CN114436507B - 一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构和方法，包括热电偶填充层、异型保护套管和系统填充层；所述异型保护套管设置在热电偶的外侧，异型保护套管固定在冷却管本体上，所述异型保护套管和热电偶之间设置有热电偶填充层，热电偶填充层进行灌浆填充；所述异型保护套管包括偶丝垂直管与底座，所述底座固定设置在冷却管本体上，底座中心设置有通孔，热电偶穿过通孔连接冷却管本体，偶丝垂直管固定在底座的通孔上，所述系统填充层设置在底座和冷却管本体的表面。进行了全面的独立式隔绝和密封，实现了偶丝与冷却扁管的整体性和偶丝自身的全面抗氧化性。

Description

一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构和方法

技术领域

本发明属于基板玻璃制造技术领域，具体属于一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构和方法。

背景技术

基板玻璃属于高温制造领域，其需要通过多种装备对熔融的玻璃液进行不同工艺的处理，并且不同工艺与温度之间也存在着严谨的对应性关系，因此对于温度的监测十分重要。热电偶是专门的温度检测设备，通过对热电动势信号的转换变为被测介质的温度值，铂铑热电偶具有测温精度高，且耐高温的特点，在基板玻璃行业普遍应用。对于铂金通道的冷却段来讲，由于其需要具备优越的散热性能，因此在结构设计过程中将该段的管道设计为扁圆型，使其在上下面具有更大的散热面积，提高结构的散热性能，并且由于材料的特殊性，壁厚一般设计为1mm左右，因此这种薄壁大面积的扁管结构，其本身在强度支撑方面就存在一定的难度。在实际的升温过程中，由于冷却扁管内部此时还处于空管状态，因此当温度达到1300℃后，扁管顶部就会出现向下的塌陷变形，而此时位于铂金外部一定厚度的填充料已经烧结具备一定的强度，其与热电偶丝之间已经完全结合在一起，没有相对的移动可能。因此在空管的冷却扁管局部塌陷后，会带动热电偶向下运动，而偶丝本身又受到填充料的约束，最终偶丝无法承受扁管塌陷所带来的应力作用，出现根部或偶丝路径上的断裂，导致热电偶失效。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构和方法，进行了全面的独立式隔绝和密封，实现了偶丝与冷却扁管的整体性和偶丝自身的全面抗氧化性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，包括热电偶填充层、异型保护套管和系统填充层；

所述异型保护套管设置在热电偶的外侧，异型保护套管固定在冷却管本体上，所述异型保护套管和热电偶之间设置有热电偶填充层，热电偶填充层进行灌浆填充；

所述异型保护套管包括偶丝垂直管与底座，所述底座固定设置在冷却管本体上，底座中心设置有通孔，热电偶穿过通孔连接冷却管本体，偶丝垂直管固定在底座的通孔上，所述系统填充层设置在底座和冷却管本体的表面。

优选的，所述偶丝垂直管与底座之间倾斜设置，倾斜角度为70°至80°。

优选的，所述热电偶与异型保护套管之间热电偶填充层采用氧化铝浆料进行灌浆填充。

进一步的，氧化铝的粒度范围为0.15至0.2mm，浆料温度范围为40℃至50℃。

优选的，所述底座和偶丝垂直管之间通过焊接进行连接。

优选的，所述底座和偶丝垂直管均为铂铑合金材料。

优选的，所述偶丝垂直管为圆管结构，偶丝垂直管的直径范围为8至12mm。

一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护方法，包括以下过程，在冷却本体的上表面固定底座，热电偶的焊片穿过底座中心的通孔焊接在冷却管本体上；再将偶丝垂直管固定在底座上，形成异型保护套管对热电偶进行保护，在热电偶填充层内部进行灌浆填充；在底座和冷却管本体的表面形成系统填充层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供了一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，通过设置在热电偶外部的保护结构，实现了冷却段顶部电偶的独立保护，避免了在升温过程中因冷却扁管的变形而造成的热电偶偶丝的拉伸和受力的失效。并结合独立的密封填充方式，使得热电偶根部及高温区域的偶丝均处于高致密性的空间内，有效改善了热电偶因氧化挥发所导致的衰减问题。

