CN111289128A - 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶 - Google Patents

一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶 Download PDF

Info

Publication number
CN111289128A
CN111289128A CN202010200981.XA CN202010200981A CN111289128A CN 111289128 A CN111289128 A CN 111289128A CN 202010200981 A CN202010200981 A CN 202010200981A CN 111289128 A CN111289128 A CN 111289128A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermocouple
sheath
temperature
armored
temperature measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010200981.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨生兴
宫厚军
昝元锋
李勇
卓文彬
李朋洲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Power Institute of China
Original Assignee
Nuclear Power Institute of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuclear Power Institute of China filed Critical Nuclear Power Institute of China
Priority to CN202010200981.XA priority Critical patent/CN111289128A/zh
Publication of CN111289128A publication Critical patent/CN111289128A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08Protective devices, e.g. casings
    • G01K1/12Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套,容纳在热电偶外层护套中以感测所述感测区域中的温度的铠装热电偶,还包括:弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态;金属锡,测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。本发明的构思是:针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时,采用热电偶外层护套对已有一层护套的铠装热电偶进行保护,为了改善响应时间和应对热膨胀,本发明设计了金属锡和弹性组件。

Description

一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶
技术领域
本发明涉及热电偶测温技术,具体涉及一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶。
背景技术
本发明所述的高温测温是指1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态),现今,在热电偶测量技术中,一般常见的有单层热电偶和双护套热电偶结构,常见的单层热电偶一般用于低温测量(1000℃以下或单相状态测量)。常见的双层热电偶一般是利用外层套管与内部的热电偶套管的直接点式接触从而实现测量,但这种结构的响应时间慢。
因此,在高温测温(1000℃以上)和凝固测温领域的测温手段较为有限,多采用非接触式温度传感器,如红外、超声波、激光等传感器;但这些测温方式不能测量高温液体的内部温度,不能反映高温液体凝固过程中的凝固前沿迁移、液相线和固相线温度。
发明内容
本发明提供一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶。
一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套,容纳在热电偶外层护套中以感测所述感测区域中温度的铠装热电偶,还包括:
弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态;
金属锡,测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。
本发明的构思是:针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时,采用热电偶外层护套对已有一层护套的铠装热电偶进行保护,由于热电偶外层护套会形成热屏障,同时,由于其应用环境的温度较为特殊,因此热电偶外层护套会出现严重的热膨胀,因此,为了改善响应时间和应对热膨胀,本发明设计了金属锡和弹性组件。
