用于隔熱層溫度監控的埋入式k型熱電偶傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，包括金屬保護管、K型熱電偶，金屬保護管的熱端封口，K型熱電偶設于金屬保護管的管孔內，K型熱電偶的兩熱電偶絲的熱端焊接固定，兩熱電偶絲的冷端延伸出金屬保護管，兩熱電偶絲與金屬保護管之間填充氧化鎂粉，兩熱電偶絲延伸出金屬保護管的一端焊接補償導線，金屬保護管的冷端設有向后延伸的連接套，連接套內填充密封膠，連接套的圓周壁上設有一導線過孔，兩補償導線延伸出導線過孔，兩補償導線上分別套有絕緣管，兩絕緣管與密封膠之間設有保護套。它可以埋入隔熱層內，測量不同深度隔熱層的溫度，且精度高、穩定性高、可靠性高。
【專利說明】用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器領域，特別是涉及一種用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著我國航天、航空科技的迅猛發展，航天、航空領域內對隔熱層專用測溫傳感器的性能提出了越來越高的要求，高空或太空中的設備(如:民用飛機)，多處于高溫、高壓、并伴有劇烈沖擊、振動的惡劣環境，需要對其表面設有的隔熱層進行監控，防止出現意外情況，目前市面上工業用溫度傳感器結構龐大，無法安裝在隔熱層內部，評估其不同深度位置的熱量分布狀況，不便于對隔熱層溫度進行監控，而且感溫元件多為裝配結構，抗振性能差，而且在高低溫驟變環境下使用時，溫度傳感器冷端密封容易被破壞，降低絕緣性能，影響測量精度。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，它可以埋入隔熱層內，測量不同深度隔熱層的溫度，且精度高、穩定性聞、可罪性聞。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0005]一種用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，包括金屬保護管、K型熱電偶，所述金屬保護管的熱端焊接金屬堵頭封口，所述K型熱電偶設于金屬保護管的管孔內，與金屬保護管的內壁不接觸，K型熱電偶的軸心線與金屬保護管的軸心線位于同一直線上，K型熱電偶的兩熱電偶絲 的熱端通過氬弧焊焊接固定，兩熱電偶絲的冷端延伸出金屬保護管，兩熱電偶絲與金屬保護管之間的間隙空間填充氧化鎂粉，兩熱電偶絲延伸出金屬保護管的一端分別焊接補償導線，所述金屬保護管的冷端設有向后延伸的連接套，連接套內填充密封膠，密封住金屬保護管冷端的開口，兩熱電偶絲與對應補償導線的焊接處均位于密封膠內，連接套的圓周壁上設有一導線過孔，兩補償導線延伸出導線過孔，兩補償導線上分別套有聚四氟乙烯制成的絕緣管，兩補償導線與對應電偶絲的焊接處均位于絕緣管內，兩絕緣管與密封膠之間設有聚四氟乙烯制成的保護套。
[0006]所述K型熱電偶的測溫范圍為0°C ^800 °C。
[0007]所述密封膠為有機高溫膠。
[0008]所述連接套與金屬保護管連接的一端設有密封板，密封板通過設有的中心孔套在金屬保護管上，并通過連接套內填充的密封膠與金屬保護管固定連接。
[0009]所述兩熱電偶絲與補償導線的焊接以AgCu作為焊料。
[0010]所述金屬保護管內氧化鎂粉的壓實密度不小于2560 g/cm3，氧化鎂粉的純度>99%。
[0011]所述金屬保護管、金屬堵頭、連接套的材料均為不銹鋼316L。[0012]所述電偶絲的直徑為0.3mm。
[0013]該埋入式K型熱電偶傳感器的數量為多個。
[0014]由于采用了上述方案，金屬保護管的熱端焊接金屬堵頭封口，冷端設有連接套，連接套內填充密封膠，密封住金屬保護管冷端的開口，形成金屬保護管的整體密封，防止水和空氣進入金屬保護管內，腐蝕、氧化電偶絲。K型熱電偶的軸心線與金屬保護管的軸心線位于同一直線上，熱量吸收均勻。K型熱電偶的兩熱電偶絲的熱端通過氬弧焊焊接固定，防止熱電偶絲氧化，以及減少熱電偶絲的燒損，以得到致密、無飛濺、質量高的焊接接頭，使熱電偶測溫的精度更高。兩熱電偶絲與金屬保護管之間的間隙空間填充氧化鎂粉，熱電偶絲被緊密壓縮在氧化鎂中，不易發生形變，與空氣隔絕，防止發生氧化而損耗，大大提高了熱電偶絲的使用壽命；緊密的氧化鎂粉具有高導熱性能、絕緣性能和絕緣強度，再加上金屬保護管保護并直接接觸，使氧化鎂粉能迅速傳遞熱量至熱電偶絲，反應靈敏，使本傳感器的測溫精度高、抗沖擊、抗振動性能好。