CN111337155A - 一种接壳式凝固测温装置 - Google Patents
一种接壳式凝固测温装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111337155A CN111337155A CN202010201619.4A CN202010201619A CN111337155A CN 111337155 A CN111337155 A CN 111337155A CN 202010201619 A CN202010201619 A CN 202010201619A CN 111337155 A CN111337155 A CN 111337155A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shell
- temperature measuring
- tungsten
- outer sheath
- bottom end
- 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
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
- G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
- G01K1/125—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading for siderurgical use
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
- G01N25/04—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering of melting point; of freezing point; of softening point
- G01N25/06—Analysis by measuring change of freezing point
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种接壳式凝固测温装置,包括延伸到感测区域中的外层护套,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,其特征在于:还包括:弹性组件,与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力,致使接壳式测温组件的底端与外层护套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外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。
Description
技术领域
本发明涉及测温技术,具体涉及一种接壳式凝固测温装置。
背景技术
在针对高熔点液态金属凝固过程的科学研究中,液态金属内部温度变化是最重要的参数信息,例如不同合金钢研制的凝固实验中,需要通过测量钢水内部温度知悉钢水凝固过程中凝固前沿迁移速度、液相线和固相线温度等,这种凝固瞬态测温对传感器的测温精确性、热响应时间、耐高温特性均提出了很高的要求。
现今在高温测温(1000℃以上)领域多采用非接触式温度传感器,如红外、超声波、激光等传感器,但不能测量高温液体内部的温度。铠装热电偶能够通过插入液态金属内部实现内部温度的测量,钨铼和铂铑等热电偶最高可测温度达2300℃。现有工业上使用的钢水直接测温工具为:一次性钨铼快偶和陶瓷护套绝缘式铠装热电偶(偶丝为钨铼或铂铑);这两种测温方式在科研测温中均存在缺陷,前者不能实现复杂布置和连续测温,后者热响应时间太长,陶瓷护套超低导热性能带来的巨大热惯性使它基本不适用于凝固瞬态测温。市面上现有的高温热电偶基本是基于钨铼和铂铑热电偶元件制造的铠装绝缘式热电偶,稳态测量性能优越(瞬态性能在护套直径较大的情况下较差)且经久耐用,同时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。
发明内容
本发明基于钢水凝固瞬态测温的应用背景,提出了一种接壳式凝固测温装置,实现了钢水内部接触式精确测温、凝固瞬态测温中较短热响应时间的技术要求。
一种接壳式凝固测温装置,包括延伸到感测区域中的外层护套,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,还包括:
弹性组件,与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力,致使接壳式测温组件的底端与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外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。
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,外层护套对接壳式测温组件进行保护,由于外层护套会现场热屏障,同时,由于其应用环境的温度较为特殊,因此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。
弹性组件对接壳式测温组件施加向下轴向推力致使接壳式测温组件的底端与外层护套的底端内壁处于接触状态,在外层护套会出现严重的热膨胀导致接壳式测温组件与外层护套分离时,也能自适应的推动接壳式测温组件靠向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,该金属锡可以由固态转为液态,在固态时,金属锡对接壳式测温组件有定位作用,防止接壳式测温组件的底端作为自由端时与外层护套摩擦受损,在高温测量时,其可以迅速转变为液态将接壳式测温组件的底部进行浸泡,同时使得其接壳式测温组件的底部能与外层护套形成大面积导接,能提高相应时间,同时由于其处于液态,其接壳式测温组件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,对相应时间造成延长。而本发明采用金属锡,其热量吸收量小,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。
