CN113884650A - 一种液态金属测氧传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种液态金属测氧传感器及其制造方法，涉及测氧传感器技术领域，解决了功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度的改变成本高，改变范围小的问题。该液态金属测氧传感器包括：上过渡管、下过渡管、功能陶瓷件和密封连接组件，下过渡管位于上过渡管下方，功能陶瓷件与下过渡管的下端连接，功能陶瓷件的下端具有用于检测的功能元件，上过渡管和下过渡管通过密封连接组件固定连接，密封连接组件的外壁设有固定部，固定部用于固定在待测容器上，以使下过渡管和功能陶瓷件位于待测容器内。本申请的液态金属测氧传感器用于测量液态金属中的氧含量。

Description

一种液态金属测氧传感器及其制造方法

技术领域

本申请实施例涉及测氧传感器技术领域，尤其涉及一种液态金属测氧传感器及其制造方法。

背景技术

在原子能工业中，各种类型核反应堆热传输回路系统中通常采用液态金属作为冷却剂，如液态铅/铅铋共晶合金。液态铅/铅铋共晶合金中溶解氧含量对于反应堆安全运行具有重要影响。当液态铅/铅铋共晶合金中氧含量过高时，铅将以氧化铅的形式析出，堵塞管路、阀门、设备等；而当液态铅/铅铋共晶合金中氧含量过低时，则可能导致结构钢表面保护性氧化膜处于热力学不稳定状态而逐渐溶解于液态铅铋中，进而导致钢基体元素溶解于铅铋，造成管路、阀门、设备等腐蚀。因此，需要通过测氧传感器对液态金属中的氧含量进行实时监测。

相关技术中的测氧传感器通过密封结构连接电解质氧探头，电解质氧探头为测氧传感器的核心部件，密封结构上下分别连接上套管和下套管，下套管上连接有用于固定在待测容器上的卡箍件，当需要改变电解质氧探头伸入到待测容器中的长度时，通过更换带有卡箍件的不同长度的下套管来实现。

然而，更换带有卡箍件的不同长度的下套管，成本较高，且电解质氧探头伸入到待测容器中的长度的改变范围较小，同时，由于卡箍件设置在下套管上，下套管和密封结构的连接缝隙会进入空气，影响密封结构的使用寿命。

发明内容

本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器及其制造方法，只需要更换不同长度的下过渡管即可改变功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度，成本低且功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度的改变范围较大，同时密封连接组件使用寿命长。

第一方面，本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，包括：上过渡管、下过渡管、功能陶瓷件和密封连接组件，其中，下过渡管位于上过渡管下方，功能陶瓷件与下过渡管的下端连接，功能陶瓷件的下端具有用于检测的功能元件，上过渡管和下过渡管通过密封连接组件固定连接，密封连接组件的外壁设有固定部，固定部用于固定在待测容器上，以使下过渡管和功能陶瓷件位于待测容器内。

本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器，密封连接组件将上过渡管和下过渡管固定连接在一起，功能陶瓷件与下过渡管的下端连接，密封连接组件的外壁设有固定部，固定部用于固定在待测容器上。相比相关技术中密封机构连接电解质氧探头，卡箍件设置在下套管上，由于功能陶瓷件与下过渡管的下端连接，且固定部设置在密封连接组件的外壁上，当需要改变功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度时，只需要更换不同长度的下过渡管即可，减少了在不同长度的下过渡管上加工固定部的成本，并且功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度改变范围更大，同时，由于固定部设置在密封连接组件的外壁上，而位于固定部下方的下过渡管与密封连接组件的连接缝隙会处于低氧的待测容器中，提高了密封连接组件的使用寿命。

在本申请的一种可能的实现方式中，密封连接组件包括密封件和密封垫，上过渡管和下过渡管通过密封件固定连接，密封垫包括第一密封垫和第二密封垫，第一密封垫设置于上过渡管和密封件之间，第二密封垫设置于下过渡管与密封件之间。

在本申请的一种可能的实现方式中，密封件采用法兰，法兰包括法兰上端、法兰中部和法兰下端，法兰上端与上过渡管通过螺栓连接，法兰下端与下过渡管螺纹连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，法兰中部沿径向外侧设有散热结构。散热结构为散热片。

