一種高溫專用熱電偶的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于測溫設備領域，具體涉及一種高溫專用熱電偶。
【背景技術】
[0002]目前核電站的反應堆中(所有的輕水堆、重水堆)的主要燃料為U02燃料芯塊，U02燃料芯塊具有很高的熔點(2865°C)，采用粉末冶金技術生產的U02燃料芯塊，可以得到良好氣孔分布和合適晶粒度的芯塊微觀結構，這對于芯塊在核反應堆的運行輻照大有裨益。不考慮原料粉末性能的影響，影響U02燃料芯塊燒結的因素主要有:粉末雜質元素、壓制生坯、燒結條件和燒結氣氛等。U02燃料芯塊其燒結過程屬于固相燒結，在燒結氣氛下，可能發生的物理及化學反應包括:氣體解吸、雜質去除、氧化物還原及離解、金屬通過氣相的迀移、表面擴散等。燒結氣氛要滿足促進燒結進行、可靠安全的原則。
[0003]U02燃料芯塊在燒結溫度下在高溫爐內保溫一段時間，燒結時間和燒結溫度將最終影響產品燒結效果，其中燒結溫度的影響更大，燒結溫度必須滿足制品最終密度和其它性能的溫度要求，否則燒結出來的U02燃料芯塊部分或者大部分控制性指標將會不合格，將會嚴重制約我國的核電產能。
【發明內容】
[0004]為滿足我國核電產業對U02燃料芯塊的需求，需要研制一種能夠準確、可靠、實時的測量出U02燃料芯塊在高溫爐內燒結時的溫度以及溫度變化的裝置，通過該裝置能夠保證燒結區溫度場的溫度和均溫性、滿足U02燃料芯塊燒結工藝要求。
[0005]為達到以上目的，本發明采用的技術方案是一種高溫專用熱電偶，包括內設有熱電極的保護管，所述保護管的一端設有用于連接信號線和所述熱電極的接線頭，另一端為深入被測環境中的測量段，兩端中間設有固定座，在所述測量段外圍設有金屬外套管，其中所述金屬外套管一端密封連接所述固定座，另一端為開口；所述測量段外圍包裹有陶瓷內套管;所述保護管與所述陶瓷內套管之間形成環形通風道，所述固定座上設有同所述環形通風道連通的通氣口；所述通氣口用于從被測環境之外向所述環形通風道內吹入氣體，所述氣體用于防止所述保護管的測量段被氧化以及吹除所述保護管表面的附著物。
[0006]進一步，所述氣體為所述被測環境中存在的、能夠防止所述保護管被氧化的凈化氣體或工藝氣體。
[0007]進一步，所述保護管的所述測量段的頂端延伸到所述陶瓷內套管之外;所述陶瓷內套管靠近所述測量段的頂端的一端延伸到所述金屬外套管之外。
[0008]進一步，所述接線頭采用無縫的整體密封的形式，與所述保護管之間的連接為密封連接。
[0009]更進一步，所述保護管采用鉬合金制作。
[0010]進一步，所述熱電極為雙支W-R絲。
[0011 ]進一步，所述被測環境為高溫爐。
[0012]本發明的有益效果在于:
[0013]1.實現了通過向通氣口通氣吹掃保證鉬合金的保護管免于被氧化以及最大程度地將保護管上的附著物吹除，保證溫度測量的準確性。
[0014]2.通過采用密封接線頭避免了熱電偶長期在高溫下使用因為陶瓷套管碎裂可能造成的被測環境中的氣體泄露。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明【具體實施方式】中所述一種高溫專用熱電偶的結構示意圖；
[0016]圖2是本發明【具體實施方式】中所述固定座、保護管連接位置的分解圖；
[0017]圖中:1-接線頭，2-保護管，3-通氣口，4-固定座，5-陶瓷內套管，6_金屬外套管，7_鎖緊螺母，8-壓環，9-固定環，10-雙聯接套筒。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0019]如圖1所示，本發明提供的一種高溫專用熱電偶(溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表轉換成被測介質的溫度)，包括內設有電熱極的保護管2(保護管2采用鉬合金制作，電熱極為雙支W-R絲)，保護管2的一端設有用于連接信號線和電熱極(雙支W-R絲)的接線頭1，另一端為深入被測環境中的測量段，兩端中間設有固定座4，設置在測量段外圍的金屬外套管6，金屬外套管6—端連接固定座4，另一端為開口；測量段外圍包裹有陶瓷內套管5;保護管2與陶瓷內套管5之間形成環形通風道，固定座4上設有同環形通風道連通的通氣口 3，通氣口 3用于從外部向環形通風道內吹入氣體。保護管2的測量段的頂端延伸到陶瓷內套管5之外；陶瓷內套管5靠近測量段的頂端的一端延伸到金屬外套管6之外。
[0020]在本實施例中，固定座4與保護管2通過鎖緊螺母7、壓環8、固定環9、雙聯接套筒10進行密封連接(見圖2)。
[0021]深入被測環境中的熱電偶的測量段的外部包裹陶瓷內套管5的作用主要有三個，一可降低外部溫度干擾，增加測溫準確性，二可提高熱電偶的剛性，三可防止高溫爐燒結區內的磚體在高溫下揮發的雜質粘黏到電熱極的保護管2上，進而造成保護管2的破裂(被測環境為高溫爐，陶瓷內套管5延伸出金屬外套管6之外的部分，其外部為高溫爐燒結區的磚體，燒結區的磚在高溫情況下會產生揮發雜質，這些揮發物質如果直接粘黏到保護管2上，會因高溫造成保護管2被氧化進而造成保護管2的破損)。