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,接壳式测温组件采用钨铼热电偶元件作为测温元件。
优选的,本发明通过调整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。
所述壳式测温组件包括:
钨铼丝,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度,
圆柱形瓷珠,容纳在在外层护套中,钨铼丝贯穿圆柱形瓷珠,
弹性组件顶压在圆柱形瓷珠上;
外层护套的底端被构造成球壳结构,钨铼丝的底端的测温结点与外层护套的底端的内壁处于相接触状态;
钨铼丝的底端为测温端,所述金属锡的填充水平线高于测温端1-2mm或与热测温端齐平。
在上述技术方案中,由于常规技术采用的外层护套的底端被构造成平底,外层护套与钨铼丝,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,不利于金属锡的添加,若金属锡添加量过大,反而会造成很大热阻,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,球面到钨铼丝间的各个周向方向的距离都是相同的,因此填充在金属锡无需很厚,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,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。
优选的,圆柱形瓷珠分为小径组和大经组,钨铼丝均贯穿于小径组和大经组的圆柱形瓷珠,其中小径组的相邻圆柱形瓷珠采用接触或间隙配合,其中大径组的相邻圆柱形瓷珠采用接触或间隙配合,小径组和大经组相邻圆柱形瓷珠采用间隙配合,弹性组件顶压在相邻于小径组的大经组的第1个圆柱形瓷珠上。
优选的,钨铼丝有2根,2根钨铼丝的下端导接在一起形成与外层护套的底端内壁接触的端部,2根钨铼丝均贯穿圆柱形瓷珠并被圆柱形瓷珠分隔。
优选的,所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧。
优选的,外层护套为钨管。
优选的,由于采用钨铼热电偶作为传感元件,由于钨铼热电偶可用于高温测量,在选择与使用环境相适宜的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,使得钨铼热电偶无法重复利用。钨铼热电偶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,内部钨铼热电偶可以回收再利用;要实现上述构想,本发明还包括:
卡套式螺母,套设于外层护套上部;
卡套式密封接头,具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于外层护套上部,小导孔套设于壳式测温组件上部;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式密封接头上;
螺母,密封装配于卡套式密封接头的顶端。
优选的,还包括:
卡套密封箍环,被配置于外层护套上部外壁与卡套式密封接头的斜构造内壁之间。
优选的,还包括:
螺母,密封装配于卡套式密封接头的顶端;
耐高温橡胶密封垫,容纳在螺母内;接壳式测温组件的引导线从接壳式测温组件上部沿小导孔向上穿过耐高温橡胶密封垫后引出。
优选的,还包括:
所述氩气扫气口,被配置于卡套式密封接头、并于小导孔连通。
本发明的效果在于:
(1)本发明特别适用于钢水凝固瞬态测温,为钢水内部精确连续测温提供了新手段。
(2)本发明提出的采用卡套式密封接头将钨铼热电偶元件封装在钨套管内,钨管内充惰性气体的“铠装方案”组装和拆卸便利,凝固测温后只有钨套管留在凝固钢中,热电偶及其附件均可回收复用,解除了凝固测温成本高的难题。
(3)本发明采用串瓷珠的方式保持两根偶丝彼此的绝缘、及偶丝与钨管壁的绝缘、钨管内封装惰性气体;通过弹簧的预紧力保持偶丝热端结点在热胀冷缩的任何状态下接触钨管封头内壁或浸泡在液态锡中;最后两根偶丝通过卡套密封接头另一端的贯穿密封引出。这种铠装方式装卸灵活,相比工业上氧化物填充铠装方式,工艺要求不高。
(4)热电偶热端结点处通过接触钨管封头内壁或少量液态锡实现“接壳”,钨管(20℃时导热系数为179W/(m·K))和液态锡(熔点附近的导热系数为33.1W/(m·K))良好的导热性能大幅减少了钨铼热电偶的热响应时间;钨管封头内加入少量(过量造成较大热惰性)的锡是为了改善可能出现的间隙热阻,锡较低的熔点(232℃)也使得热电偶的回收及其便利。
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:
图中:1-钨管;2-钨铼丝;3-圆柱形瓷珠;4-氩气;5-锡;6-卡套式密封接头;7-卡套式密封卡箍;8-卡套式螺母;9-预紧力弹簧;10-陶瓷垫片;11-螺母;12-密封螺纹;13-耐高温橡胶密封垫;14-防旋转固定键;15-氩气扫气口。
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,一种接壳式凝固测温装置,包括延伸到感测区域中的外层护套,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,还包括:
弹性组件,与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力,致使接壳式测温组件的底端与外层护套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外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。
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,外层护套对接壳式测温组件进行保护,由于外层护套会现场热屏障,同时,由于其应用环境的温度较为特殊,因此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。