弹性组件对铠装热电偶施加向下轴向推力致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态,在热电偶外层护套会出现严重的热膨胀导致铠装热电偶与热电偶外层护套分离时,也能自适应的推动铠装热电偶靠向热电偶外层护套的底端内壁,使得其二者始终处于接触状态,因此温度可以迅速导入铠装热电偶。
为了改善热屏障,采用金属锡,该金属锡在高温时由固态转为液态,在高温测量时,其可以迅速转变为液态无缝的包覆铠装热电偶的底部,同时使得其铠装热电偶的底部能与热电偶外层护套形成大面积导接,能提高响应时间,同时由于其处于液态,其铠装热电偶向四周方向的热阻是相同的,因此其导热的均衡性相同。而常规克服热阻的方式有采用矿物油。但在1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时常规的矿物油会出现变质、挥发等情况,因此其并不能使用,反而会增大热阻,对响应时间造成延长。而本发明采用金属锡,其热量吸收量小、导热系数高,且在上述高温状态下依然能保持量不变始终处于其底部进行导热,从而降低响应时间。
本发明属于温度测量的技术领域,此装置可用于液态金属、熔盐、熔融氧化物等高温液体凝固过程中内部温度的连续测量,测温范围可达0~2200℃;此装置中设计的双护套结构克服了高温液体凝固测温领域的诸多困难,实现了内部接触式测温、凝固后的热电偶回收和较高的凝固测温灵敏度。
基于以上技术构思,本发明开发了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,特别适用于0~2200℃范围内液态高温金属、熔盐、熔融氧化物的凝固过程测温。此装置能够插入高温液体中测量内部温度。
优选的,所述铠装热电偶上部变径形成有台阶体,弹性组件顶压于台阶体。
优选的,所述铠装热电偶上部装配有热电偶外套圈,弹性组件顶压于热电偶外套圈。
优选的,所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧。
优选的,本发明通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降温速率相适应的响应灵敏度。
所述铠装热电偶包括:
铠装热电偶护套,容纳在热电偶外层护套中,
热电偶元件,容纳在铠装热电偶护套中以感测所述感测区域中的温度,
绝缘层填充材料,容纳在铠装热电偶护套中以隔离热电偶元件于铠装热电偶护套;
铠装热电偶护套的底端被构造成球壳结构,热电偶外层护套的底端被构造成球壳结构,铠装热电偶护套的底端与热电偶外层护套的底端的内壁处于内切相邻状态;
热电偶元件的底端为热电偶测温端,所述金属锡的填充水平线高于热电偶测温端1-2mm或与热电偶测温端齐平。
在上述技术方案中,由于常规技术采用的铠装热电偶护套的底端被构造成平底,热电偶外层护套的底端被构造成平底,二者之间采用凸起导接,这种设计的制造成本非常高,由于本发明需要测量凝固体内部温度,因此其深度一般较大,因此在其底端一体化的需要形成凸起较难实现。同时经研究发现,这种设计,会使得二者平面之形成较大的缝隙,且缝隙之间采用与套管材料不同的物质进行导热时,其热响应达不到理想状态。因此本发明采用球壳构造,因此二者在内切后的缝隙是逐渐过渡的,且整体缝隙能控制在很小的范围内,因此填充在套管间的导热材料无需很厚,这就导致热量可以快速进行导热。在本发明的上述球壳构造下,其缝隙最大可以被控制在1-2mm范围内,因此填充的金属锡的厚度能被有效控制。其响应时间可以控制在:0.5s内。同时,该构造可以使得热电偶元件的底端尽可能的下延展到热电偶外层护套球壳区域内,使得其热电偶元件的底端至热电偶外层护套球壳的正下顶点的距离H尽可能小,从而尽可能的使得响应时间越短。
进一步的,优选的技术方案为:铠装热电偶采用钨铼热电偶和铂铑热电偶,由于钨铼热电偶和铂铑热电偶可用于高温测量,在选择与使用环境相适宜的铠装护套后可用于高温液体内部的凝固测温,但测温完成后镶嵌于凝固液体中无法取出,使得高温铠装热电偶无法重复利用。高温铠装热电偶由于耐温护套和耐温绝缘层材质的特殊性及制造工艺的高要求而造价不菲,这使得它在高温液体凝固测温中的一次性使用代价高昂。本发明采用可拆卸的双护套结构,使得凝固测温完成后只有外层护套留在凝固介质中,内部铠装高温热电偶可以回收再利用;
为了实现对内部铠装热电偶的灵活拆卸,还包括:
卡套式螺母,套设于热电偶外层护套上部;
卡套螺头,具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于热电偶外层护套上部,小导孔套设于铠装热电偶上部;弹性组件定位于大套孔与小导孔之间的台阶面上;卡套式螺母螺纹套设于卡套螺头上。
优选的,还包括:
卡套密封箍环,被配置于热电偶外层护套上部外壁与卡套螺头的斜构造内壁之间。
优选的,还包括:
密封卡套顶部密封螺母,密封装配于卡套螺头的顶端;
热电偶引出导线密封材料,容纳在密封卡套顶部密封螺母内;热电偶引出导线从铠装热电偶上部沿小导孔向上穿过热电偶引出导线密封材料后引出。
优选的,还包括:
所述氩气扫气口,被配置于卡套螺头、并于小导孔连通。
