CN220106984U - 一种热电偶密封连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热电偶密封连接器，包括基座，所述基座中具有若干热电偶电极杆，所述热电偶电极杆包括导电杆、陶瓷管、第一过渡环和第二过渡环，所述陶瓷管套设于导电杆上，所述第一过渡环套设于陶瓷管的一端，并与陶瓷管、导电杆密封焊接，所述第二过渡环套设于陶瓷管的另一端，并与陶瓷管和/或基座中的法兰焊接，通过所述第一过渡环使陶瓷管的一端与导电杆密封焊接，可解决导电杆与陶瓷管的热膨胀系数相差过大引起的泄漏问题。本实施例中，利用所述陶瓷管可起到电绝缘的作用，由于陶瓷管与导电杆的热膨胀系数相差很大，因此需通过所述第一过渡环导电杆、陶瓷管焊料密封，以达到密封效果。

Description

一种热电偶密封连接器

技术领域

本实用新型涉及电子连接器技术领域，特别涉及一种热电偶密封连接器。

背景技术

热电偶是一种测温元件。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材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电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。

热电偶必需是由两种性质不同但契合一定要求的导体(或半导体)材料构成回路。也就是说构成热电偶的这两种材质是特定的，配对使用的。当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关。

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶中国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按I EC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶，具体请参阅下表。

热电偶作为一种测温元件，它属于接触式测温的一种，与之对应的有非接触式测温方式比如有红外测温。接触式测温就要求测温探头必须与被测物体充分接触，以保证测温的准确性。

那如果要用热电偶测量一个密闭空间内的某点温度，比如真空环境，或者特殊气体环境，要求密闭空间内的气体环境与大气环境没有气体交换，那必须要解决热电偶这两种材质(即热电偶的正极和负极)的穿墙密封，如图1所示：也就是说热电偶探头的两种材质必须要从密封环境穿墙引出到大气环境，同时必须保证密封环境与大气环境没有气体交换。

密封就是环境内外没有介质交换，这种介质可能是气体也可能是液体或胶体。气体分子比较小，最容易发生泄漏。常见的检漏方式有加压检漏或抽真空检漏，目前对密封要求比较高的场合，一般使用氦质谱检漏仪，通过检测氦气的泄漏量，来测量漏孔的漏率，氦质谱检漏的最小可检漏率可达10-7～10-9Pa*L/s。

现有的热电偶密封时，一般包括如下几种方式：

①热电偶线缆通过密封腔壁上的小孔直接引出，或者使用非密封的热电偶连接器，在小孔或间隙处用胶水或密封圈来密封，这种方案的能保证热电偶信号传输的准确性，但密封的效果不好，只适合对密封要求不高的场合；可能导致气体泄漏的有：热电偶线缆内部金属丝与绝缘层之间的间隙，胶水或密封圈与热电偶线缆之间的间隙，胶水或密封圈与密封腔壁之间的间隙、胶水或密封圈内部的气孔等；另外由于胶水或密封圈的使用温度范围较小，在超高温或超低温时会产生变性甚至失效；

②在腔壁上使用普通材质(比如铜、铝、铁等常见导电体)的密封连接器，即密封处的导体并非使用的热电偶专用材质。密封环境内的热电偶接插到密封连接器的一端，大气环境内的信号传输线接插到密封连接器的另一端，这样也能实现热电偶信号被穿墙传输。这种方案能保证密封的效果，能达到普通材质密封连接器宣称的密封效果，但它的缺点是可能会导致热电偶信号的测温不准或误差过大，因为热电偶线缆中引入了第三种材质，当这种材料两端有温差或者材质不均匀时，会在回路中产生新的热电动势。

