CN219870037U - 铠装热电阻及具有它的温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铠装热电阻及具有它的温度检测装置，该铠装热电阻包括保护管组件、热电阻组件及接线盒，保护管组件具有探测端和连接端；热电阻组件设置所述探测端内，用以温度探测；接线盒设在所述连接端，用以将所述热电阻组件的引线引出；保护管组件至少包括波纹外管，所述波纹外管的周面具有多个径向凸出的波纹凸起，多个所述波纹凸起沿所述波纹外管的轴向间隔布置，以使所述波纹外管可轴向膨胀。根据本实用新型实施例提供的铠装热电阻及具有它的温度检测装置，测量结果的准确性高，响应速度快。

Description

铠装热电阻及具有它的温度检测装置

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种铠装热电阻及具有它的温度检测装置。

背景技术

铠装电阻器是一种常用的传感器，可以测量和监控温度。它的结构通常由一个铠装外壳和一个电阻元件组成。在工业、医疗、环保和食品加工等领域中，铠装电阻器被广泛应用于温度测量和控制系统中。

尽管铠装电阻器具有许多优点，如耐高温、耐腐蚀、抗干扰等，但发明人发现，相关技术中的铠装电阻器仍然存在一些不足之处。其中，最为突出的问题是热应力影响和热滞后影响。

首先，由于铠装电阻器的结构，当温度发生变化时，铠装电阻器内部的结构可能会受到热应力的影响。这种热应力可能导致测量误差。例如，在高温环境下，铠装电阻器的金属外壳和电阻元件会受到热膨胀的影响，从而导致电阻值的变化。

其次，铠装电阻器在温度变化过程中加热时间慢，容易出现热滞后现象，这可能导致响应速度慢，测量结果的不准确。热滞后是指铠装电阻器在温度变化时，电阻元件的温度变化速度较慢，导致温度测量结果滞后于实际温度变化。这种现象尤其在高温环境下更加明显。

总之，铠装电阻器在温度测量和控制系统中具有重要的应用价值，但其在实际应用中存在一些问题，如热应力影响和热滞后影响。为了提高铠装电阻器的测量精度和响应速度，有必要对其结构进行优化和改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种铠装热电阻及具有它的温度检测装置。

为实现上述目的，一方面，根据本实用新型实施例的铠装热电阻，包括：

保护管组件，所述保护管组件具有探测端和连接端；

热电阻组件，所述热电阻组件设置所述探测端内，用以温度探测；

接线盒，所述接线盒设在所述连接端，用以将所述热电阻组件的引线引出；

其中，所述保护管组件至少包括波纹外管，所述波纹外管的周面具有多个径向凸出的波纹凸起，多个所述波纹凸起沿所述波纹外管的轴向间隔布置，以使所述波纹外管可轴向膨胀。

另外，根据本实用新型上述实施例的铠装热电阻还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述保护管组件还包括直壁内管，所述直壁内管的膨胀系数与所述波纹外管的膨胀系数不同。

根据本实用新型的一个实施例，所述波纹外管的膨胀系数大于所述直壁内管的膨胀系数，且所述直壁内管的厚度小于所述波纹外管的厚度。

根据本实用新型的一个实施例，所述热电阻组件包括主热电阻和启动电阻，所述启动电阻与所述主热电阻并联，且所述启动电阻的初始阻值低于所述主热电阻的初始阻值。

根据本实用新型的一个实施例，所述启动电阻的初始阻值为所述主热电阻的初始电阻值的5％至20％。

根据本实用新型的一个实施例，所述热电阻组件还包括封装套管，所述主热电阻与所述启动电阻容置于所述封装套管内，且所述封装套管内填充导热填料以使所述主热电阻和启动电阻相对固定。

根据本实用新型的一个实施例，所述主热电阻和启动电阻均采用金属箔包裹。

另一方面，根据本实用新型实施例提供的温度检测装置，包括；

被测物，所述被测物上设有检测孔；

如上所述的铠装热电阻，所述波纹外管插入至所述检测孔中，且所述检测孔与所述波纹外管的外周面之间通过导热材料填充。

根据本实用新型实施例提供的铠装热电阻及具有它的温度检测装置，保护管组件至少包括波纹外管，波纹外管的周面具有多个径向凸出的波纹凸起，多个波纹凸起沿所述波纹外管的轴向间隔布置，以使波纹外管可轴向膨胀，采用这种波纹外管的结构，可以减小热应力，这是因为其结构可以使材料在温度变化时发生在轴向上更加均匀的形变，从而减小局部应力集中，并且，波纹管的波纹结构增加了材料的延展性，可以吸收更多的热应力，如此，能够提高该铠装热电阻测量结果的准确性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例铠装热电阻的结构示意图；

图2是本实用新型实施例铠装热电阻的侧视图；

图3是图2中A处的局部放大图。

附图标记：

10、保护管组件；

101、波纹外管；

101a、波纹凸起；

102、直壁内管；

20、热电阻组件；

201、主热电阻；

202、启动电阻；

203、封装套管；

204、导热填料；

205、引线；

30、接线盒。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型是发明人基于以下研究发现作出的。

铠装电阻器是一种常用的传感器，主要用于测量和监控温度。尽管相关技术的铠装电阻器具有许多优点，如耐高温、耐腐蚀、抗干扰等，但发明人在长期的工作中发现，目前现有的铠装电阻器仍然存在一些不足之处，主要表现在容易受热热应力和热滞后的影响。

1)热应力影响：由于铠装电阻器的结构，当温度发生变化时，铠装电阻器内部的结构可能会受到热应力的影响。这种热应力可能导致测量误差。

2)热滞后影响：铠装电阻器在温度变化过程中加热时间慢，容易出现热滞后现象，这可能导致响应速度慢，测量结果的不准确。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例的铠装热电阻及具有它的温度检测装置。

参照图1至图3所示，根据本实用新型实施例提供的铠装热电阻，包括保护管组件10、热电阻组件20及接线盒30。

具体地，保护管组件10具有探测端和连接端。保护管组件10是热电阻组件20的外壳部分，用于保护热电阻组件20不受外部环境的影响，并进行温度探测。保护管组件10通常由探测端和连接端组成。其中，探测端是热电阻组件20所在的端部，用于进行温度探测。连接端则是接线盒30的连接部，用于将热电阻组件20的引线205引出并连接到接线盒30中。

热电阻组件20设置所述探测端内，用以温度探测。热电阻组件20是铠装热电阻的主要部件，用于进行温度探测。热电阻组件20通常由电阻体、引线205和绝缘材料等组成。热电阻组件20可以采用铂电阻体或镍铬电阻体等高精度电阻体。铂电阻体是一种常用的温度传感器元件，具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点。镍铬电阻体则具有价格低廉、耐高温等特点。选择不同的电阻体可以根据实际应用场景进行选择，以提高温度测量的精度和稳定性。

接线盒30设在所述连接端，用以将所述热电阻组件20的引线205引出。该接线盒30也是铠装热电阻的一个重要部件，用于将热电阻组件20的引线205引出并连接到外部测量仪器或控制系统中。接线盒30通常由耐高温、耐腐蚀的材料制成，以确保铠装热电阻在高温、腐蚀等恶劣环境下的可靠性。

保护管组件10至少包括波纹外管101，所述波纹外管101的周面具有多个径向凸出的波纹凸起101a，多个所述波纹凸起101a沿所述波纹外管101的轴向间隔布置，以使所述波纹外管101可轴向膨胀。需要说明的是，相关技术中的铠装热电阻，其保护管均是采用直壁管，在使用中直壁管插入中被测物上的测温孔中，而直壁管在温度发生变化时，由于受到测温孔的限制，使其不能完全自由胀缩而产生的热应力。本申请中，采用波纹外管101的结构设计，其结构可以使材料在温度变化时发生在轴向上更加均匀的形变，从而减小局部应力集中。

根据本实用新型实施例提供的铠装热电阻及具有它的温度检测装置，保护管组件10至少包括波纹外管101，波纹外管101的周面具有多个径向凸出的波纹凸起101a，多个波纹凸起101a沿所述波纹外管101的轴向间隔布置，以使波纹外管101可轴向膨胀，采用这种波纹外管101的结构，可以减小热应力，这是因为其结构可以使材料在温度变化时发生在轴向上更加均匀的形变，从而减小局部应力集中，并且，波纹管的波纹结构增加了材料的延展性，可以吸收更多的热应力，如此，能够提高该铠装热电阻测量结果的准确性。

在本实用新型的一个实施例中，保护管组件10还包括直壁内管102，所述直壁内管102的膨胀系数与所述波纹外管101的膨胀系数不同。

本实施例中，采用双金属补偿技术，通过引入具有不同热膨胀系数的金属材料，抵消热应力产生的影响，也即是，保护管组件10由波纹外管101和直壁内管102组成双金属层，这种膨胀系数不同的双层金属结构，可以有效减小热应力对测量结果的影响。双金属补偿技术的原理是将两种热膨胀系数不同的金属材料结合在一起，当温度变化时，两种金属由于热膨胀系数不同会有不同程度的膨胀或收缩，两种金属之间的这种膨胀差可以抵消温度变化导致的热应力。由此，这种设计通过选择两种热膨胀系数不同的金属材料，来抵消温度变化导致的热应力影响，从而提高测量精度和稳定性。

较佳地，波纹外管101的膨胀系数大于所述直壁内管102的膨胀系数，且所述直壁内管102的厚度小于所述波纹外管101的厚度。其中，波纹外管101的膨胀系数大于直壁内管102的膨胀系数，这意味着当温度升高时，波纹外管101会膨胀更大程度。相反，当温度降低时，波纹外管101也会收缩更大程度。直壁内管102的厚度小于波纹外管101的厚度，会进一步增大两种管在膨胀或收缩程度上的差异。具体而言，当温度升高时，波纹外管101会较大程度膨胀，而直壁内管102膨胀较小，波纹外管101的膨胀会抵消直壁内管102的膨胀，减小总体的热应力。当温度降低时，波纹外管101较大程度收缩也可以抵消直壁内管102的收缩，减小热应力。因此，这种设计可以更好地利用双金属补偿技术，通过选择更大的膨胀系数差和更大的厚度差，可以产生更大的膨胀差和收缩差，更好地抵消温度变化导致的热应力，达到减小热应力影响和提高测量精度稳定性的技术效果。

在本实用新型的一个实施例中，热电阻组件20包括主热电阻201和启动电阻202，所述启动电阻202与所述主热电阻201并联，且所述启动电阻202的初始阻值低于所述主热电阻201的初始阻值。

相关技术中，当铠装电阻器通电时，电路中的电流会通过电阻丝，从而产生热能，使电阻丝加热。由于电阻丝的电阻值随温度变化，因此电流通过电阻丝时，电阻丝的温度会逐渐升高，从而加热整个热电阻。这个加热过程需要一定的时间，而且在通电初期，加热速度较慢，导致铠装热电阻的响应速度较慢。

本申请中，增加一个启动电阻202，可以在电路中并联一个电阻值较小的电阻丝作为启动电阻202，与主热电阻201并联连接。在通电初期，电流会先通过启动电阻202，由于启动电阻202的电阻值较小，电流通过启动电阻202时，会产生较大的电功率，从而迅速将启动电阻202加热。由于启动电阻202和主热电阻201是并联关系，因此在启动电阻202加热的同时，也会将主热电阻201加热。当主热电阻201的温度达到一定程度时，主热电阻201开始发挥主要作用，维持稳定的工作温度。因此，通过并联一个启动电阻202，可以在通电初期快速加热到一定温度，从而缩短加热时间，提高响应速度。

需要说明的是，启动电阻202具有较低的电阻值，可以在通电初期快速发热。当达到一定温度时，启动电阻202的电阻值会明显上升，此时主热电阻201开始发热维持工作温度。启动电阻202的选材应具有正温度系数，电阻值随温度升高而增加。常用材料包括镍、铜等。

本实施例中，在铠装热电阻中并联一个启动电阻202，具有以下效果：1)提高响应速度：由于启动电阻202的电阻值较小，因此在通电初期可以快速发热，迅速达到一定温度，从而缩短加热时间，提高响应速度。2)减小热应力：在主电阻丝上并联一个启动电阻202，可以分担主热电阻201的加热负担，减小主热电阻201受到的热应力，从而延长主热电阻201的寿命和稳定性。3)增加稳定性：由于启动电阻202可以快速加热到一定温度，因此可以更好地控制主热电阻201的工作温度，从而提高主热电阻201的稳定性和精度。

需要注意的是，启动电阻202的电阻值应该选择适当，不能过小或过大。如果启动电阻202的电阻值过小，会导致电流过大，产生过多的热能，可能会导致电阻受到热应力破坏或短路，影响铠装热电阻的稳定性和精度。如果启动电阻202的电阻值过大，会使得启动电阻202需要较长时间才能加热，反而会降低响应速度。因此，在选择启动电阻202时，需要综合考虑电阻丝的特性和工作条件，选择适当的启动电阻202电阻值。较佳地，启动电阻202的初始阻值为所述主热电阻201的初始电阻值的5％至20％。

在本实用新型的一个实施例中，热电阻组件20还包括封装套管203，所述主热电阻201与所述启动电阻202容置于所述封装套管203内，且所述封装套管203内填充导热填料204以使所述主热电阻201和启动电阻202相对固定。

具体而言，封装套管203可以是一个圆柱形的金属开放管，该封装套管203可以采用导热性好的金属材质，例如铜、铝等材质。该封装套管203的内部空间被用来容纳主热电阻201和启动电阻202。主热电阻201和启动电阻202通常是两个细长的电阻元件，也可以是薄膜电阻，其被安装在封装套管203的中间位置，彼此平行排列。

为了使主热电阻201和启动电阻202相对固定，使用一种导热填料204填充封装套管203。导热填料204通常是一种高导热性质的物质，例如导热硅胶、硅脂或石墨。填充导热填料204的目的是将主热电阻201和启动电阻202固定在正确的位置，以确保它们的准确测量。导热填料204利用高热传导性，还可以帮助提高热电阻组件20的热响应速度和稳定性。

在封装套管203的一端，可以将主热电阻201和启动电阻202的引线205引出，引线205引出后向接线盒30延伸，并且可以其外部可以套设绝缘管，和/或在直壁内管102内填充氧化镁粉末，以确保其绝缘性。

本实施例中，采用上述封装结构，可以将主热电阻201和启动电阻202固定在正确的位置，以确保它们的准确测量，还可以提高热响应速度和稳定性。

有利地，主热电阻201和启动电阻202均采用金属箔包裹，采用磁性金属箔，如镍或铁箔，可以屏蔽外部电磁场干扰，进一步提高温度检测的稳定性和可靠性。

根据本实用新型实施例提供的温度检测装置，包括被测物及如上述实施例所述的铠装热电阻。被测物是需要测量温度的物体，例如管道、容器或机器部件等，被测物上设有检测孔。波纹外管101插入至所述检测孔中，且所述检测孔与所述波纹外管101的外周面之间通过导热材料填充。

需要说明的是，在波纹外管101和被测物的检测孔之间，通过导热材料填充，一方面，可以确保温度的准确快速地传递到铠装热电阻，另一方面，也可以确保波纹外管101在轴向上的膨胀性不受到影响。导热材料通常是一种高导热性质的物质，例如导热硅胶或硅脂。

根据本实用新型实施例提供的温度检测装置，具有上述铠装热电阻，保护管组件10至少包括波纹外管101，波纹外管101的周面具有多个径向凸出的波纹凸起101a，多个波纹凸起101a沿所述波纹外管101的轴向间隔布置，以使波纹外管101可轴向膨胀，采用这种波纹外管101的结构，可以减小热应力，这是因为其结构可以使材料在温度变化时发生在轴向上更加均匀的形变，从而减小局部应力集中，并且，波纹管的波纹结构增加了材料的延展性，可以吸收更多的热应力，如此，能够提高该铠装热电阻测量结果的准确性。此外，在铠装热电阻中并联一个启动电阻202，可以提高响应速度等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种铠装热电阻，其特征在于，包括：

保护管组件，所述保护管组件具有探测端和连接端；

热电阻组件，所述热电阻组件设置所述探测端内，用以温度探测；

接线盒，所述接线盒设在所述连接端，用以将所述热电阻组件的引线引出；

其中，所述保护管组件至少包括波纹外管，所述波纹外管的周面具有多个径向凸出的波纹凸起，多个所述波纹凸起沿所述波纹外管的轴向间隔布置，以使所述波纹外管可轴向膨胀。

2.根据权利要求1所述的铠装热电阻，其特征在于，所述保护管组件还包括直壁内管，所述直壁内管的膨胀系数与所述波纹外管的膨胀系数不同。

3.根据权利要求2所述的铠装热电阻，其特征在于，所述波纹外管的膨胀系数大于所述直壁内管的膨胀系数，且所述直壁内管的厚度小于所述波纹外管的厚度。

4.根据权利要求1所述的铠装热电阻，其特征在于，所述热电阻组件包括主热电阻和启动电阻，所述启动电阻与所述主热电阻并联，且所述启动电阻的初始阻值低于所述主热电阻的初始阻值。

5.根据权利要求4所述的铠装热电阻，其特征在于，所述启动电阻的初始阻值为所述主热电阻的初始电阻值的5％至20％。

6.根据权利要求4所述的铠装热电阻，其特征在于，所述热电阻组件还包括封装套管，所述主热电阻与所述启动电阻容置于所述封装套管内，且所述封装套管内填充导热填料以使所述主热电阻和启动电阻相对固定。

7.根据权利要求4所述的铠装热电阻，其特征在于，所述主热电阻和启动电阻均采用金属箔包裹。

8.一种温度检测装置，其特征在于，包括；

被测物，所述被测物上设有检测孔；

如权利要求1至7中任一项所述的铠装热电阻，所述波纹外管插入至所述检测孔中，且所述检测孔与所述波纹外管的外周面之间通过导热材料填充。