[0022]接線頭1采用無縫的整體密封的形式，在本實施例中是帶有接線口的空心球造型，內部用于連接信號線和電熱極(雙支W-R絲)，接線頭1與保護管2之間也采用密封連接，接線口連接外接儀表后也采用密封連接，以保障整個接線頭1以及保護管2內部的密封。這樣做可以保證保護管2的測量段在高溫的被測環境中(如對U02燃料芯塊進行高溫處理的高溫爐中)出現破裂時，被測環境中(高溫爐內的)的氣氛性氣體不會經熱電偶發生外泄，例如陶瓷內套筒5破碎，造成被測環境中的氣氛性氣體進入保護管2內(在高溫爐中，燒結區的磚在高溫情況下產生揮發雜質，如果陶瓷內套管5破碎，這些揮發物質會直接粘黏到保護管2上，因高溫氧化從而造成保護管2的破損，這樣高溫爐內的氣氛就會進入保護管2，通過保護管2進入密封的接線頭1部分，而密封的接線頭1避免了這些進入的氣體向外泄漏)。
[0023]根據被測環境在不同的運行階段的氣氛性氣體，由被測環境外部經過通氣口3吹入與氣氛性氣體相應的、能夠防止保護管2被氧化的凈化氣體或工藝氣體(在本實施例中，吹入的氣體為不同比例的氫氣和氮氣混合氣體)，吹入的氣體通過保護管2與陶瓷內套管5之間的環形通風道內不斷向被測環境中吹掃，一可保證鉬合金的保護管2免于被氧化，二則最大程度地將保護管2的測量段上的附著物吹除，保證測量的準確性。
[0024]最后，舉例說明本發明所提供的熱電偶的實際應用。
[0025]U02燃料芯塊需要在高溫爐中進行高溫燒結處理，并在燒結溫度下保溫一段時間，將本發明提供的熱電偶的測量段通過高溫爐上的安裝位置插入高溫爐中，并通過固定座4固定在高溫爐上，接線頭1內的引線連接外部的測量儀表。當開始進行燒結處理時，根據高溫爐內的燒結環境在不同時段的氣氛性氣體，從通氣口 3吹入與氣氛性氣體相應的、能夠防止保護管2被氧化的凈化氣體或工藝氣體(避免對燒結環境造成影響)，吹入的氣體經過熱電偶的測量段外圍的環形通風道進入高溫爐中，從而避免高溫爐磚體產生的揮發物質粘黏在鉬合金的保護管2上，使保護管2不會因為這些揮發物導致氧化進而破裂，同時最大程度地將保護管2的測量段上的附著物吹除，保證測量的準確性。熱電偶測量的結果經與外部連接的測量儀表進行轉換，得到高溫爐內的燒結溫度和保溫溫度，并配合超溫自動切斷加熱電源應用在高溫爐中(例如動梁式高溫加熱爐)，保證對燒結溫度準確控制。同時密封的接線頭1可以防止熱電偶的測量段發生破裂時，高溫爐內的參與高溫燒結的氣體經過熱電偶向外泄漏(如陶瓷內套筒5破碎，造成保護管2被氧化并破裂，高溫爐中的氫氣進入保護管2內)。
[0026]本發明所述的裝置并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發明的技術創新范圍。
【主權項】
1.一種高溫專用熱電偶，包括內設有熱電極的保護管(2)，所述保護管(2)的一端設有用于連接信號線和所述熱電極的接線頭(1)，另一端為深入被測環境中的測量段，兩端中間設有固定座(4)，在所述測量段外圍設有金屬外套管(6)，其特征是:所述金屬外套管(6) —端密封連接所述固定座(4)，另一端為開口；所述測量段外圍包裹有陶瓷內套管(5);所述保護管(2)與所述陶瓷內套管(5)之間形成環形通風道，所述固定座(4)上設有同所述環形通風道連通的通氣口(3);所述通氣口(3)用于從被測環境之外向所述環形通風道內吹入氣體，所述氣體用于防止所述保護管(2)的測量段被氧化以及吹除所述保護管(2)表面的附著物。2.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述氣體為所述被測環境中存在的、能夠防止所述保護管(2)被氧化的凈化氣體或工藝氣體。3.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述保護管(2)的所述測量段的頂端延伸到所述陶瓷內套管(5)之外;所述陶瓷內套管(5)靠近所述測量段的頂端的一端延伸到所述金屬外套管(6)之外。4.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述接線頭(1)采用無縫的整體密封的形式，與所述保護管(2)之間的連接為密封連接。5.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述保護管(2)采用鉬合金制作。6.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述熱電極為雙支W-R絲。7.如權利要求1所述的熱電偶，其特征是:所述被測環境為高溫爐。
【專利摘要】本發明屬于測溫設備領域，具體涉及一種高溫專用熱電偶，包括內設有熱電極的保護管，保護管的一端設有用于連接信號線和熱電極的接線頭，另一端為深入被測環境中的測量段，兩端中間設有固定座，設置在測量段外圍的金屬外套管，其特征是：金屬外套管一端密封連接固定座，另一端為開口；測量段外圍包裹有陶瓷內套管；保護管與陶瓷內套管之間形成環形通風道，固定座上設有同環形通風道連通的通氣口，通氣口用于從被測環境之外向環形通風道內吹入氣體，氣體用于防止保護管的測量段被氧化以及吹除保護管表面的附著物。該熱電偶能夠準確、可靠、實時的測量出UO2燃料芯塊在高溫爐內燒結時的溫度以及溫度變化。
【IPC分類】G01K7/02
【公開號】CN105466590
【申請號】CN201610009059
【發明人】呂雷, 李順祥, 翟家海
【申請人】中國核電工程有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月7日