③在密封环境内采用热电偶专用的变送器或采集器，这种专用的变送器或采集器，能把热电偶信号转变为标准电信号，比如电流或电压信号。然后在密封腔壁上使用普通材质的密封连接器，把转变之后的电流或电压信号引出到密封腔外。这种方案既能保证热电偶测温的准确性，也能保证密封性，但是它的缺点是对这种变送器或采集器提出了新的较高的要求，比如密封环境内可能存在的高温、低温、高气压、低气压、真空、特殊气体等，要求变送器或采集器在这种环境内能稳定长期正常工作，同时不能释放污染物。另外变送器或采集器还会占用密封环境内的空间，还需要为它引入供电电源。这种方案虽然解决了热电偶测温的问题，但引入了新的问题，把问题复杂化了。

④使用热电偶材质的玻璃烧结密封连接器，即把这两种热电偶材质用玻璃烧结的方式实现密封。用玻璃来代替胶水或密封圈，这种方案会比上述第①种方案的密封效果要好一些，因为烧结时玻璃会熔化成流动状态，会填补微小的间隙。但是由于热电偶材质的热膨胀系数较大，且玻璃对这种材质的润湿性不好，很难找到有与之配对的玻璃(目前成熟的玻璃封接技术，一般都是封接低膨胀合金，比如可伐合金、钨合金、钼合金等)，因此这种方案只能使用0～100℃的工作环境中，当温差过大时会导致泄漏。

以上①②③④四种方案，都没有完美解决热电偶在密封环境中的穿墙密封时，既要保证热电偶信号的准确性，又要保证密封环境的密封性。

譬如：申请号：CN201710782392.5，名称为《陶瓷玻璃混合封装耐高压连接器》中，采用陶瓷、玻璃密封体烧结的封装结构，由于玻璃、金属与陶瓷的热膨胀系数不同，容易导致泄漏的现象，无法保证在使用中的密封性，玻璃的耐电压性能不佳，可能会导致测温不准。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种热电偶密封连接器。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种热电偶密封连接器，包括基座，所述基座中具有若干热电偶电极杆，所述热电偶电极杆包括导电杆、陶瓷管、第一过渡环和第二过渡环，所述陶瓷管套设于导电杆上，所述第一过渡环套设于陶瓷管的一端，并与陶瓷管、导电杆密封焊接，所述第二过渡环套设于陶瓷管的另一端，并与陶瓷管和/或基座中的法兰焊接。

所述的热电偶密封连接器中，所述第一过渡环和第二过渡环为可伐合金过渡环。

所述的热电偶密封连接器中，所述陶瓷管与第一过渡环和第二过渡环之间通过焊料焊接。

所述的热电偶密封连接器中，所述导电杆为热电偶导电杆。

所述的热电偶密封连接器中，所述第二过渡环与法兰可一体成形。

所述的热电偶密封连接器中，所述第一过渡环和第二过渡环的壁厚≤2mm。

所述的热电偶密封连接器中，所述导电杆的两端均具有触头。

所述的热电偶密封连接器中，所述触头为片状、柱状、焊杯状、螺纹柱状、勾状/圆环状、螺纹孔状中的任意一种。

所述的热电偶密封连接器中，所述导电杆上具有材质标识符。

所述的热电偶密封连接器中，所述基座中设置有密封体。

相较于现有技术，本实用新型提供的热电偶密封连接器，利用所述陶瓷管可起到电绝缘的作用，由于陶瓷管与导电杆的热膨胀系数相差很大，因此陶瓷管与导电杆之间不能直接用焊料密封，本实用新型通过第一过渡环与导电杆、陶瓷管焊料密封，以达到良好的密封效果，也可解决导电杆与陶瓷管的热膨胀系数相差过大引起的泄漏问题，而且还通过所述陶瓷管可以提高热电偶密封连接器的耐电压性能。

