專利名稱：金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種金屬絲(棒)做成的熱電偶組合式快速測溫裝置。能快速測量1300℃～2000℃的高溫，并可多次重復使用，它屬于工業用高溫測量儀表。
冶金和機械工業，十分需要高溫測量技術，迫使高溫測量技術迅速發展，目前國內外已經制成不少高溫測量儀器儀表，但都遇到幾個突出問題。其一是，熱電偶的選材和制做；其二是，使用過程中熱電偶的保護，特別是高溫下的氧化，其三是測溫設備的熱端(與高溫被測物接觸端)和冷端(與溫度指示儀表的連接端)之間的隔熱。近幾年來，前兩項技術問題，經研究已經取得明顯成果，并已采用。本人研制的《金屬陶瓷鎢錸組合式快速測溫槍》，重點就是解決這兩個技術問題。此項成果已于1990年4月19日向中國專利局申報實用新型專利，申請號為90204855.4。但到現在，高溫測溫計熱端與冷端的隔熱問題還存在一定問題。
本實用新型就是在上述專利的基礎上做了改進，它選用了“海泡石絨”為隔熱材料，它是我國自行制造的材料，曾是為封建皇帝制做火鍋的材料，能耐1700℃明火，經試驗其隔熱性能十分良好。用它做隔熱材料重新設計和制做的金屬鎢絲(鎳鉻－－鎳硅)組合式快速測溫槍，可測1300℃～2000℃的高溫，一支測溫槍可重復使用100次～300次，遠遠超出現有水平。
本實用新型在熱電偶的選材上也做了改進，選用鎢錸3－鎢錸25制成測量0～2000℃的熱電偶，它具有測溫上限高的優點。選用鎳鉻－鎳硅制成另一種測量0～1300℃的熱電偶，它的測溫上限低一些，但具有材料成本低和壽命長的優點。
本實用新型的主要組成如
圖1所示，它包括測溫探頭(1)、隔熱封固塞(又稱皇帝封固塞)(2)、連接器(3)、測溫槍桿(4)和溫度顯示儀(5)等五部分。
本實用新型，對測溫探頭、連接器和槍桿等的結構進行改進，使其具有測溫快(低于1秒鐘)，冷、熱端隔熱好、壽命長、使用方便等優點。
下面結合實施例詳細介紹本實用新型的結構和工作原理。
(一)實施例1，金屬陶瓷鎢錸組合式快速測溫槍。
這種測溫槍能測0℃～2000℃的溫度、能重復使用100次，它的主要組成如圖1所示，如前所述共分五個部分。
①本實施例第一部分測溫探頭(1)，其詳圖見圖2。其中包括鎢錸熱電偶(11)、金屬陶瓷管(12)、正負熱電絲(13)、異形雙孔絕緣瓷管(14)、填充劑(15)、隔熱絕緣段(16)、雙孔絕緣瓷管(17)、消氧填充劑(18)、正、負極端子(19)和隔熱絕緣層(10)等十個部分組成。
本實施例中，熱電偶(11)是用鎢錸合金制成，其中鎢錸3為正極棒狀、鎢錸25為負極絲狀，把絲狀負極緊緊纏繞在棒狀正極上，組成熱電偶。它外面的保護罩是金屬陶瓷管(12)，為使熱量盡快傳到熱電偶，制做時熱電偶的頂端和兩側緊貼陶瓷管壁(見圖2)至少有三點與管壁接觸。在熱電偶周圍填滿消氧劑(18)、消氧劑是用金屬鉻、鉬粉和石墨粉混合物，具有極好的消氧作用。熱電偶的正、負極絲(13)是穿過瓷管(17)和(14)而引向探頭末端正、負極端子(19)的。
本實施例中金屬陶瓷保護管(12)的配料和制做都十分考究，其配料選用化學純度為99.9％的金屬鉬粉和純度大于99％的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁，并加有少量的鉻粉和其他抗氧化性強的稀土元素，混合后的配料，靜壓成型后，再在氬氣保護下經2000℃高溫燒結而成，保護管端部為乳頭狀，管壁極薄，它具有強度好，端部傳熱快、抗氧化等優點。保護管內部裝的填充劑(15)，以碳纖維為主的絕緣材料，具有良好的消氧性能。
本實施例中，僅在測溫探頭中就采用了兩次隔熱措施。一是在兩瓷管之間加有隔熱絕緣層(10)；二是在探頭末端加有隔熱絕緣段(16)，它們都是用海泡石絨為主的材料做成。前者(10)是粉末裝填料，后者(16)則是海泡石絨與礬士水泥混合制成異形管狀體(見圖2)。經過兩次隔熱后測溫探頭的末端，已經具有良好的隔熱效果。
