棒
9 组件
10 气流
11 金属丝直径
12 盖帽
13 固持件
14 内层
15 外层
Claims (13)
1.一种护罩热电偶构件(1)，至少具有护罩壳体(2)，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶(3)和电绝缘体(4)，其中，参照至少一个所述热电偶(3)的横截面，所述护罩壳体(2)具有外直径(5)和壁厚度(6)，并且所述壁厚度(5)与所述外直径(6)的商在0.17至0.45的范围内。
2.根据权利要求1所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述壁厚度(5)与所述外直径(6)的商在0.35至0.42的范围内。
3.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，至少一个所述热电偶(3)距所述护罩壳体(2)的径向绝缘间距(7)小于所述护罩壳体(2)的壁厚度(5)。
4.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述护罩壳体(2)用如下材料构成：该材料在700℃的温度下具有至少350N/mm2的抗拉强度[Rm]。
5.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述护罩壳体(2)用如下材料构成：该材料具有至少20.0W/mK的热导率。
6.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述护罩壳体(2)包含来自下组的材料：镍-铬-钢、不锈钢。
7.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述电绝缘体(4)包含来自下组的材料：氧化铝、氧化镁。
8.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述外直径(5)小于3.0毫米。
9.根据以上权利要求之一所述的护罩热电偶构件(1)，其中，所述护罩壳体(2)至少具有内层(14)和外层(15)，其中，所述内层(14)和所述外层(15)是金属性质的。
10.一种用于制造护罩热电偶棒(8)的方法，至少包括以下步骤：
a.提供组件(9)，该组件至少具有护罩壳体(2)，该护罩壳体在其中具有至少一个热电偶(3)和电绝缘体(4)，其中，参照至少一个所述热电偶(3)的横截面，所述护罩壳体(2)具有外直径(5)和壁厚度(6)，并且所述壁厚度(6)与所述外直径(5)的商在0.17至0.45的范围内，
b.使所述组件(9)变形，其中，将外直径(5)和壁厚度(6)减小，并且使所述壁厚度(6)与所述外直径(5)的商保持在0.17至0.45的范围内。
11.根据以上权利要求1至8之一所述的或者按照根据权利要求9所述的方法制造的护罩热电偶构件(1)的用途，用于测定至少有时为至少600℃或至少900℃的热气体温度。
12.根据以上权利要求1至8之一所述的或者按照根据权利要求9所述的方法制造的护罩热电偶构件(1)的用途，用于测定腐蚀性介质中的温度。
13.根据以上权利要求1至8之一所述的或者按照根据权利要求9所述的方法制造的护罩热电偶构件(1)的用途，用于测定在压力和温度方面随时间变化的流体流中的温度。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4135538A (en) * | 1976-11-30 | 1979-01-23 | Koransha Co., Ltd. | Thermocouple protecting tube |
| WO1992002794A1 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-20 | Brenholts Alfred R | Thermocouple equipped with ceramic insulator and sheath and method of making same |
| DE202005004615U1 (de) * | 2005-03-22 | 2005-08-11 | PROMECON Prozeß- und Meßtechnik Conrads GmbH | Schutzrohr |
| JP2006071349A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Okazaki Mfg Co Ltd | 極細シース熱電対と極細シース熱電対を用いた温度測定センサー |
| JP2006078373A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Okazaki Mfg Co Ltd | シース型熱電対 |
| JP2006090742A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Okazaki Mfg Co Ltd | シース型ｋ熱電対 |
| JP2008261686A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Yamari Sangyo Kk | 二重シース型熱電対及びその製造方法 |
| JP2011226793A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Nissin Electric Co Ltd | シース型熱電対及びそれを用いた温度計測方法 |
| CN103180985A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-06-26 | 剑桥企业有限公司 | 热电偶装置和方法 |
| CN203069288U (zh) * | 2013-02-27 | 2013-07-17 | 北京北科亿力科技有限公司 | 一种新型热电偶 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4135538A (en) * | 1976-11-30 | 1979-01-23 | Koransha Co., Ltd. | Thermocouple protecting tube |
| WO1992002794A1 (en) * | 1990-08-02 | 1992-02-20 | Brenholts Alfred R | Thermocouple equipped with ceramic insulator and sheath and method of making same |
| JP2006071349A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Okazaki Mfg Co Ltd | 極細シース熱電対と極細シース熱電対を用いた温度測定センサー |
| JP2006078373A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Okazaki Mfg Co Ltd | シース型熱電対 |
| JP2006090742A (ja) * | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Okazaki Mfg Co Ltd | シース型ｋ熱電対 |
| DE202005004615U1 (de) * | 2005-03-22 | 2005-08-11 | PROMECON Prozeß- und Meßtechnik Conrads GmbH | Schutzrohr |
| JP2008261686A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Yamari Sangyo Kk | 二重シース型熱電対及びその製造方法 |
| CN103180985A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-06-26 | 剑桥企业有限公司 | 热电偶装置和方法 |
| JP2011226793A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Nissin Electric Co Ltd | シース型熱電対及びそれを用いた温度計測方法 |
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