附图说明

图1为现有的热电偶密封连接器的使用状态示意图。

图2为本实用新型提供的热电偶密封连接器的热电偶电极杆的结构示意图。

图3为本实用新型提供的热电偶密封连接器的结构示意图。

图4为本实用新型提供的热电偶密封连接器的热电偶电极杆的触头的各种形状的结构示意图。

图5为本实用新型提供的热电偶密封连接器的可选实施例的过渡环与法兰连接的结构示意图。

附图标注说明：

基座100、热电偶电极杆10、导电杆1、触头11、陶瓷管2、第一过渡环3、第二过渡环4、密封体6、法兰7

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图2和图3，本实用新型提供的热电偶密封连接器包括基座100，所述基座100中具有若干热电偶电极杆10，所述热电偶电极杆10包括导电杆1、陶瓷管2、第一过渡环3和第二过渡环4，所述陶瓷管2套设于导电杆1上，所述第一过渡环3套设于陶瓷管2的一端，并与陶瓷管2、导电杆1密封焊接，所述第二过渡环4套设于陶瓷管2的另一端，并与陶瓷管2和/或基座100中的法兰焊接，即所述第二过渡环4可与陶瓷管2的另一端焊接密封，或者第二过渡环4可与法兰焊接密封，或者所述第二过渡环4同时与陶瓷管2的另一端和法兰焊接密封，通过所述第一过渡环3使陶瓷管2的一端均与导电杆1密封焊接，可解决导电杆1与陶瓷管2的热膨胀系数相差过大引起的泄漏问题。

本实用新型利用所述陶瓷管2可起到电绝缘的作用，由于陶瓷管2与导电杆1的热膨胀系数相差很大，因此陶瓷管2与导电杆1之间不能直接用焊料密封，本实用新型通过所述第一过渡环3与导电杆1、陶瓷管2焊料密封，可达到良好的密封效果，而且还通过所述陶瓷管2可以提高热电偶密封连接器的耐电压性能。

所述第一过渡环3和第二过渡环4为可伐合金过渡环，由于可伐合金过渡环与陶瓷的热膨胀系数很接近，因此能直接用焊料封接。

其中，所述陶瓷管2与第一过渡环3和第二过渡环4之间通过焊料焊接，如：银铜合金焊料等，具体地，所述焊料可以根据封接材料的不同而做调整，此处不作限制，只需能应用于超高温或超低温环境而不会漏气即可。

所述导电杆1为热电偶导电杆，即可为热电偶密封连接器，以保证测温的准确性。当然，所述导电杆1的材质可以根据电流应用场合的大小选择适合的材质即可。如：在大电流应用场合时，所述导电杆1材料一般为铜或铜合金；在小电流应用场合时，所述导电杆1为可伐合金或低膨胀封接合金。

所述导电杆1也可为非标准的热电偶材质，此处对导电杆1的材质不作限制，根据具体需要选用即可。本实施例中，所述导电杆1、第一过渡环3和第二过渡环4均为金属，陶瓷管2为陶瓷材料，因此本实用新型的热电偶密封连接器能用于超高温或超低温环境，具体使用环境温度可达-269～450℃。

由于热电偶的测温原理是利用热电偶正负极材质的热电热不同，因此热电偶的正极和负极必须一一配对成对使用。为了适配市场上常见的热电偶插头，必须按照配合尺寸来设计不同的导电杆1接插尺寸和正负极之间的间距。

本实施例中，所述导电杆1上具有材质标识符(如图4中未示出)，使工作人员可以进行区分不同材质的导电杆1，防止接线时接错。

请一并参阅图4，所述导电杆1的两端均具有触头11，便于与热电偶插头连接，其中，两端的触头11可以相同也可以不同。

所述触头11为片状(如图4中①)、柱状(如图4中②)、焊杯状(如图4中③)、螺纹柱状(如图4中④)、勾状/圆环状(如图4中⑤)、螺纹孔状(如图4中⑥)中的任意一种。

如：当触头11为片状时，可用于插片式热电偶插头对插；当触头11为柱状时，可用于圆柱状热电偶插头对插；当触头11为焊杯状时，可用于热电偶线缆焊接接线；当触头11为螺纹柱状时，可用于热电偶线缆螺母锁紧接线；当触头11为勾状/圆环状时，可用于热电偶线缆的绕接接线；当触头11为螺纹孔状时，可用于热电偶线缆螺钉紧固接线，具体结构可根据热电偶插头的结构选用即可。

在可选实施例中，所述第二过渡环4与法兰7可一体成形(如图5所示)，使其具有过渡和连接法兰7的作用，具体结构可根据需要选择，进一步地，所述过渡环不限定为第一过渡环3和第二过渡环4，可以根据膨胀系数相差的大小选用，如可选择多层过渡环封接，只需达到封接的效果即可，而且，所述过渡环还可采用多孔过渡环，可以一次封接多个电极杆，此处对过渡环的结构、数量不作限制。

本实施例中，所述第一过渡环3和第二过渡环4的壁厚≤2mm，使第一过渡环3和第二过渡环4的壁厚控制在2mm以内，这样在有较高温差时，能利用过渡环本身的形变，保证焊缝的密封性，当然，所述第一过渡环3和第二过渡环4的壁厚也不限定控制在2mm以内，可以根据第一过渡环3和第二过渡环4的壁厚的大小确定壁厚如小于1mm，使其能保证焊缝的密封性即可，此处不作限制。

所述热电偶密封连接器还包括设置于基座100中的密封体6，所述密封体6设置于基座100中，位于基座100与热电偶电极杆10之间，即所述密封体6套设于热电偶电极杆10上，使热电偶电极杆10与基座100之间为密封结构，起到密封作用，可用于真空密封装置的电连接。具体地，所述密封体6为玻璃制成，在密封热电偶电极杆10的同时，还起到固定热电偶电极杆10的作用。

综上所述，本实用新型提供的热电偶密封连接器，包括基座，所述基座中具有若干热电偶电极杆，所述热电偶电极杆包括导电杆、陶瓷管、第一过渡环和第二过渡环，所述陶瓷管套设于导电杆上，所述第一过渡环套设于陶瓷管的一端，并与陶瓷管、导电杆密封焊接，所述第二过渡环套设于陶瓷管的另一端，并与陶瓷管和/或基座中的法兰焊接，通过所述第一过渡环使陶瓷管的一端与导电杆密封焊接，可解决导电杆与陶瓷管的热膨胀系数相差过大引起的泄漏问题，而且还通过所述陶瓷管可以提高热电偶密封连接器的耐电压性能。

本实施例中，利用所述陶瓷管可起到电绝缘的作用，由于陶瓷管与导电杆的热膨胀系数相差很大，因此陶瓷管与导电杆之间不能直接用焊料密封，需通过所述第一过渡环与导电杆、陶瓷管焊料密封，以达到密封效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种热电偶密封连接器，包括基座，其特征在于，所述基座中具有若干热电偶电极杆，所述热电偶电极杆包括导电杆、陶瓷管、第一过渡环和第二过渡环，所述陶瓷管套设于导电杆上，所述第一过渡环套设于陶瓷管的一端，并与陶瓷管、导电杆密封焊接，所述第二过渡环套设于陶瓷管的另一端，并与陶瓷管和/或基座中的法兰焊接。

2.根据权利要求1所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述第一过渡环和第二过渡环为可伐合金过渡环。

3.根据权利要求2所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述陶瓷管与第一过渡环和第二过渡环之间通过焊料焊接。

4.根据权利要求1所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述导电杆为热电偶导电杆。

5.根据权利要求1所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述第二过渡环与法兰可一体成形。

6.根据权利要求3所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述第一过渡环和第二过渡环的壁厚≤2mm。

7.根据权利要求4所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述导电杆的两端均具有触头。

8.根据权利要求7所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述触头为片状、柱状、焊杯状、螺纹柱状、勾状/圆环状、螺纹孔状中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述导电杆上具有材质标识符。

10.根据权利要求1所述的热电偶密封连接器，其特征在于，所述基座中设置有密封体。