本发明的效果在于:本发明开发了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,用来实现液态高温金属、熔盐、熔融氧化物在凝固过程中内部的温度测量,同时具备:在凝固测温完成后,只将外层护套留在凝固液体中,回收内部铠装高温热电偶,通过更换外层护套实现再利用;通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降温速率相适应的响应灵敏度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的剖面示意图。
图中:
1—热电偶元件;2—绝缘层填充材料;3—铠装热电偶护套;4—封装惰性气体:氩气;5—金属锡;6—热电偶测温端;7—热电偶外层护套;8—卡套密封箍环;9—卡套式螺母;10—预紧力螺旋弹簧;11—热电偶外套圈;12—卡套螺头;13—密封卡套顶部密封螺母;14—火山岩密封塞;15—氩气扫气口;16—热电偶引出导线;17—外层护套轴向位置定位;18—密封卡套螺纹。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前,应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例,并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示:
一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套7,容纳在热电偶外层护套7中以感测所述感测区域中的温度的铠装热电偶,还包括:
弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套7的底端内壁处于接触状态;
金属锡5,测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套7的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。
本发明的构思是:针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时,采用热电偶外层护套7对已有一层护套的铠装热电偶进行保护,由于热电偶外层护套7会形成热屏障,同时,由于其应用环境的温度较为特殊,因此热电偶外层护套7会出现严重的热膨胀,因此,为了改善响应时间和应对热膨胀,本发明设计了金属锡5和弹性组件。
弹性组件对铠装热电偶施加向下轴向推力致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套7的底端内壁处于接触状态,在热电偶外层护套7会出现严重的热膨胀导致铠装热电偶与热电偶外层护套7分离时,也能自适应的推动铠装热电偶靠向热电偶外层护套7的底端内壁,使得其二者始终处于接触状态,因此温度可以迅速导入铠装热电偶。
为了改善热屏障,采用金属锡5,该金属锡5在高温时由固态转为液态,在高温测量时,其可以迅速转变为液态无缝的包覆铠装热电偶的底部,同时使得其铠装热电偶的底部能与热电偶外层护套7形成大面积导接,能提高响应时间,同时由于其处于液态,其铠装热电偶向四周方向的热阻是相同的,因此其导热的均衡性相同。而常规克服热阻的方式有采用矿物油。但在1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时常规的矿物油会出现变质、挥发等情况,因此其并不能使用,反而会增大热阻,对响应时间造成延长。而本发明采用金属锡5,其热量吸收量小、导热系数高,且在上述高温状态下依然能保持量不变始终处于其底部进行导热。从而保障响应时间缩小。
本发明属于温度测量的技术领域,此装置可用于液态金属、熔盐、熔融氧化物等高温液体凝固过程中内部温度的连续测量,测温范围可达0~2200℃;此装置中设计的双护套结构克服了高温液体凝固测温领域的诸多困难,实现了内部接触式测温、凝固后的热电偶回收和较高的凝固测温灵敏度。
基于以上技术构思,本发明开发了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,特别适用于0~2200℃范围内液态高温金属、熔盐、熔融氧化物的凝固过程测温。此装置能够插入高温液体中测量内部温度。
实施例2
如图1所示:
在上述实施例的基础上,本发明通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降温速率相适应的响应灵敏度。
所述铠装热电偶包括:
铠装热电偶护套3,容纳在热电偶外层护套7中,
热电偶元件1,容纳在铠装热电偶护套3中以感测所述感测区域中的温度,
绝缘层填充材料2,容纳在铠装热电偶护套3中以隔离热电偶元件1于铠装热电偶护套3;
铠装热电偶护套3的底端被构造成球壳结构,热电偶外层护套7的底端被构造成球壳结构,铠装热电偶护套3的底端与热电偶外层护套7的底端的内壁处于内切相邻状态;
热电偶元件1的底端为热电偶测温端6,所述金属锡5的填充水平线高于热电偶测温端1-2mm或与热电偶测温端6齐平;
在上述技术方案中,由于常规技术采用的铠装热电偶护套3的底端被构造成平底,热电偶外层护套7的底端被构造成平底,二者之间采用凸起导接,这种设计的制造成本非常高,由于本发明需要测量凝固体内部温度,因此其深度一般较大,因此在其底端一体化的需要形成凸起较难实现。同时经研究发现,这种设计,会使得二者平面之形成较大的缝隙,且采用且缝隙之间采用与套管材料不同的物质进行导热时,其热响应达不到理想状态。因此本发明采用球壳构造,因此二者在内切后的缝隙是逐渐过渡的,且整体缝隙能控制在很小的范围内,因此填充在套管间的导热材料无需很厚,这就导致热量可以快速进行导热。在本发明的上述球壳构造下,其缝隙最大可以被控制在1-2mm范围内,因此填充的金属锡的厚度能被有效控制。其响应时间可以控制在:0.5s内。同时,该构造可以使得热电偶元件1的底端尽可能的下延展到热电偶外层护套7球壳区域内,使得其热电偶元件1的底端至热电偶外层护套7球壳的正下顶点的距离H尽可能小,从而尽可能的使得响应时间越短。
实施例3
如图1所示:
在上述实施例的基础上,进一步的,优选的技术方案为:铠装热电偶采用钨铼热电偶和铂铑热电偶,由于钨铼热电偶和铂铑热电偶可用于高温测量,在选择与使用环境相适宜的铠装护套后可用于高温液体内部的凝固测温,但测温完成后镶嵌于凝固液体中无法取出,使得高温铠装热电偶无法重复利用。高温铠装热电偶由于耐温护套和耐温绝缘层材质的特殊性及制造工艺的高要求而造价不菲,这使得它在高温液体凝固测温中的一次性使用代价高昂。本发明采用可拆卸的双护套结构,使得凝固测温完成后只有外层护套留在凝固介质中,内部铠装高温热电偶可以回收再利用;
为了实现对内部铠装热电偶的灵活拆卸,还包括:
卡套式螺母9,套设于热电偶外层护套7上部;
卡套螺头12,具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于热电偶外层护套7上部,小导孔套设于铠装热电偶上部;弹性组件定位于大套孔与小导孔之间的台阶面上;卡套螺头12螺纹套设于卡套式螺母9上;
密封卡套顶部密封螺母13,密封装配于卡套螺头12的顶端。
实施例4
如图1所示:
在上述实施例的基础上,
优选的,还包括:
卡套密封箍环8,被配置于热电偶外层护套7上部外壁与卡套螺头12的斜构造内壁之间。
优选的,还包括:
密封卡套顶部密封螺母13,密封装配于卡套螺头12的顶端;
热电偶引出导线密封材料14,容纳在密封卡套顶部密封螺母13内;热电偶引出导线16从铠装热电偶上部沿小导孔向上穿过热电偶引出导线密封材料14后引出。
优选的,所述铠装热电偶上部变径形成有台阶体,弹性组件顶压于台阶体。
优选的,所述铠装热电偶上部装配有热电偶外套圈11,弹性组件顶压于热电偶外套圈11。
优选的,所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧10。
优选的,还包括:
所述氩气扫气口15,被配置于卡套螺头12、并于小导孔连通。
实施例5
如图1所示:
综合来看,一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,用来实现液态高温金属、熔盐、熔融氧化物在凝固过程中内部的温度测量,同时具备:在凝固测温完成后,只将外层护套留在凝固液体中,回收内部铠装高温热电偶,通过更换外层护套实现再利用;通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降温速率相适应的响应灵敏度。
为了实现上述目的,其被构造为图1所示结构:
用于高温液体凝固过程连续测温装置的结构如附图1所示,整体采用双护套结构的设计,铠装热电偶通过密封卡套封装在充有氩气的热电偶外层护套(单端封闭)内,铠装热电偶探头端通过预紧力螺旋弹簧的预紧力紧密的顶在热电偶外层护套的封闭单端,铠装热电偶的导线通过密封卡套的顶部绝缘密封端引出,绝缘密封材料采用耐高温的火山岩。
在凝固测温过程中,可根据不同的测温介质特性和测温环境,选择相适宜的内外护套材质、铠装热电偶绝缘层材质、以及热电偶种类。此测温装置的双护套结构设计采用预紧力螺旋弹簧将热电偶探头紧密的顶在外层护套的内壁面,被测介质的温度通过双层护套壁面和铠装绝缘层的传导被热电偶探头测得,故此测温装置不允许内外护套在测温范围内产生弯曲形变,因此,内外护套的材质选择需适应测温范围内护套材质的最高工作温度。
将铠装热电偶的探头外表面和外层护套内壁面均进行球面抛光处理,探头紧密顶在外层护套内壁面;将少量的金属锡预先放入外层护套内,熔化后填充在探头外表面和外层护套内壁面之间的空隙,增强热电偶测温端到被测介质的导热;热电偶的测温灵敏度可通过调整外层护套封闭端头厚度进行调节,此厚度H越小,测温响应时间越短。
如表1所示,为双护套凝固测温装置在不同测温介质和测温环境下,选择相适应的内外护套材质和热电偶元件种类后组装成的不同用途的三种测温装置。其护套的选择主要依据如表2中所示的最高工作温度。
Inconel600具有优秀的抗氧化性能和高温下的机械强度,使用Inconel600作为内外护套的材质,可以在氧化环境下进行测温,适用于熔点1100℃以下的液态金属、熔融氧化物的凝固测温。
镍具有优良的抗腐蚀性能,特别是对于卤素熔盐、熔融氧化物,抗腐蚀性能优秀,满足腐蚀环境下凝固测温对于外层护套的要求;搭配以Inconel600作铠装护套的中高温热电偶,则能实现熔点800℃以下的液态金属、熔盐(氯盐)、苛性碱的凝固测温。
超高温(1500℃以上)的测温环境对于外层护套的要求较为苛刻,超高温下任何材料的化学性质都变得较为活泼,机械性能逐渐降低。使用高温下机械强度较强的金属钼和钨作为内外护套的材质,但由于钼(204℃以上)和钨(400℃以上)对氧化非常敏感,故内外护套均需在惰性、真空、还原环境下使用。选择钨/铼作为热电偶元件组成凝固测温装置的测温范围为0~2200℃,适用于熔点2200℃以下的液态金属、熔盐、熔融氧化物的凝固测温。
表1三种凝固测温装置
Figure BDA0002419368380000081
表2护套材质特性
Figure BDA0002419368380000082
Figure BDA0002419368380000091
本发明采用双护套凝固测温装置的技术方案,解决了实际高温液体凝固测温过程中,非接触式测温无法测量内部温度,铠装热电偶插入测量后无法回收的问题。本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
(1)采用热电偶直接插入高温液体内部进行凝固过程温度的测量,这种测量方式能够满足科学实验中凝固前沿迁移、液相线和固相线温度、凝固进程等的测量;
(2)双护套凝固测温装置在测温结束后,只将外层护套留在凝固的被测介质中,铠装高温热偶可回收后重复利用,节约了凝固测温的成本;
(3)通过减小外层护套封闭端的厚度,以及改良外层护套和内层护套在封闭端的接触方式,可提高热电偶响应灵敏度,直到适应于凝固降温速率。
如附图1所示的双护套凝固测温装置,结合附图说明中的各部件,整个测温装置的组装生产过程,以及每个部分的组成及其功能如下:
(1)根据测温介质和测温环境,选定热电偶元件种类、内外护套材质、铠装热电偶绝缘层材质的组合,生产得到内部铠装热电偶。
(2)其次,依据测温需求确定外层护套和铠装热电偶的长度等尺寸,根据测温环境下的温度范围计算内外护套在受热膨胀下的伸长量,在保证铠装热电偶探头始终紧密顶在外层护套单端内壁面上的原则下,设计预紧力螺旋弹簧10的规格,确定热电偶外套圈11在铠装热电偶上的焊接高度,并完成焊接。
(3)运用316不锈钢制作如附图所示的密封卡套,然后将铠装热电偶3、外层护套7、预紧力螺旋弹簧10、引出热电偶引出导线16、火山岩密封塞14进行预安装,从氩气扫气口15插入充气软管进行除氧充气工作,直到氧气完全扫除,先后关闭密封卡套顶部密封端13和氩气扫气口15。
(4)铠装热电偶的探头外表面和热电偶外层护套7内壁面均进行球面抛光处理,探头紧密顶在热电偶外层护套7内表面;热电偶外层护套7内预先放入一定量的金属锡5(熔点为232℃),熔化后填充在探头外表面和热电偶外层护套7内壁面之间的空隙,热传导由点传导变为面传导(气体导热效率很微弱),增强了热电偶测温端6到被测介质的导热;金属锡5不宜过多,刚好填充底部间隙即可,否则热惯性较大。热电偶的测温灵敏度可通过调整外层护套封闭端的厚度,以及改良外层护套和内层护套在封闭端的接触方式来进行调节,H越小,测温响应时间越短。
(5)测温结束后,热电偶外层护套嵌入凝固介质中无法取出,拧开密封卡套螺母9,使得外层护套7和其余部分分离,回收除外层护套外的其余测温装置部件。
发明了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,此装置为双护套结构,内部铠装高温热电偶由单端封闭的外层护套包裹起来,由密封卡套实现铠装热电偶和外层护套的连接、护套间的惰性气体封装、已经热电偶导线的引出密封,铠装热电偶探头通过预紧力弹簧紧密顶在外层护套内壁面,少量金属锡熔化后填充在探头外表面和外层护套内壁面之间的空隙,增强了热电偶测温端到被测介质的导热。热电偶的测温灵敏度可通过调整热电偶测温端到被测介质的距离来进行调节,此距离越小,测温响应时间越短。测温结束后,只有外层护套嵌入凝固介质中无法取出,拧开快拆螺母,回收高价值的铠装高温热电偶及其附件以备复用。
本发明适应多种测温介质和测温环境下的凝固测温需求,抗氧化测温装置、抗腐蚀测温装置、超高温测温装置为典型案例,可通过更换不同材质的内外护套和热电偶元件实现更广范围的应用。
总的来说:双护套结构设计是实现凝固测温的核心思路,外层护套在测温完毕后留在凝固介质中,高价值的高温铠装热电偶回收复用;密封卡套的机械结构:密封卡套实现了铠装热电偶和外层护套的连接组装,实现了护套间惰性气体的填充和密封、外层护套的快拆、顶热电偶引出导线的绝缘密封等功能;内外护套连接处理方式:铠装热电偶的探头外表面和外层护套内壁面均进行球面抛光处理,探头通过预紧力弹簧紧密顶在外层护套内壁面;将少量的金属锡预先放入外层护套内,熔化后填充在探头外表面和外层护套内壁面之间的空隙(锡量多将导致热惯性较大),热传导由点传导变为面传导(气体导热效率很微弱),增强热电偶测温端到被测介质的导热;热电偶的测温灵敏度可通过调整热电偶测温端到被测介质的距离来进行调节,此距离越小,测温响应时间越短。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套(7),容纳在热电偶外层护套(7)中以感测所述感测区域温度的铠装热电偶,其特征在于:还包括:
弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套(7)的底端内壁处于接触状态;