附图说明

图1为本发明一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护方案结构示意图；

图2为冷却段顶部整体结构示意图；

图3为异型保护套管结构图；

图4是异型保护套管与冷却管的连接图；

附图中：冷却管本体1、热电偶2、热电偶填充层3、异型保护套管4、系统填充层5。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，主要是通过设置在热电偶外部的保护结构，实现了冷却段顶部电偶的独立保护，避免了在升温过程中因冷却扁管的变形而造成的热电偶偶丝的拉伸和受力的失效。并结合独立的密封填充方式，使得热电偶根部及高温区域的偶丝均处于高致密性的空间内，有效改善了热电偶因氧化挥发所导致的衰减问题。

一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其整体如图1所示，包括冷却管本体1、热电偶2、热电偶填充层3、异型保护套管4以及位于铂金外部的系统填充层5组成；

热电偶保护结构可针对每一个热电偶进行一对一的保护，根据需要重点保护的电偶位置进行匹配，具有很强的灵活性。本发明针对冷却段顶部电偶的保护，其总体结构如图2，专项应对来自于冷却扁管顶部的塌陷变形所产生的拉伸应力F，有效消除F对于每一个热电偶自身的作用；

冷却管本体1为通道的主体结构，形状为扁圆型，即两侧为半圆弧结构，上下面为平直结构，且壁厚仅为1mm，因此该结构在强度方面本身便存在一定的风险，尤其是在升温阶段，由于此时管体内部没有玻璃液的支撑作用，其顶部的平面极易出现局部的凹陷变形，针对该结构所进行的一些列加强方案，需要综合考虑其与外部的耐材结构特点，暂时无法彻底改善这一问题，因此对于本体凹陷变形在偶丝上所产生的拉伸应力，其仅能适当改善，暂时无法彻底消除，因此针对顶部热电偶的改进，只能从其自身考虑；

热电偶2采用焊接的方式连接于冷却管本体1上，并且根据工艺需要会安装多组，用以监测玻璃降温梯度的变化，对于工艺的日常管控来讲具有重要作用。针对偶丝自身的强度，已经进行过包括丝径和成分在内的优化，但改善效果均不太显著，因此，综合考虑偶丝自身的强度量级无法承载冷却管本体1顶部凹陷的应力。进一步可以确定，该方面的优化不能解决问题。

本发明通过消除偶丝与外部系统填充料5之间的结合力，进而使得偶丝与冷却管本体1之间形成一体式结构，不论冷却管本体1的凹陷范围大或小，偶丝整体没有与之发生相对的位移变化，即不会出现偶丝自身的拉伸作用。因此，本发明通过设置异型保护套管4，来实现上述原理。

异型保护套管4自身的结构如图3所示，包括底座4-1和偶丝垂直管4-2，两者通过焊接的方式相连接，并且两者均为铂铑合金材料，其组分与冷却管主体相同，Rh含量在10％左右，这主要考虑的加工性和抗高温性的兼顾，可以满足1300℃的使用要求。异型保护套管4整体壁厚设计为1.0mm即可，并且其与冷却管本体1采用焊接的方式相连接，主要是通过底座4-1与冷却本体1的上表面连接，其结构如图4所示。

底座4-1一般尺寸控制在20×30mm，或根据内部热电偶的焊片尺寸适当调整，确保热电偶2的焊片完全被包含其中，如图1所示可以直接看出两者的位置关系，因此在底座4-1上会开有13×13mm的圆形孔，以能够容纳热电偶焊片的空间，热电偶焊片尺寸一般为10×10mm；