弹性组件对接壳式测温组件施加向下轴向推力致使接壳式测温组件的底端与外层护套的底端内壁处于接触状态,在外层护套会出现严重的热膨胀导致接壳式测温组件与外层护套分离时,也能自适应的推动接壳式测温组件靠向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,该金属锡可以由固态转为液态,在固态时,金属锡对接壳式测温组件有定位作用,防止接壳式测温组件的底端作为自由端时与外层护套摩擦受损,在高温测量时,其可以迅速转变为液态将接壳式测温组件的底部进行浸泡,同时使得其接壳式测温组件的底部能与外层护套形成大面积导接,能提高相应时间,同时由于其处于液态,其接壳式测温组件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,对相应时间造成延长。而本发明采用金属锡,其热量吸收量小,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。
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,接壳式测温组件采用钨铼热电偶元件作为测温元件。
实施例2
如图1所示,在上述实施例的基础上,优选的,本发明通过调整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。
所述壳式测温组件包括:
钨铼丝2,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度,
圆柱形瓷珠3,容纳在在外层护套中,钨铼丝2贯穿圆柱形瓷珠3,
弹性组件顶压在圆柱形瓷珠3上;
外层护套的底端被构造成球壳结构,钨铼丝2的底端的测温结点与外层护套的底端的内壁处于相接触状态;
钨铼丝2的底端为测温端,所述金属锡5的填充水平线高于测温端1-2mm或与热测温端齐平。
在上述技术方案中,由于常规技术采用的外层护套的底端被构造成平底,外层护套与钨铼丝2,二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,不利于金属锡的添加,若金属锡添加量过大,反而会造成很大热阻,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,球面到钨铼丝2间的各个周向方向的距离都是相同的,因此填充在金属锡无需很厚,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,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。
优选的,圆柱形瓷珠3分为小径组和大经组,钨铼丝2均贯穿于小径组和大经组的圆柱形瓷珠3,其中小径组的相邻圆柱形瓷珠3采用接触或间隙配合,其中大径组的相邻圆柱形瓷珠3采用接触或间隙配合,小径组和大经组相邻圆柱形瓷珠3采用间隙配合,弹性组件顶压在相邻于小径组的大经组的第1个圆柱形瓷珠3上。
优选的,钨铼丝2有2根,2根钨铼丝2的下端导接在一起形成与外层护套的底端内壁接触的端部,2根钨铼丝2均贯穿圆柱形瓷珠3并被圆柱形瓷珠3分隔。
优选的,所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧9。
优选的,外层护套为钨管1。
实施例3
如图1所示,在上述实施例的基础上,优选的,由于采用钨铼热电偶作为传感元件,由于钨铼热电偶可用于高温测量,在选择与使用环境相适宜的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,使得钨铼热电偶无法重复利用。钨铼热电偶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,内部钨铼热电偶可以回收再利用;要实现上述构想,本发明还包括:
卡套式螺母8,套设于外层护套上部;
卡套式密封接头6,具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于外层护套上部,小导孔套设于壳式测温组件上部;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8螺纹套设于卡套式密封接头6上;
螺母11,密封装配于卡套式密封接头6的顶端。
优选的,还包括:
卡套密封箍环7,被配置于外层护套上部外壁与卡套式密封接头6的斜构造内壁之间。
优选的,还包括:
螺母11,密封装配于卡套式密封接头6的顶端;
耐高温橡胶密封垫13,容纳在螺母11内;接壳式测温组件的引导线从接壳式测温组件上部沿小导孔向上穿过耐高温橡胶密封垫13后引出。
优选的,还包括:
所述氩气扫气口15,被配置于卡套式密封接头6、并于小导孔连通。
实施例4
如图1所示,实现的一种具体结构为:
为了解决钢水凝固瞬态测温问题,本发明提出了一种接壳式凝固测温装置,其结构如图1所示。此装置整体上可称之为接壳式钨管铠装钨铼热电偶,采用卡套式密封接头将钨铼热电偶元件封装在钨套管内,钨管内充惰性气体,钨铼热电偶元件的两根偶丝上串瓷珠保持彼此的绝缘和钨管壁的绝缘,并通过弹簧的预紧力使得热端结点在不同的热胀冷缩状态下始终接触钨管封头内壁(或浸泡于液态锡中),热电偶元件的两根偶丝在卡套式密封接头的另一端实现贯穿密封。得益于卡套式管接头拆卸的便利性,此装置具备良好的拆卸组装特性,凝固测温后只将钨管留在凝固钢水中,内部热电偶、卡套密封接头等其他附件均可回收再利用。
接壳式凝固测温装置的结构设计特别适用于钢水凝固瞬态测温。
首先,选择钨管作为热电偶护套契合钢水瞬态测温,钨是在非氧化环境下熔点最高的金属,导热性能优越(20℃时导热系数为179W/(m·K)),对被测介质无污染,加工制造工艺成熟(1/16in、1/8in的毛细钨管生产工艺成熟)。
其次,钨铼热电偶元件的热端结点通过少量液态锡和钨管封头内壁面实现“接壳”,这种铠装方式大幅减少了热电偶的热响应时间,但同时也降低了热电偶抗电磁干扰的能力;在钢水凝固瞬态测温时,如果能解除周围环境的电磁干扰,那么接壳式的铠装方案无疑是最优的,瞬态测温就要求热电偶的热响应时间尽可能的小,市面上的接壳式铠装热电偶在外径≤4mm时,热响应时间均≤1秒。但采用本发明的上述构造设计,可以使得热响应时间均≤0.5秒.