金属锡(5),测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套(7)的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶上部变径形成有台阶体,弹性组件顶压于台阶体。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶上部装配有热电偶外套圈(11),弹性组件顶压于热电偶外套圈(11)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧(10)。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶包括:
铠装热电偶护套(3),容纳在热电偶外层护套(7)中,
热电偶元件(1),容纳在铠装热电偶护套(3)中以感测所述感测区域中的温度,
绝缘层填充材料(2),容纳在铠装热电偶护套(3)中以隔离热电偶元件(1)于铠装热电偶护套(3);
铠装热电偶护套(3)的底端被构造成球壳结构,热电偶外层护套(7)的底端被构造成球壳结构,铠装热电偶护套(3)的底端与热电偶外层护套(7)的底端的内壁处于内切相邻状态;
热电偶元件(1)的底端为热电偶测温端(6),所述金属锡(5)的填充水平线高于热电偶测温端(6)1-2mm或与热电偶测温端(6)齐平。
6.根据权利要求1-5所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,还包括:
卡套式螺母(9),套设于热电偶外层护套(7)上部;
卡套螺头(12),具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于热电偶外层护套(7)上部,小导孔套设于铠装热电偶上部;弹性组件定位于大套孔与小导孔之间的台阶面上;卡套式螺母(9)螺纹套设于卡套螺头(12)上。
7.根据权利要求6所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,还包括:
卡套密封箍环(8),被配置于热电偶外层护套(7)上部外壁与卡套螺头(12)的斜构造内壁之间。
8.根据权利要求6所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,还包括:
密封卡套顶部密封螺母(13),密封装配于卡套螺头(12)的顶端;
热电偶引出导线密封材料(14),容纳在密封卡套顶部密封螺母(13)内;热电偶引出导线(16)从铠装热电偶上部沿小导孔向上穿过热电偶引出导线密封材料(14)后引出。
9.根据权利要求6所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,还包括:
所述氩气扫气口(15),被配置于卡套螺头(12)、并于小导孔连通。
CN202010200981.XA 2020-03-20 2020-03-20 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶 Pending CN111289128A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010200981.XA CN111289128A (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010200981.XA CN111289128A (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111289128A true CN111289128A (zh) 2020-06-16

Family

ID=71025838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010200981.XA Pending CN111289128A (zh) 2020-03-20 2020-03-20 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111289128A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982321A (zh) * 2020-09-15 2020-11-24 中国科学院力学研究所 一种用于飞行试验热流测量的同轴热电偶安装装置及安装方法
CN113155404A (zh) * 2021-04-21 2021-07-23 中国科学院力学研究所 一种电弧风洞流场热流密度标定装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3835895A1 (de) * 1987-12-17 1989-07-06 Nagema Veb K Vorrichtung zur bestimmung der waermeleitfaehigkeit metallischer koerper
GB2288908B (en) * 1994-04-27 1997-08-20 Rowan Technologies Ltd Ceramic thermocouple
CN201844889U (zh) * 2010-11-12 2011-05-25 浙江伦特机电有限公司 一种用于炉膛高低温测量的温度传感器
CN202153160U (zh) * 2011-06-22 2012-02-29 深圳市泰士特科技有限公司 循环流化床专用高温耐磨热电偶