在本申请的一种可能的实现方式中，第一密封垫采用耐高温橡胶圈，第二密封垫采用柔性石墨环。耐高温橡胶圈可以为耐高温硅橡胶圈或者耐高温氟橡胶圈。

在本申请的一种可能的实现方式中，第二密封垫与下过渡管之间设有支撑片。支撑片采用蝶形支撑片。

在本申请的一种可能的实现方式中，固定部设置在法兰下端的外壁，固定部上设有通孔，通孔用于与待测容器固定连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件的测量端外侧套设有镂空的防护罩，防护罩与下过渡管固定连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件与防护罩之间留有缝隙。

在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件与下过渡管连接端的外径大于功能陶瓷件测量端的外径。

在本申请的一种可能的实现方式中，功能陶瓷件的结构为过渡变径式或长锥式。

第二方面，本申请实施例提供一种制造方法，用于制备第一方面中任一项的液态金属测氧传感器，该方法包括，制备功能陶瓷件；将功能陶瓷件与下过渡管的下端连接，通过密封连接组件将上过渡管和下过渡管固定连接。

由于本申请实施例提供的制造方法用于制作第一方面中任一项的液态金属测氧传感器，可以制作出第一方面的液态金属测氧传感器。这样制造，容易实现，工序少，制作成本低。通过该方法制作出来的液态金属测氧传感器与第一方面的液态金属测氧传感器，能够解决相同的技术问题，并达到相同的技术效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器的密封连接组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器的变径式功能陶瓷件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器的长锥式功能陶瓷件的结构示意图。

附图标记：

1-功能陶瓷件；11-内电极；12-金属导线；2-上过渡管；21-螺栓；3-密封连接组件；31-密封件；311-法兰上端；312-法兰中部；3121-散热结构；313-法兰下端；32-密封垫；321-第一密封垫；322-第二密封垫；323-支撑片；33-固定部；331-固定孔；4-下过渡管；5-防护罩；6-密封塞。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供了一种液态金属测氧传感器，该液态金属测氧传感器应用于原子能工业中，具体用于测定液态金属作为冷却剂的各种类型核反应堆热传输回路系统中的氧含量，主要针对以金属铅、铅铋合金、钠、钠钾合金以及锂和铅锂合金等作为冷却剂的各类核反应堆热传输回路系统，为铅铋反应堆试验台架、各种型号的铅铋反应堆、加速器驱动系统的冷却剂提供稳定可靠的氧含量测量，为这些装置、设备的可靠运行提供有力保障。

相关技术的液态金属测氧传感器包括具有用于检测的功能元件的电解质氧探头，用于连接上套管和下套管的密封结构以及用于固定在待测容器上的卡箍件。通过密封结构连接电解质氧探头，电解质氧探头为测氧传感器的核心部件，密封结构上下分别连接上套管和下套管，下套管上连接有用于固定在待测容器上的卡箍件，当需要改变电解质氧探头伸入到待测容器中的长度时，通过更换带有卡箍件的不同长度的下套管来实现。上述方案具有以下缺点，更换带有卡箍件的不同长度的下套管，成本较高，且电解质氧探头伸入到待测容器中的长度的改变范围较小，同时，由于卡箍件设置在下套管上，下套管和密封结构的连接缝隙会进入空气，影响密封结构的使用寿命。

本申请实施例的液态金属测氧传感器对结构进行了新的设计，通过密封连接组件3将上过渡管2和下过渡管4固定连接在一起，功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，密封连接组件3的外壁设有固定部33，降低了改变功能陶瓷件1伸入到待测容器中的长度的成本，增大了功能陶瓷件1伸入到待测容器中的长度的改变范围，提高了密封连接组件3的使用寿命。

本申请实施例提供一种液态金属测氧传感器，如图1所示，包括：上过渡管2、下过渡管4、功能陶瓷件1和密封连接组件3，其中，下过渡管4位于上过渡管2下方，功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，功能陶瓷件1的下端具有用于检测的功能元件，上过渡管2和下过渡管4通过密封连接组件3固定连接，密封连接组件3的外壁设有固定部33，固定部33用于固定在待测容器上，以使下过渡管4和功能陶瓷件1位于待测容器内。