再次,选择在两根热电偶丝上串圆柱形瓷珠后放入钨管1内,圆柱形瓷珠外径与钨管内径相适应,以此保证钨铼丝2不与钨管、预紧力螺旋弹簧、卡套密封接头接触连通,也保持彼此绝缘;整个测温装置组装时,从扫气口塞入毛细软管通入钨管底部,一直吹氩气,组装完后抽出毛细软管;中部的弹簧和陶瓷圆环垫片可以保证钨铼偶丝的热端结点尽可能的接触钨管封头内壁,在热胀冷缩的任何状态下保证偶丝的热端结点始终浸泡在液态锡中。
最后,接壳式凝固测温装置通过卡套密封接头将钨管、钨铼热电偶元件组装起来,其凝固测温结束后的拆卸也很便利,除了钨管废弃外,其他部件均可回收再用。
本发明采用接壳式的钨管铠装钨铼热电偶的技术方案,解决了钢水凝固瞬态过程中,现有热电偶热响应时间长、难以重复利用等相关难题。
如附图1所示为接壳式凝固测温装置结构图,结合附图说明中的各部件,详细说明各部件的结构、功能、以及密封原理:
本发明的开发一款组装拆卸方便的接壳式钨管铠装钨铼热电偶应用于钢水凝固瞬态过程的测温。钨管1在非氧化条件下熔点高,对被测介质污染少,导热性能好,被用来铠装钨铼热电偶的套管。钨铼丝2的热电偶的测温范围广(0~2300℃),在非氧化环境下,熔点高、电动势大、灵敏度高,作为热电偶元件封装在钨管1内。
钨管1和钨铼丝2的热电偶通过卡套式密封接头6联接起来,钨管内部充氩气4,钨铼丝2通过卡套密封接头另一端的贯穿耐高温橡胶密封垫13引出;这种铠装方式由于卡套式密封接头6的拆装便利性实现了凝固测温后除钨管1外的大部分部件的回收复用。
两根钨铼丝2在钨管1内使用串圆柱形瓷珠3的方式实现了钨铼丝2彼此的绝缘、钨铼丝2与钨管1的壁绝缘、钨铼丝1与卡套式密封接头6的绝缘;预紧力螺旋弹簧9(可伸缩长度>1cm)和陶瓷垫片10给予圆柱形瓷珠3“串柱”预紧压力使得热电偶热端结点尽可能的接触钨管下端封头内壁,或浸泡在少量液态的金属锡5中,实现与钨管1封头内壁的“接壳”。
本发明的接壳式铠装钨铼热电偶具有很短的热响应时间,在测量瞬态变化温度时优越性显著;钨铼丝2热端结点处放入少量(量多导致热惰性较大)的金属锡5,由热胀冷缩导致的任何状态下均可保证热电偶的接壳,少量液态金属锡5极大的改善了钨铼丝2热端结点与钨管1封头内壁面之间的间隙热阻。
本发明主要面对的是钢水凝固瞬态测温的难题,基于现有钢水测温手段和高温铠装热电偶的制造工艺的缺点和不足,提出了一种接壳式的钨管铠装钨铼热电偶的技术方案,这种瞬态测温装置可以在非氧化、接触电磁干扰的环境下实现对钢水等高熔点液态金属凝固过程的精确测温,具有内部接触式精确测温、凝固后的热电偶回收复用、瞬态测温中热响应时间较短的典型特点。
采用卡套式密封接头将钨铼热电偶元件封装在钨套管内,并向钨管内充惰性气体的“铠装方案”组装和拆卸便利,凝固测温后只有钨管留在凝固钢中,热电偶及其附件均可回收复用。
采用串瓷珠的方式保持两根钨铼丝彼此的绝缘、及钨铼丝与钨管的绝缘、钨管内封装惰性气体;通过弹簧的预紧力保持钨铼丝的热端结点在热胀冷缩的任何状态下接触钨管封头内壁或浸泡在液态锡中;最后两根钨铼丝通过卡套密封接头另一端的贯穿密封引出。这种铠装方式装卸灵活,相比工业上氧化物填充铠装方式,工艺要求不高。
热电偶热端结点处通过接触钨管封头内壁或少量液态锡实现“接壳”,钨管封头内加入的少量锡改善了可能出现的间隙热阻,钨管和液态锡良好的导热性能大幅减少了钨铼热电偶的热响应时间。
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 (10)
1.一种接壳式凝固测温装置,包括延伸到感测区域中的外层护套,容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,其特征在于:还包括:
弹性组件,与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力,致使接壳式测温组件的底端与外层护套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外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。
2.根据权利要求1所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
所述壳式测温组件包括:
钨铼丝(2),容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度,
圆柱形瓷珠(3),容纳在在外层护套中,钨铼丝(2)贯穿圆柱形瓷珠(3),
弹性组件顶压在圆柱形瓷珠(3)上;
外层护套的底端被构造成球壳结构,钨铼丝(2)底端的测温结点与外层护套的底端的内壁处于相接触状态;
钨铼丝(2)的底端为测温端,所述金属锡(5)的填充水平线高于测温端1-2mm或与热测温端齐平。
3.根据权利要求2所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
圆柱形瓷珠(3)分为小径组和大经组,钨铼丝(2)均贯穿于小径组和大经组的圆柱形瓷珠(3),其中小径组的相邻圆柱形瓷珠(3)采用接触或间隙配合,其中大径组的相邻圆柱形瓷珠(3)采用接触或间隙配合,小径组和大经组相邻圆柱形瓷珠(3)采用间隙配合,弹性组件顶压在相邻于小径组的大经组的第1个圆柱形瓷珠(3)上。
4.根据权利要求2所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
钨铼丝(2)有2根,2根钨铼丝(2)的下端导接在一起形成与外层护套的底端内壁接触的端部,2根钨铼丝(2)均贯穿圆柱形瓷珠(3)并被圆柱形瓷珠(3)分隔。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧(9)。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
外层护套为钨管(1)。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
还包括:
卡套式螺母(8),套设于外层护套上部;
卡套式密封接头(6),具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;
大套孔套设于外层护套上部,小导孔套设于壳式测温组件上部;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(8)螺纹套设于卡套式密封接头(6)上;
螺母(11),密封装配于卡套式密封接头(6)的顶端。