CN209043476U (zh) * 2018-11-01 2019-06-28 吴方立 Cot表面热电偶
CN110411599A (zh) * 2019-08-07 2019-11-05 中国核动力研究设计院 可重复使用的接触式液体内部温度测量装置及测量方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3835895A1 (de) * 1987-12-17 1989-07-06 Nagema Veb K Vorrichtung zur bestimmung der waermeleitfaehigkeit metallischer koerper
GB2288908B (en) * 1994-04-27 1997-08-20 Rowan Technologies Ltd Ceramic thermocouple
CN201844889U (zh) * 2010-11-12 2011-05-25 浙江伦特机电有限公司 一种用于炉膛高低温测量的温度传感器
CN202153160U (zh) * 2011-06-22 2012-02-29 深圳市泰士特科技有限公司 循环流化床专用高温耐磨热电偶
CN209043476U (zh) * 2018-11-01 2019-06-28 吴方立 Cot表面热电偶
CN110411599A (zh) * 2019-08-07 2019-11-05 中国核动力研究设计院 可重复使用的接触式液体内部温度测量装置及测量方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982321A (zh) * 2020-09-15 2020-11-24 中国科学院力学研究所 一种用于飞行试验热流测量的同轴热电偶安装装置及安装方法
CN113155404A (zh) * 2021-04-21 2021-07-23 中国科学院力学研究所 一种电弧风洞流场热流密度标定装置和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111289128A (zh) 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶
KR101907720B1 (ko) 고장­방지형 피드­스루 장치
US4472620A (en) Instrumented spot welding electrode
US10418614B2 (en) Electrical feedthroughs for redistributing thermally-induced stresses that result from welding
CN219015483U (zh) 温度探头和用于温度探头的插入件
CN108387322A (zh) 一种用于钛合金熔模铸造熔体测温的热电偶及其制备方法
CN111337155A (zh) 一种接壳式凝固测温装置
CN102361522A (zh) 一种变截面端头不发热铠装加热器及其制备方法
EP0113554B1 (en) Radially activated thermocouple assembly
US3896409A (en) Liquid level sensor for corrosive baths
EP3783326B1 (en) Temperature sensor and cooking appliance
EP3919219B1 (en) Welding method for connecting a first connector to a second connector, the use of the welding method, and the welding connection
JP7342626B2 (ja) 測温用具
CN110560191B (zh) 一种容积动态可变的高温共晶点坩埚
JP6698398B2 (ja) ヒータ
JP2003053518A (ja) 耐火ノズル
RU161297U1 (ru) Термоэлектрический преобразователь для измерения температуры методом кратковременного погружения в термометрируемую среду
US20220361296A1 (en) Metal heater assembly with embedded resistive heaters
US3197845A (en) Method of forming thermoelectric units with attached contact terminals
KR102511323B1 (ko) 레이저 용접 방법 및 이를 이용한 온도센서 제조방법
JP4623481B2 (ja) 熱電対
JPH01168427A (ja) 電気融着式プラスチック管継手用融着プラグ及び熱電対
JP2017199515A (ja) ヒータ装置の製造方法およびヒータ装置
TW201814732A (zh) 纜線、溫度測量裝置及纜線之製造方法
JPS59210333A (ja) 温度検出器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200616