偶丝垂直管4-2为圆管结构，管径设计为8至12mm范围，主要用于容纳热电偶2的两根偶丝，实际在两根偶丝的各自表面套装有直径为3mm的保护瓷珠，因此两个偶丝的最大外轮廓直径范围为6mm，所设计的8至12mm范围的管径结构，可以灵活的将偶丝及保护瓷珠放置于其中，并且还有一定的空间用于精细化的填充。偶丝垂直管4-2与底座直接焊接，并且偶丝垂直管4-2底部需要进行扩大，使其与底座4-1之间形成一定的空腔，有助于对偶丝根部的充分填充密封；

偶丝垂直管4-2与底座4-1之间存在一定的焊接角度，此角度主要考虑冷却扁管本体1的倾斜角度，实际冷却扁管在结构上呈现倾斜向上的角度，一般设计在10°至20°的范围，因此偶丝垂直管4-2与底座4-1之间的焊接角度为对应的70°至80°范围，目的是使得偶丝垂直管4-2保持铅垂方向，使得偶丝在耐材中的长度控制在最短的距离，确保偶丝受到高温的风险最低；

热电偶填充层3是热电偶2与异型保护套管4之间形成的填充空间，采用氧化铝浆料进行灌浆填充，旨在对热电偶2的根部及偶丝路径进行充分致密的填充保护，最终使得冷却管本体1、热电偶2、填充层3以及异型保护套管4形成一个位置相对固定的整体结构，确保当冷却扁管凹陷变形时，上述组件不会出现相对的位置变化，以防止产生对偶丝的拉伸作用；

热电偶填充层3的灌浆填充，其采用氧化铝细粉、水玻璃以及温水按照1:1:3的比例进行充分混合，其中氧化铝细粉的粒度必须控制在0.15至0.2mm的范围内，确保浆料烧结的致密性，水的温度必须控制在40℃至50℃之间，以确保浆料的流动性。经过浆料的充分填充，实现了针对热电偶2根部及偶丝路径上的充分填充和密封，有效抑制了热电偶高温下的快速氧化和挥发再结晶，进而保证了热电偶因为挥发而导致的测温精度衰减的问题。

Claims (6)

1.一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其特征在于，包括热电偶填充层（3）、异型保护套管（4）和系统填充层（5）；

所述异型保护套管（4）设置在热电偶（2）的外侧，异型保护套管（4）固定在冷却管本体（1）上，所述异型保护套管（4）和热电偶（2）之间设置有热电偶填充层（3），热电偶填充层（3）进行灌浆填充；

所述异型保护套管（4）包括偶丝垂直管（4-2）与底座（4-1），所述底座（4-1）固定设置在冷却管本体（1）上，底座（4-1）中心设置有通孔，热电偶（2）穿过通孔连接冷却管本体（1），偶丝垂直管（4-2）固定在底座（4-1）的通孔上，所述系统填充层（5）设置在底座（4-1）和冷却管本体（1）的表面；

所述偶丝垂直管（4-2）与底座（4-1）之间倾斜设置，倾斜角度为70°至80°；

所述热电偶（2）与异型保护套管（4）之间热电偶填充层（3）采用氧化铝浆料进行灌浆填充。

2.根据权利要求1所述的一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其特征在于，氧化铝的粒度范围为0.15至0.2mm，浆料温度范围为40℃至50℃。

3.根据权利要求1所述的一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其特征在于，所述底座（4-1）和偶丝垂直管（4-2）之间通过焊接进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其特征在于，所述底座（4-1）和偶丝垂直管（4-2）均为铂铑合金材料。

5.根据权利要求1所述的一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护结构，其特征在于，所述偶丝垂直管（4-2）为圆管结构，偶丝垂直管（4-2）的直径范围为8至12mm。

6.一种铂金通道冷却段顶部的电偶保护方法，其特征在于，包括以下过程，在冷却管本体（1）的上表面固定底座（4-1），热电偶（2）的焊片穿过底座（4-1）中心的通孔焊接在冷却管本体（1）上；再将偶丝垂直管（4-2）固定在底座（4-1）上，形成异型保护套管（4）对热电偶（2）进行保护，在热电偶（2）与异型保护套管（4）之间进行灌浆填充形成热电偶填充层（3）；在底座（4-1）和冷却管本体（1）的表面形成系统填充层（5）。