本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器，密封连接组件3将上过渡管2和下过渡管4固定连接在一起，功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，密封连接组件3的外壁设有固定部33，固定部33用于固定在待测容器上。相比相关技术中密封结构连接电解质氧探头，卡箍件设置在下套管上，由于功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，且固定部33设置在密封连接组件3的外壁上，因此，当需要改变功能陶瓷件1伸入到待测容器中的长度时，只需要更换不同长度的下过渡管4即可，减少了在不同长度的下过渡管4上加工固定部的成本，并且功能陶瓷件1伸入到待测容器中的长度改变范围更大，同时，由于固定部设置在密封连接组件3的外壁上，而位于固定部下方的下过渡管4与密封连接组件3的连接缝隙会处于低氧的待测容器中，提高了密封连接组件3的使用寿命。

本申请实施例提供的一种液态金属测氧传感器，如图1所示，功能陶瓷件1下端的内部放置饱和氧浓度的参比电极材料或参比贵金属电极作为内电极11，通过金属导线12引出做氧信号参比电极，此端作为测氧传感器的正极，下过渡管4的下端与功能陶瓷件1连接，下过渡管4作为测氧传感器的负极，功能陶瓷件1下端的外部与待测液态金属接触。

功能陶瓷件1下端的内部放置的内电极11可以为15wt％～50wt％的三氧化二铋，余量为金属铋；或者15wt％～50wt％的三氧化二铟，余量为金属铟；或者铂金。其中前两种内电极11采用的金属导线12为钼合金丝，直径为0.5～2.0mm；最后一种金属导线12为铂丝，直径为0.5～2.0mm。

当内电极11为贵金属，例如铂金时，空气为参比电极，金属导线12引出端需要与大气贯通，因此，不需要对测氧传感器进行密封设置；当内电极11为其他电极材料时，由于内电极11需要跟外界大气隔绝以获得稳定的化学平衡状态，因此，需要对测氧传感器进行密封设置。

由于采用贵金属作为内电极11的成本较高，本申请实施例中采用15wt％～50wt％的三氧化二铋，余量为金属铋作为内电极11，因此，本申请实施例中采用密封连接组件3对测氧传感器进行密封，具体的，如图1和图2所示，密封连接组件3包括密封件31和密封垫32，上过渡管2和下过渡管4通过密封件31固定连接，密封垫32包括第一密封垫321和第二密封垫322，第一密封垫321设置于上过渡管2和密封件31之间，用于对上过渡管2和密封件31之间的连接缝隙进行密封，第二密封垫322设置于下过渡管4与密封件31之间，用于对下过渡管4和密封件31之间的连接缝隙进行密封。

通过上述密封方式获得的液态金属传感器可以满足一般液态金属回路工况或试验装置管路中液态金属内氧含量的测量，制造成本约为通过反应性钎焊式密封的液态金属氧传感器的1/2，在长度要求在200～550mm之间的工况条件下，可满足使用要求，使用寿命、测量精度、响应时间等关键指标均能满足实际工况使用要求。

当然，金属导线12自上过渡管2的上端引出后也需要进行密封，本申请实施例采用密封塞6挤压进行密封，密封塞6可以为橡胶塞。

上过渡管2和下过渡管4与密封件31两端可以采用焊接、卡接、插接、螺纹连接、螺栓连接中的一种或两种进行连接。为了方便拆卸和安装，以及节约成本，如图1和图2所示，本申请实施例中密封件31采用法兰，法兰包括法兰上端311、法兰中部312和法兰下端313，法兰上端311与上过渡管2通过螺栓21连接，法兰下端313与下过渡管4螺纹连接。上过渡管2和下过渡管4与密封件31分别通过螺栓21连接和螺纹连接的方式，使得当上过渡管2、下过渡管4、密封件31、第一密封垫321和第二密封垫322中任一部件损坏时，只需要将其拆卸下来进行更换即可，不需要将整个密封连接组件3进行更换，节约了成本，同时通过螺栓21连接和螺纹连接的方式，安装和拆卸操作简单方便，安装效率高。