(2)本實施例的第二部分為隔熱封固塞(2)，(見圖3)。它是用海泡石絨和礬士水泥溫合劑制成的帶孔的塞狀體，中間的園孔稍大于測溫探頭(1)的外壁，當探頭桿入連接器(3)時，封固塞(2)也大部分進入連接器(3)，起到封緊固定探頭(1)的作用。這個封固塞有良好的隔熱作用。不僅是隔斷熱的傳導，而且阻擋了熱向冷端的輻射和對流。
(3)本實施例的第三部分為連接器(3)，在圖3中把這一部分剖開，展示了其內部結構，連接器(3)，共含九個部分，即金屬陶瓷外保護管(21)、不銹鋼外保護管(22)、絕緣隔熱填料(23)、隔熱絕緣緊固段(24)、探頭插入通道部份(25)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(27)、正負極銅環(28)、熱電偶引出導線(補償導線)(29)。
由圖3可見連接器(3)的外壁，由金屬陶瓷保護管(21)和不銹鋼保護管(22)兩部分接成。前一段(21)用金屬陶瓷進一步阻止熱傳導，后一段用不銹鋼可增加連接器的強度。在其內部的絕緣隔熱填料(23)，為硅酸鋁質和氧化鋁質耐火纖維氈及海淪石絨具有良好的隔熱絕緣性能。
由圖3可見連接器(3)的內部裝有不銹鋼管制成的探頭插入通道(25)。其左端為錐形管并開有槽口，探頭(1)由左端插入，并被錐管卡緊。鋼管(25)的右端為直管，右端口內刻有螺紋，以便和槍桿(4)連接。在直管內自左至右依次裝入絕緣瓷環(27)、絕緣瓷碗(26)。在瓷碗(26)中又裝入兩個互相隔離(絕緣)的正負極銅環(28)。當探頭(1)插入后，兩銅環(28)正好與探頭(1)中的正負極端子(19)(見圖2)對接。銅環(28)上焊有兩條引出線，即連在引出導線(29)上，并通過槍焊(4)內的電纜(29)導向指示儀表(5)(見圖1)。
在圖3中有一段隔熱絕緣緊固層(24)，是用海泡石絨為原料制成的，又一次起到隔熱作用。
(4)本實施例的第四部分槍桿(4)和第五部分溫度顯示儀(5)，比較簡單，故未另繪圖，在圖(3)中畫有槍桿(4)，其外壁為不繡鋼管，端口處有螺紋與連接器(3)相接。管內裝有作為引出線的電纜(29)。溫度顯示儀(5)則為通用電子指示儀表。
(二)實施例2，本實施例，除選用鎳絡－鎳硅作熱電偶外，其他各部分的材料結構均與實施例1完全相同，選用鎳鉻－鎳硅做熱電偶，其優點有二其一，是材料成本低；其二是，使用次數多，不怕氧化，可重復使用300次，但其測溫范圍卻為0～1300℃，比實施例1稍低一些。
綜上所述，本實用新型的特征在于(一)本實用新型采用了鎢錸3－鎢錸25和鎳鉻－鎳硅，制成的熱電偶，正極為棒狀，負極為絲狀，并緊纏繞在正極棒上，這種熱電偶不僅性能好，壽命長，而且材料可取自國內，成本低。
(二)本實用新型采用金屬陶瓷管，配料為化學純度為99.9％的鉬粉和化學純度大于99％的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁、并加有少量鉻粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成，在氬氣保護下燒結成型。其外形成乳頭狀，管壁極薄，具有傳熱快、抗氧化等突出優點。
(三)本實用新型采用鉬粉、石墨粉和碳纖維做填充消氧劑，對熱電偶有良好的保護作用，增加了使用壽命。
(四)本實用新型采用了隔熱作用極好的“海泡石絨”做絕緣隔熱材料。并進行了精心的結構設計，在測溫槍的“熱端”和“冷端”之間加有隔熱層(10)、隔熱段(16)、隔熱緊固塞(2)、隔熱等固段(24)等四層隔離，從而取得良好的隔熱效果。是一項重大的技術突破。
(五)本實用新型在探頭(1)、連接器(3)和槍桿(4)的連接上，進行了精心設計。(1)和(4)之間即要有良好的機械連接(形成一個鋼性整體)和電氣連接即把熱電偶測得的溫度變化電信號傳到顯示儀表。卻又要良好的隔熱。本實用新型在(1)和(3)連接上，用錐狀開槽管卡緊插入的探頭(1)，保證機械連接強度，用正負極銅環與正負極端子搭接保證電氣連接。取得使用方便、接觸良好和堅固的良好效果。在(3)、(4)之間則采用螺紋連接。并用填料塞緊。效果亦十分良好。
總之本實用新型由于較好地解決了熱電偶的選材和制做工藝；熱電偶的保護和防氧化；“冷”“熱”兩端間的熱隔熱等幾個重大技術問題，故具有性能好、壽命長、成本低和使用方便等諸多優點，是一種具有世界先進水平的新型高速測溫儀表。
權利要求1.金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍由測溫探頭(1)、隔熱絕緣緊固塞(2)、連接器(3)、測溫槍桿(4)、溫度顯示儀(5)組成，其特征在于①測溫探頭(1)由熱電偶(11)、金屬陶瓷管(12)、正負熱電絲(13)、異形雙孔絕緣瓷管(14)、填充劑(15)、隔熱絕緣段(16)、雙孔絕緣瓷管(17)，液氧填充劑(18)、正負極端子(19)、隔熱絕緣層(10)組成；②連接器(3)由金屬陶瓷外保護管(21)、不銹鋼外保護管(22)、絕緣隔熱填料(23)、隔熱絕緣緊固段(24)、探頭桿入通道部分(25)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(27)、正負極銅環(28)、絕緣瓷碗(26)、絕緣瓷環(27)、正負極銅環(28)、熱電偶引出導線(29)組成；③測溫探頭(1)和隔熱絕緣緊固塞(2)均以插接方式與連接器連接；④測溫槍桿(4)用螺紋連接方式與連接器(3)連接；⑤測溫槍桿中的電纜(29)與溫度顯示儀(5)連接；
2.如權利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所述的熱電偶(11)其正極為棒狀，負極為絲狀，并緊纏繞在正極棒上，其頂部和兩側，共三點與金屬陶瓷管(12)內壁接觸。
3.如權利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所說的金屬陶瓷管(12)配料為化學純度99.9％的銅粉和化學純度大于99％的氧化鋯、氧化鎂、氧化鋁，并加有少量鉻粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成，冷卻壓成型并在氬氣保護下2000℃高溫燒結。
4.如權利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所說的消氧填充劑(18)采用鉬粉、石墨粉。
5.如權利要求1所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所說的隔熱層(10)、隔熱膠(16)、隔熱緊固塞(2)和隔熱緊固段(24)均為以“海泡石絨”為原料制成。
6.如權利要求2所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所說的熱電偶(11)由鎢－錸制成。
7.如權利要求2所述的金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，其特征在于所說的熱電偶(11)由鎳絡－鎳硅制成。
專利摘要一種金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，屬于工業用高溫測量儀表。本實用新型是一種金屬絲(棒)狀做成的熱電偶組合式快速測溫槍，它能測量0～2000℃的高溫，并可重復使用100～300次。它由測溫探頭、隔熱封閉塞、連接器、測溫槍桿和溫度顯示器五部份組成。本實用新型較好的解決了熱電偶的選材和制作工藝，熱電偶的保護，和測溫槍“熱端”與“冷端”的隔熱問題，因而具有性能好，壽命長，成本低和使用方便等優點。
文檔編號G01K7/02GK2103133SQ9120169
公開日1992年4月29日 申請日期1991年2月2日 優先權日1991年2月2日
發明者王旭 申請人:王旭