兩熱電偶絲延伸出金屬保護管的一端分別焊接補償導線，兩熱電偶絲與對應補償導線的焊接處均位于密封膠內，防止焊接處被氧化，提高焊接接頭強度。連接套的圓周壁上設有一導線過孔，兩補償導線延伸出導線過孔，連接溫度表。兩補償導線上分別套有聚四氟乙烯制成的絕緣管，兩補償導線與對應電偶絲的焊接處均位于絕緣管內，絕緣效果更好。兩絕緣管與密封膠之間設有聚四氟乙烯制成的保護套，以保護絕緣管，防止絕緣管破裂。將本傳感器的金屬保護管埋入隔熱層內不同的深度，即可測量不同深度隔熱層的溫度。
[0015]密封膠為有機高溫膠，耐高溫，絕緣效果好。兩熱電偶絲與補償導線的焊接以AgCu作為焊料，焊接效果好，防止高溫時焊點脫落。金屬保護管內氧化鎂粉的壓實密度不小于2560 g/cm3，氧化鎂粉的純度>99%，導熱效果好，提高熱電偶抗沖擊、抗振動性能。金屬保護管、金屬堵頭、連接套的材料均為不銹鋼316L，耐腐蝕性好，適應各種惡劣的工作環境。該埋入式K型熱電偶傳感器的數量為多個，多個埋入式K型熱電偶傳感器埋入隔熱層不同的深度，即可同時測量不同深度隔熱層的溫度。
[0016]為了提高測量的準確性和可靠性，選用K型鎧裝熱電偶測量隔熱層溫度變化。不但保證其高溫環境使用的可靠性與測溫精度，而且延長了使用壽命，具有安裝更換方便、使用人性化等特點。實現了高低溫驟變環境下，高精度、高穩定、高可靠的溫度測量。
[0017]本發明涉及的埋入式K型熱電偶傳感器，以其獨特的結構設計可滿足隔熱層不同深度位置的安裝要求，能有效監測其溫度變化，滿足隔熱層溫度計監測要求。而且密實的鎧裝結構在航天、航空等劇烈沖擊、振動環境中，不會發生偶絲芯線斷裂、中段導通等現象，可靠性高。此外，埋入式K型熱電偶傳感器冷端連接套的隔熱設計以及密封設計可確保熱電偶承受高低溫驟變，不影響絕緣性能。
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0020]附圖中，I為金屬保護管，2為K型熱電偶，3為金屬堵頭，4為電偶絲，5為氧化鎂粉，6為補償導線,7為連接套,8為密封膠,9為絕緣管，10為保護套，11為密封板。【具體實施方式】
[0021]參見圖1，為用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器的一種實施例，包括金屬保護管1、K型熱電偶2，所述金屬保護管I的熱端焊接金屬堵頭3封口，所述K型熱電偶2設于金屬保護管I的管孔內，進一步地，所述K型熱電偶2的測溫范圍為0°C ^SOO0C，適于航天領域的溫度環境。K型熱電偶與金屬保護管I的內壁不接觸，防止電勢導通。K型熱電偶2的軸心線與金屬保護管I的軸心線位于同一直線上，吸收熱量均勻，測溫精度更高。K型熱電偶2的兩熱電偶絲4的熱端通過氬弧焊焊接固定，兩熱電偶絲4的冷端延伸出金屬保護管1，進一步地，所述電偶絲4的直徑為0.3_，縮小本傳感器的外形尺寸，占用空間小，使用范圍更廣。兩熱電偶絲4與金屬保護管I之間的間隙空間填充氧化鎂粉5，進一步地，所述金屬保護管I內氧化鎂粉5的壓實密度不小于2560 g/cm3，氧化鎂粉5的純度> 99%。
[0022]兩熱電偶絲4延伸出金屬保護管I的一端分別焊接補償導線6，進一步地，所述兩熱電偶絲4與補償導線6的焊接以AgCu作為焊料，并通過氬弧焊焊接。所述金屬保護管I的冷端設有向后延伸的連接套7，連接套7內填充密封膠8，密封住金屬保護管I冷端的開口，進一步地，所述連接套7與金屬保護管連接的一端設有密封板，密封板通過設有的中心孔套在金屬保護管I上，并通過連接套7內填充的密封膠8與金屬保護管I固定連接。進一步地，所述密封膠8為有機高溫膠。兩熱電偶絲4與對應補償導線6的焊接處均位于密封膠8內，連接套7的圓周壁上設有一導線過孔，兩補償導線6延伸出導線過孔，與溫度變送器連接，讀出所測量的溫度。
[0023]兩補償導線6上分別套有聚四氟乙烯制成的絕緣管9，兩補償導線6與對應熱電偶絲4的焊接處均位于絕緣管9內，兩絕緣管9與密封膠8之間設有聚四氟乙烯制成的保護套10。進一步地，所述金屬保護管1、金屬堵頭3、連接套7的材料均為不銹鋼316L。進一步地，該埋入式K型熱電偶2傳感器的數量為多個，多個埋入式K型熱電偶傳感器埋入隔熱層不同的深度，即可同 時測量不同深度隔熱層的溫度。
[0024]可達到的技術指標如下:
[0025]I)熱電偶熱端測溫范圍:0°C "800°C ；
[0026]2)熱電動勢:滿足GB/T 16839.1的要求；
[0027]3)允差:0°C~350°C: ±1.5°C (I 級精度)，350°C~800°C: ±0.004 111 (I 級精
度)；
[0028]4)絕緣電阻:≥ 1000MΩ (500V)；
[0029]5)熱響應時間:τ 0.5 ^ 1.5s ；
[0030]6)貯存溫度:-5(TC ~5(TC ；
[0031]制造工藝:
[0032]I)鎧裝熱電偶電纜制造工藝:
[0033]將熱電偶金屬保護管、絕緣氧化鎂粉、K型熱電偶絲三者組裝后經反復拉拔、熱處理至Φ 2后，制成熱電偶電纜。
[0034]2)成品組裝工藝:
[0035]將熱電偶電纜熱端焊接后，制成鎧裝熱電偶，截取熱電偶長度為h+6mm，芯線剝出長度3mm。將Φ0.3mm K型熱電偶絲與芯線采用Ag-Cu焊接后,套入聚四氟乙烯絕緣套管。用高溫密封膠固定密封連接套和鎧裝熱電偶。[0036]3)安裝工藝:
[0037]采用無機膠C-2，將埋入式K型熱電偶傳感器固定在隔熱層預留孔洞中，常溫固化24h。
[0038]本實用新型不僅僅局限于上述實施例，在不背離本實用新型技術方案原則精神的情況下進行些許改動的技術方案，應落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:包括金屬保護管、K型熱電偶，所述金屬保護管的熱端焊接金屬堵頭封口，所述K型熱電偶設于金屬保護管的管孔內，與金屬保護管的內壁不接觸，K型熱電偶的軸心線與金屬保護管的軸心線位于同一直線上，K型熱電偶的兩熱電偶絲的熱端通過氬弧焊焊接固定，兩熱電偶絲的冷端延伸出金屬保護管，兩熱電偶絲與金屬保護管之間的間隙空間填充氧化鎂粉，兩熱電偶絲延伸出金屬保護管的一端分別焊接補償導線，所述金屬保護管的冷端設有向后延伸的連接套，連接套內填充密封膠，密封住金屬保護管冷端的開口，兩熱電偶絲與對應補償導線的焊接處均位于密封膠內，連接套的圓周壁上設有一導線過孔，兩補償導線延伸出導線過孔，兩補償導線上分別套有聚四氟乙烯制成的絕緣管，兩補償導線與對應電偶絲的焊接處均位于絕緣管內，兩絕緣管與密封膠之間設有聚四氟乙烯制成的保護套。
2.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述K型熱電偶的測溫范圍為0°C?80(TC。
3.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述密封膠為有機高溫膠。
4.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述連接套與金屬保護管連接的一端設有密封板，密封板通過設有的中心孔套在金屬保護管上，并通過連接套內填充的密封膠與金屬保護管固定連接。
5.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述兩熱電偶絲與補償導線的焊接以AgCu作為焊料。
6.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述金屬保護管內氧化鎂粉的壓實密度不小于2560 g/cm3，氧化鎂粉的純度> 99%。
7.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述金屬保護管、金屬堵頭、連接套的材料均為不銹鋼316L。
8.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:所述電偶絲的直徑為0.3mm。
9.根據權利要求1所述的用于隔熱層溫度監控的埋入式K型熱電偶傳感器，其特征在于:該埋入式K型熱電偶傳感器的數量為多個。
【文檔編號】G01K7/04GK203672511SQ201320823465
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】陳潔, 張祖力, 鞠華, 王 華, 張立新, 馮鄰江, 劉敏, 羅松, 黃美良 申請人:重慶材料研究院有限公司