CN202836800U - 真空测温热电偶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空测温热电偶装置，包括：热电偶和波纹管装置，所述波纹管装置套设在热电偶冷端的外围。本实用新型的真空测温热电偶装置结合了普通热电偶和波纹管的特性，利用波纹管来控制热电偶与待测物体的接触，能准确测量真空环境中弹性测温点的温度，具有很强的可伸缩性和测温准确性，适合在真空条件、弹性测温点的情况下使用。

Description

真空测温热电偶装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，特别涉及一种真空测温热电偶装置，尤其涉及一种真空测温波纹管式热电偶。

背景技术

热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，用过电气仪表转换成被测介质的温度，热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势-热电动势。热电偶是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端)，另一端叫做冷端(也称为补偿端)；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。目前，已经存在的各种热电偶的外形常因需要而不同，但是他们的基本结构却大致相同，如图1所示，通常热电偶包括热电极、绝缘套保护管1和接线盒2，其中热电极在绝缘套保护管1里，接线盒2用于与显示仪表或配套仪表连接。

在实际的工艺过程中，为了测温准确通常需要热电偶触头同待测物体接触，但在实际生产中待测物体一般不是固定不动的，由于待测物体更换等原因，待测物体经常需要移动，这就需要在移动待测物体时，热电偶触头与待测物体脱离以保护热电偶和待测物体(尤其是当待测物体移动方向同热电偶放置方向不平行的时候)。但是，由于制造工艺或者材料本身所限，实际应用中的热电偶均没有伸缩性，从而导致其测量时的插入深度不可变，只能够测量固定的物体的温度。在实践中，常常会由于热电偶的安装位置及插入深度不合理，不能准确反映待测物体的温度，产生的热导率和时间滞后等误差造成了测温精确度的下降，影响设备正常运行和生产工艺的精度。针对弹性测温点，为了保证在待测物体移动时热电偶与待测物体的暂时性分离，则需要在工艺前后频繁的装卸热偶，会造成热电偶的使用寿命缩短，在装卸的过程中还可能造成热电偶的破损，并且一定程度上影响了工艺循环时间。因此，热电偶的不可伸缩性给选择合理的安装位置和适当的插入深度带来不便。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种真空测温波纹管式热电偶，来解决因热电偶的不可伸缩性，而无法测量真空中弹性测温点的温度的问题。

(二)技术方案

本实用新型提供一种真空测温热电偶装置，包括：热电偶和波纹管装置，所述波纹管装置套设在热电偶冷端的外围。

更好地，所述波纹管装置包括：波纹管、第一法兰和第二法兰，所述波纹管的两端分别与第一法兰和第二法兰密封焊接。

更好地，所述波纹管装置还包括：使第二法兰轴向运动的限位杆，所述限位杆位于所述第一法兰和第二法兰之间，并与第一法兰过盈固定连接，与第二法兰间隙配合或直接贯穿连接。

更好地，所述限位杆至少为两件，每两个限位杆之间成180°均匀分布在第二法兰周围。

更好地，所述波纹管为金属材质。

更好地，所述第一法兰套设于所述热电偶，与热电偶无接触连接；所述第二法兰与热电偶焊接或插接。

更好地，所述热电偶为铠装热电偶。

更好地，所述第一法兰与所述波纹管的焊接处设置一个用来测量第二法兰位移量的百分表。

(三)有益效果

本实用新型的真空测温热电偶装置结合了普通热电偶和波纹管的特性，利用波纹管来控制热电偶与待测物体的接触，能准确测量真空环境中弹性测温点的温度，具有很强的可伸缩性和测温准确性，适合在真空条件、弹性测温点的情况下使用。