8.根据权利要求7所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
还包括:
卡套密封箍环(7),被配置于外层护套上部外壁与卡套式密封接头(6)的斜构造内壁之间。
9.根据权利要求7所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
还包括:
螺母(11),密封装配于卡套式密封接头(6)的顶端;
耐高温橡胶密封垫(13),容纳在螺母(11)内;接壳式测温组件的引导线从接壳式测温组件上部沿小导孔向上穿过耐高温橡胶密封垫(13)后引出。
10.根据权利要求7所述的一种接壳式凝固测温装置,其特征在于,
还包括:
所述氩气扫气口(15),被配置于卡套式密封接头(6)、并于小导孔连通。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010201619.4A CN111337155A (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种接壳式凝固测温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010201619.4A CN111337155A (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种接壳式凝固测温装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111337155A true CN111337155A (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=71182497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010201619.4A Pending CN111337155A (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种接壳式凝固测温装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111337155A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112331373A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-05 | 浙江伦特机电有限公司 | 一种快速响应核反应堆堆芯测温组件 |
CN114198222A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 北京航天动力研究所 | 一种液体火箭发动机涡轮泵转子低温位移测量装置 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1274379B (de) * | 1964-11-21 | 1968-08-01 | Brueggen U Soehne M | Verfahren zur Herstellung von Schutzrohren fuer Thermometer |
US3647559A (en) * | 1969-10-16 | 1972-03-07 | Voest Ag | Measuring device for continuously measuring the temperature of metal baths |
US20060225774A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Sensor for Measuring the Temperature of Flowing Metals |
CN2901268Y (zh) * | 2006-02-09 | 2007-05-16 | 乐清市伦特电子仪表有限公司 | 炉膛热电偶 |
CN201666821U (zh) * | 2009-10-14 | 2010-12-08 | 吴方立 | 特殊吹气装置温度计 |
CN105758543A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-07-13 | 洛阳西格马炉业股份有限公司 | 一种高熔点金属或合金热电偶及其制作和温度校正方法 |
CN108011199A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-08 | 中广核核电运营有限公司 | 堆芯温度测量系统、热电偶芯线连接组件及其制备方法 |
CN108387322A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-10 | 中国航发北京航空材料研究院 | 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 |
CN207937081U (zh) * | 2018-04-09 | 2018-10-02 | 成都联虹钼业有限公司 | 一种用于氢气气氛下可以延长使用寿命的钨铼热电偶 |
CN109297209A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-01 | 中国科学院理化技术研究所 | 制冷或热泵系统工质的温度测量组件及制冷或热泵系统 |
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 |
CN209706971U (zh) * | 2019-06-12 | 2019-11-29 | 中国核动力研究设计院 | 一种用于高温高压腐蚀环境下流体内多点测温的装置 |
-
2020
- 2020-03-20 CN CN202010201619.4A patent/CN111337155A/zh active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1274379B (de) * | 1964-11-21 | 1968-08-01 | Brueggen U Soehne M | Verfahren zur Herstellung von Schutzrohren fuer Thermometer |