由于液体金属在核反应堆热传输回路中是作为冷却剂的，因此液体金属温度非常高，测氧传感器的测量端与液体金属接触后会将热量传输至下过渡管4，并进一步传输至密封件31、上过渡管2、第一密封垫321和第二密封垫322，而密封件31、上过渡管2、第一密封垫321和第二密封垫322若长期在超高温环境下工作，使用寿命会受到影响。因此，如图1和图2所示，本申请实施例中法兰中部312沿径向外侧设有散热结构3121，通过散热结构3121对密封连接组件3进行降温，延长密封连接组件3的使用寿命。

散热结构3121可以为散热片、散热柱等。

由于测氧传感器的测量端与液体金属接触后会将热量传输至下过渡管4，并进一步传输至密封连接组件3，所以，下过渡管4与密封件31连接处的温度会非常高，因此，本申请实施例中第二密封垫322采用柔性石墨环，柔性石墨环可在800℃以下的温度下运行，但是柔性石墨环在含氧量高的环境中运行寿命会受到影响，因此，本申请实施例中第一密封垫321采用耐高温橡胶圈，而第二密封垫322的下方处于待测容器中，待测容器中为低氧环境，因此，第二密封垫322能够在低氧环境下长时间稳定运行，耐高温橡胶圈可在300℃以下的温度下运行，且不受含氧量环境的影响，并且由于本申请实施例中在法兰中部312沿径向外侧设有散热结构3121，因此第一密封垫321采用可在300℃以下的温度下运行的耐高温橡胶圈即可满足要求。耐高温橡胶圈可以为耐高温硅橡胶圈、耐高温氟橡胶圈等。其中，石墨密封环可以放置2-5层，耐高温橡胶圈可以放置1-5层。

由于第二密封垫322采用柔性石墨环，为了防止柔性石墨环在密封件31与下过渡管4进行螺纹连接时发生错位，影响密封效果，如图1和图2所示，本申请实施例中在第二密封垫322与下过渡管4之间设有支撑片323，通过支撑片323将第二密封垫322进行限位，防止其发生错位，影响密封效果。支撑片323可以为蝶形支撑片。

固定部33可以设置在法兰上端311、法兰中部312或法兰下端313，当固定部33设置在法兰上端311或法兰中部312时，由于固定部33以下的部分均处于待测容器中，而待测容器中的温度非常高，因此设置在法兰中部312的散热结构3121无法发挥作用，密封连接组件3会长时间处于超高温环境中，影响其使用寿命。因此，如图1和图2所示，本申请实施例中固定部33设置在法兰下端313的外壁，固定部33上设有固定孔331，固定孔331用于与待测容器固定连接。将密封件1设置在待测容器之外，使得散热结构3121发挥作用，对密封连接组件3进行降温，延长其使用寿命。固定部33上设置的用于与待测容器固定连接的固定孔331能够方便测氧传感器与待测容器连接，操作简单方便。

其中，固定孔可以为方形孔或圆形孔。

功能陶瓷件1的测量端可以直接与待测液态金属接触，也可以在功能陶瓷件1的测量端外部套设镂空的防护罩5，通过镂空的防护罩5与待测液态金属接触。当功能陶瓷件1的测量端直接与待测液态金属接触时，若功能陶瓷件1出现破损，破损的部分掉入核反应堆热传输回路系统中，会出现堵塞管路的情况，影响核反应堆的安全运行。因此，如图1所示，本申请实施例中功能陶瓷件1的测量端外侧套设有镂空的防护罩5，防护罩5上设有通孔61，通孔61用于待测金属与功能陶瓷件1接触，当功能陶瓷件1出现破损时，破损的部分掉入镂空的防护罩5中，不会堵塞管路，提高了核反应堆的安全运行。防护罩5与下过渡管4可以焊接，也可以可拆卸连接，例如螺纹连接、卡接、插接等。由于防护罩5与下过渡管4的连接端处于超高温环境中，为了防止可拆卸连接影响其连接端的稳定性，本申请实施例中防护罩5与下过渡管4焊接，增强其连接端的稳定性，延长使用寿命。

为了防止防护罩5对功能陶瓷件1的测量端产生挤压，对功能陶瓷件1造成损伤，本申请实施例中功能陶瓷件1与防护罩5之间留有缝隙，使得防护罩5与功能陶瓷件1的测量端不直接接触，不会对功能陶瓷件1产生挤压，造成损伤，延长了功能陶瓷件1的使用寿命。

下过渡管4的下端与功能陶瓷件1的上端可以焊接，也可以套接，由于焊接操作难度较大，且不方便安装和拆卸。因此，本申请实施例中下过渡管4的下端与功能陶瓷件1套接，而下过渡管4与防护罩5之间焊接，因此，为了使得功能陶瓷件1与防护罩5之间留有缝隙，使得防护罩5对功能陶瓷件1的测量端不直接接触，不会对功能陶瓷件1产生挤压，本申请实施例中功能陶瓷件1与下过渡管4连接端的外径大于功能陶瓷件1测量端的外径，使得功能陶瓷件1与防护罩5之间留有缝隙，防护罩5与功能陶瓷件1的测量端不直接接触，不会对功能陶瓷件1产生挤压。

为了使得功能陶瓷件1与防护罩5之间留有缝隙，还可以采取下过渡管4与防护罩5焊接端的内径大于下过渡管4与功能陶瓷件1连接端的内径。

为了使得功能陶瓷件1与下过渡管4连接端的外径大于功能陶瓷件1测量端的外径，如图3和图4所示，功能陶瓷件1的结构可以为过渡变径式或长锥式，功能陶瓷件1的壁厚为1.0～3.0毫米。

需要说明的是，本申请实施例提供的一种制造方法，用于制作上述任一实施例中的液态金属测氧传感器，该方法包括，先制备功能陶瓷件1，具体为，采用氧化钙稳定氧化锆陶瓷(CSZ)、氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)、氧化镱稳定氧化锆陶瓷(Yb-ZrO2)或氧化钪稳定氧化锆陶瓷(Sc-ZrO2)的超细粉料作为原料，通过冷等静压成型、烧结后得到功能陶瓷件1，功能陶瓷件1的长度为150～500mm；然后将功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，通过密封连接组件3将上过渡管2和下过渡管4固定连接得到液态金属测氧传感器，液态金属测氧传感器的长度为200～550mm。

其中，氧化钙稳定氧化锆陶瓷(CSZ)、氧化钇稳定氧化锆陶瓷(YSZ)、氧化镱稳定氧化锆陶瓷(Yb-ZrO2)或氧化钪稳定氧化锆陶瓷(Sc-ZrO2)中，掺杂的Y2O3所占摩尔百分比为5mol％～10mol％，掺杂的Yb2O3所占摩尔百分比为5mol％～10mol％，掺杂的CaO所占摩尔百分比为12mol％～16mol％，掺杂的Sc2O3所占摩尔百分比为10mol％～15mol％之间。

通过上述方法能够制作出可以通过改变下过渡管4的长度来改变功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度，成本低且功能陶瓷件伸入到待测容器中的长度的改变范围较大，同时密封连接组件使用寿命长的液态金属传感器。

当本申请实施例的液态金属氧传感器包括上过渡管2、下过渡管4、功能陶瓷件1和密封连接组件3，功能陶瓷件1与下过渡管4的下端连接，功能陶瓷件1的下端具有用于检测的功能元件，密封连接组件3包括密封件31和密封垫32，上过渡管2和下过渡管4通过密封件31固定连接，密封垫32包括第一密封垫321和第二密封垫322，第一密封垫321设置于上过渡管2和密封件31之间，用于对上过渡管2和密封件31之间的连接缝隙进行密封，第二密封垫322设置于下过渡管4与密封件31之间，第一密封垫321采用耐高温橡胶圈，第二密封垫322采用柔性石墨环，用于对下过渡管4和密封件31之间的连接缝隙进行密封，功能陶瓷件1的测量端外侧套设有镂空的防护罩5，防护罩5与下过渡管4固定连接，功能陶瓷件的结构为过渡变径式或长锥式。

作为一种示例，本申请实施例的制造方法包括以下步骤：

以掺杂12.5mol％的CaO稳定氧化锆超细粉为原料，通过冷等静压成型，高温炉1500℃，保温2h，烧结制备成350mm的长锥式功能陶瓷件1，功能陶瓷件1锥度为5°，壁厚为1.5㎜，内电极材料选用20wt％的三氧化二铋，余量为金属铋，负极信号引出线为直径为1.0㎜钼合金丝装入功能陶瓷件1内部；

先用氩弧焊将防护罩5、下过渡管4氩弧焊接，第二密封垫322采用3层柔性石墨密封环，第一密封垫321采用2层耐高氟温橡胶圈，通过第一密封垫321和第二密封垫322达到密封效果；

最后，将上过渡管2上端进行密封组装，做成插深为350㎜的液态金属测氧传感器。

该传感器在铅铋控氧台架上稳定运行6000h，无故障，测氧浓度可稳定控制在10-6wt％～10-7wt％，响应时间小于5s，测量误差为±5％，测量量程为10-3wt％～10-10wt％，使用温度范围在300～750℃之间。

作为另一种示例，本申请实施例的制造方法包括以下步骤：

以掺杂Sc2O3为12.5mol％稳定氧化锆超细粉为原料，通过冷等静压成型，高温炉1450℃，保温2h，烧结制备成430mm的过渡变径式功能陶瓷件1，功能陶瓷件1上端处壁厚为3.0㎜，下端薄壁处壁厚为1.0㎜，中间过渡变径，内电极材料选用20wt％的三氧化二铟，余量为金属铟，负极信号引出线为直径为1.0㎜钼合金丝装入功能陶瓷件1内部；

先用氩弧焊将防护罩5、下过渡管4氩弧焊接，第二密封垫322采用2层柔性石墨密封环，第一密封垫321采用2层耐高氟温橡胶圈，通过第一密封垫321和第二密封垫322达到密封效果；

最后，将上过渡管2上端进行密封组装，做成插深为430㎜的液态金属测氧传感器。

该传感器在铅铋控氧台架上稳定运行4500h，无故障，测氧浓度可稳定控制在10-6wt％～10-7wt％，响应时间小于5s，测量误差为±5％，测量量程为10-3wt％～10-10wt％，使用温度范围在300～750℃之间。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种液态金属测氧传感器，其特征在于，包括：

上过渡管；

下过渡管，位于所述上过渡管下方；

功能陶瓷件，与所述下过渡管的下端连接，所述功能陶瓷件的下端具有用于检测的功能元件；

密封连接组件，所述上过渡管和所述下过渡管通过所述密封连接组件固定连接，所述密封连接组件的外壁设有固定部，所述固定部用于固定在待测容器上，以使所述下过渡管和所述功能陶瓷件位于所述待测容器内。

2.根据权利要求1所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述密封连接组件包括密封件和密封垫，所述上过渡管和所述下过渡管通过所述密封件固定连接，所述密封垫包括第一密封垫和第二密封垫，所述第一密封垫设置于所述上过渡管和所述密封件之间，所述第二密封垫设置于所述下过渡管与所述密封件之间。

3.根据权利要求2所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述密封件采用法兰，所述法兰包括法兰上端、法兰中部和法兰下端，所述法兰上端与所述上过渡管通过螺栓连接，所述法兰下端与所述下过渡管螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述法兰中部沿径向外侧设有散热结构。

5.根据权利要求4所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述第一密封垫采用耐高温橡胶圈，所述第二密封垫采用柔性石墨环。

6.根据权利要求5所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述第二密封垫与所述下过渡管之间设有支撑片。

7.根据权利要求3所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述固定部设置在所述法兰下端的外壁，所述固定部上设有通孔，所述通孔用于与所述待测容器固定连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述功能陶瓷件的测量端外侧套设有镂空的防护罩，所述防护罩与所述下过渡管固定连接。

9.根据权利要求8所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述功能陶瓷件与所述防护罩之间留有缝隙。

10.根据权利要求9所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述功能陶瓷件与所述下过渡管连接端的外径大于所述功能陶瓷件测量端的外径。

11.根据权利要求10所述的液态金属测氧传感器，其特征在于，所述功能陶瓷件的结构为过渡变径式或长锥式。

12.一种制造方法，用于制备权利要求1～11中任一项所述的液态金属测氧传感器，其特征在于：该方法包括：

制备功能陶瓷件；

将所述功能陶瓷件与所述下过渡管的下端连接，通过所述密封连接组件将所述上过渡管和所述下过渡管固定连接。

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