附图说明

图1为现有技术的热电偶结构示意图；

图2为本实用新型真空测温热电偶装置的结构示意图；

图3为图2的A-A面剖视图。

具体实施方式

图2为本发明真空测温热电偶装置的结构示意图，图3为图2的A-A面剖视图，如图2-3所示，一种真空测温热电偶装置，包括铠装热电偶1、波纹管装置，所述波纹管装置套设在铠装热电偶1冷端的外围；所述铠装热电偶1为热电偶丝和绝缘材料一起紧压在金属保护管中制成的热电偶；所述波纹管装置包括：波纹管3、第一法兰2、第二法兰5以及限位杆4，所述波纹管3的两端分别与第一法兰2和第二法兰5密封焊接，所述第二法兰5用于使波纹管3沿着铠装热电偶1轴向移动，所述限位杆4位于所述第一法兰2和第二法兰5之间，并与第一法兰2过盈固定连接，与第二法兰5间隙配合或直接贯穿连接，所述限位杆4用于使第二法兰5沿铠装热电偶1轴向运动。当限位杆4与第二法兰5间隙配合时，限位杆4从第二法兰5的一面的通孔插入，螺钉6从第二法兰5的另一面的该通孔插入，所述螺钉6与限位杆4之间成间隙配合，用来保证真空测温热电偶装置在测温时的行程，使真空测温热电偶装置在工作时保持正确的位置，避免波纹管3弯曲时给其他结构造成变形损坏。所述限位杆4至少为两件，且每两个限位杆4之间成180°均匀分布在第二法兰周围。

所述波纹管3为金属材质，并且根据波纹管3的工作温度范围、工作位移量。工作压力、工作介质的性质以及精度要求来选择具体的材质。

请再次参考图2-图3所示，所述的铠装热电偶1垂直穿过第一法兰2中心的圆孔，并焊接在第二法兰5上，所述第一法兰2中心圆孔的半径比铠装热电偶1的半径大，换句话说：所述的铠装热电偶1与第一法兰2之间无任何接触连接。该铠装热电偶1与第二法兰5焊接或插接，二者为一体。

另外，在本实用新型真空测温热电偶装置中，可以在第一法兰2与波纹管3的焊接处设置一个用来测量第二法兰5位移量的百分表。

工作原理：

本实用新型真空测温热电偶装置的主要工作原理是能够随着压力的变化改变热电偶在单方向上的位移，从而在不同的工艺压力下改变热电偶与被测物体的位置关系，接触测温或是远离被测物体，便于移动或更换被测物体。

下面以ALD(原子层沉积)工艺为例，具体描述该真空测温热电偶的工作原理。在ALD工艺中，需要用热电偶来测量真空腔室中反应舟的温度。常压情况下，通过真空测温热电偶装置上的第一法兰2，将该真空测温热电偶装置安装在腔室侧壁和前后门上，分别用来测量反应舟前后左右四壁的温度。首先，用机械手把装载硅片的反应舟送入腔室，然后关上腔室门，给腔室抽真空，由于波纹管3的压力与腔室内压力相同，随着腔室内外压力的变化，真空测温热电偶装置上面的波纹管3会随着腔室压力的变化而发生变化，使限位杆4在单方向上发生位移，推动铠装热电偶1向反应舟的方向移动，并接触到反应舟。在整个工艺过程中，腔室内的真空度不变，铠装热电偶1就一直与反应舟接触测温。当工艺过程结束时，需将腔室恢复常压，铠装热电偶1会随着压力的变化向与反应舟位置相反的方向移动，使铠装热电偶1与反应舟自动分离，便于机械手将反应舟从腔室内取出。下次工艺时，重复以上过程，就可以实现热电偶自动的与反应舟的接触测温和分离以方便取放反应舟。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种真空测温热电偶装置，其特征在于，包括：热电偶和波纹管装置，所述波纹管装置套设在热电偶冷端的外围。

2.如权利要求1所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述波纹管装置包括：波纹管、第一法兰和第二法兰，所述波纹管的两端分别与第一法兰和第二法兰密封焊接。

3.如权利要求2所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述波纹管装置还包括：使第二法兰轴向运动的限位杆，所述限位杆位于所述第一法兰和第二法兰之间，并与第一法兰过盈固定连接，与第二法兰间隙配合或直接贯穿连接。

4.如权利要求3所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述限位杆至少为两件，每两个限位杆之间成180°均匀分布在第二法兰周围。

5.如权利要求2所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述波纹管为金属材质。

6.如权利要求2-5中任意一项所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述第一法兰套设于所述热电偶，与热电偶无接触连接；所述第二法兰与热电偶焊接或插接。

7.如权利要求6所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述热电偶为铠装热电偶。

8.如权利要求2所述的真空测温热电偶装置，其特征在于，所述第一法兰与所述波纹管的焊接处设置一个用来测量第二法兰位移量的百分表。 

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