US3647559A (en) * | 1969-10-16 | 1972-03-07 | Voest Ag | Measuring device for continuously measuring the temperature of metal baths |
US20060225774A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Sensor for Measuring the Temperature of Flowing Metals |
CN2901268Y (zh) * | 2006-02-09 | 2007-05-16 | 乐清市伦特电子仪表有限公司 | 炉膛热电偶 |
CN201666821U (zh) * | 2009-10-14 | 2010-12-08 | 吴方立 | 特殊吹气装置温度计 |
CN105758543A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-07-13 | 洛阳西格马炉业股份有限公司 | 一种高熔点金属或合金热电偶及其制作和温度校正方法 |
CN108011199A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-05-08 | 中广核核电运营有限公司 | 堆芯温度测量系统、热电偶芯线连接组件及其制备方法 |
CN108387322A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-10 | 中国航发北京航空材料研究院 | 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 |
CN207937081U (zh) * | 2018-04-09 | 2018-10-02 | 成都联虹钼业有限公司 | 一种用于氢气气氛下可以延长使用寿命的钨铼热电偶 |
CN109297209A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-01 | 中国科学院理化技术研究所 | 制冷或热泵系统工质的温度测量组件及制冷或热泵系统 |
CN209043476U (zh) * | 2018-11-01 | 2019-06-28 | 吴方立 | Cot表面热电偶 |
CN209706971U (zh) * | 2019-06-12 | 2019-11-29 | 中国核动力研究设计院 | 一种用于高温高压腐蚀环境下流体内多点测温的装置 |
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 (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112331373A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-05 | 浙江伦特机电有限公司 | 一种快速响应核反应堆堆芯测温组件 |
CN114198222A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 北京航天动力研究所 | 一种液体火箭发动机涡轮泵转子低温位移测量装置 |
CN114198222B (zh) * | 2021-12-06 | 2022-12-27 | 北京航天动力研究所 | 一种液体火箭发动机涡轮泵转子低温位移测量装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203672511U (zh) | 用于隔热层温度监控的埋入式k型热电偶传感器 | |
CN111337155A (zh) | 一种接壳式凝固测温装置 | |
US4018624A (en) | Thermocouple structure and method of manufacturing same | |
JP4751492B2 (ja) | 熱電対 | |
JPH0364810B2 (zh) | ||
US4971452A (en) | RTD assembly | |
CN102047087A (zh) | 高振动薄膜rtd传感器 | |
ES2636643T3 (es) | Sensor de temperatura para cambio rápido de temperatura | |
US5901900A (en) | Thermocouple assemblies | |
JP5252631B2 (ja) | 温度センサおよびその製造方法 | |
CN108204863A (zh) | 高温排气传感器 | |
JP2008026012A (ja) | 温度センサおよびその製造方法 | |
CN106352995A (zh) | 热电偶测温装置 | |
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 | |
CN108387320B (zh) | 一种金属型铸造快速响应测温热电偶 | |
CN108414106B (zh) | 一种铸造模具用快速响应测温热电偶 | |
CN111289128A (zh) | 一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶 | |
CN205262628U (zh) | 六面顶压机合成腔内径向温度测量装置 | |
CN109341882B (zh) | 铠装热电偶冷端的转接结构及其制备方法 | |
KR20110100813A (ko) | 온도센서 및 그 제조방법 | |
KR101187439B1 (ko) | 멀티형 열전대 어셈블리 | |
KR102511323B1 (ko) | 레이저 용접 방법 및 이를 이용한 온도센서 제조방법 | |
US2472808A (en) | Thermocouple junction with radiation shield | |
CN206353056U (zh) | 热电偶测温装置 | |
CN211178772U (zh) | 热电偶 |
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 |
Application publication date: 20200626 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |