本发明专利技术公开了一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套,容纳在热电偶外层护套中以感测所述感测区域中的温度的铠装热电偶,还包括:弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态;金属锡,测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。本发明专利技术的构思是:针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时,采用热电偶外层护套对已有一层护套的铠装热电偶进行保护,为了改善响应时间和应对热膨胀,本发明专利技术设计了金属锡和弹性组件。
Insulated double sheathed thermocouple for continuous temperature measurement of high temperature liquid
【技术实现步骤摘要】
一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶
本专利技术涉及热电偶测温技术,具体涉及一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶。
技术介绍
本专利技术所述的高温测温是指1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态),现今,在热电偶测量技术中,一般常见的有单层热电偶和双护套热电偶结构,常见的单层热电偶一般用于低温测量(1000℃以下或单相状态测量)。常见的双层热电偶一般是利用外层套管与内部的热电偶套管的直接点式接触从而实现测量,但这种结构的响应时间慢。因此,在高温测温(1000℃以上)和凝固测温领域的测温手段较为有限,多采用非接触式温度传感器,如红外、超声波、激光等传感器;但这些测温方式不能测量高温液体的内部温度,不能反映高温液体凝固过程中的凝固前沿迁移、液相线和固相线温度。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶。一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套,容纳在热电偶外层护套中以感测所述感测区域中温度的铠装热电偶,还包括:弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态;金属锡,测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。本专利技术的构思是:针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时,采用热电偶外层护套对已有一层护套的铠装热电偶进行保护,由于热电偶外层护套会形成热屏障,同时,由于其应用环境的温度较为特殊,因此热电偶外层护套会出现严重的热膨胀,因此,为了改善响应时间和应对热膨胀,本专利技术设计了金属锡和弹性组件。弹性组件对铠装热电偶施加向下轴向推力致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套的底端内壁处于接触状态,在热电偶外层护套会出现严重的热膨胀导致铠装热电偶与热电偶外层护套分离时,也能自适应的推动铠装热电偶靠向热电偶外层护套的底端内壁,使得其二者始终处于接触状态,因此温度可以迅速导入铠装热电偶。为了改善热屏障,采用金属锡,该金属锡在高温时由固态转为液态,在高温测量时,其可以迅速转变为液态无缝的包覆铠装热电偶的底部,同时使得其铠装热电偶的底部能与热电偶外层护套形成大面积导接,能提高响应时间,同时由于其处于液态,其铠装热电偶向四周方向的热阻是相同的,因此其导热的均衡性相同。而常规克服热阻的方式有采用矿物油。但在1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时常规的矿物油会出现变质、挥发等情况,因此其并不能使用,反而会增大热阻,对响应时间造成延长。而本专利技术采用金属锡,其热量吸收量小、导热系数高,且在上述高温状态下依然能保持量不变始终处于其底部进行导热,从而降低响应时间。本专利技术属于温度测量的
,此装置可用于液态金属、熔盐、熔融氧化物等高温液体凝固过程中内部温度的连续测量,测温范围可达0~2200℃;此装置中设计的双护套结构克服了高温液体凝固测温领域的诸多困难,实现了内部接触式测温、凝固后的热电偶回收和较高的凝固测温灵敏度。基于以上技术构思,本专利技术开发了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,特别适用于0~2200℃范围内液态高温金属、熔盐、熔融氧化物的凝固过程测温。此装置能够插入高温液体中测量内部温度。优选的,所述铠装热电偶上部变径形成有台阶体,弹性组件顶压于台阶体。优选的,所述铠装热电偶上部装配有热电偶外套圈,弹性组件顶压于热电偶外套圈。优选的,所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧。优选的,本专利技术通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降温速率相适应的响应灵敏度。所述铠装热电偶包括:铠装热电偶护套,容纳在热电偶外层护套中,热电偶元件,容纳在铠装热电偶护套中以感测所述感测区域中的温度,绝缘层填充材料,容纳在铠装热电偶护套中以隔离热电偶元件于铠装热电偶护套;铠装热电偶护套的底端被构造成球壳结构,热电偶外层护套的底端被构造成球壳结构,铠装热电偶护套的底端与热电偶外层护套的底端的内壁处于内切相邻状态;热电偶元件的底端为热电偶测温端,所述金属锡的填充水平线高于热电偶测温端1-2mm或与热电偶测温端齐平。在上述技术方案中,由于常规技术采用的铠装热电偶护套的底端被构造成平底,热电偶外层护套的底端被构造成平底,二者之间采用凸起导接,这种设计的制造成本非常高,由于本专利技术需要测量凝固体内部温度,因此其深度一般较大,因此在其底端一体化的需要形成凸起较难实现。同时经研究发现,这种设计,会使得二者平面之形成较大的缝隙,且缝隙之间采用与套管材料不同的物质进行导热时,其热响应达不到理想状态。因此本专利技术采用球壳构造,因此二者在内切后的缝隙是逐渐过渡的,且整体缝隙能控制在很小的范围内,因此填充在套管间的导热材料无需很厚,这就导致热量可以快速进行导热。在本专利技术的上述球壳构造下,其缝隙最大可以被控制在1-2mm范围内,因此填充的金属锡的厚度能被有效控制。其响应时间可以控制在:0.5s内。同时,该构造可以使得热电偶元件的底端尽可能的下延展到热电偶外层护套球壳区域内,使得其热电偶元件的底端至热电偶外层护套球壳的正下顶点的距离H尽可能小,从而尽可能的使得响应时间越短。进一步的,优选的技术方案为:铠装热电偶采用钨铼热电偶和铂铑热电偶,由于钨铼热电偶和铂铑热电偶可用于高温测量,在选择与使用环境相适宜的铠装护套后可用于高温液体内部的凝固测温,但测温完成后镶嵌于凝固液体中无法取出,使得高温铠装热电偶无法重复利用。高温铠装热电偶由于耐温护套和耐温绝缘层材质的特殊性及制造工艺的高要求而造价不菲,这使得它在高温液体凝固测温中的一次性使用代价高昂。本专利技术采用可拆卸的双护套结构,使得凝固测温完成后只有外层护套留在凝固介质中,内部铠装高温热电偶可以回收再利用;为了实现对内部铠装热电偶的灵活拆卸,还包括:卡套式螺母,套设于热电偶外层护套上部;卡套螺头,具有大套孔和与大套孔连通的小导孔;大套孔套设于热电偶外层护套上部,小导孔套设于铠装热电偶上部;弹性组件定位于大套孔与小导孔之间的台阶面上;卡套式螺母螺纹套设于卡套螺头上。优选的,还包括:卡套密封箍环,被配置于热电偶外层护套上部外壁与卡套螺头的斜构造内壁之间。优选的,还包括:密封卡套顶部密封螺母,密封装配于卡套螺头的顶端;热电偶引出导线密封材料,容纳在密封卡套顶部密封螺母内;热电偶引出导线从铠装热电偶上部沿小导孔向上穿过热电偶引出导线密封材料后引出。优选的,还包括:所述氩气扫气口,被配置于卡套螺头、并于小导孔连通。本专利技术的效果在于:本专利技术开发了一种用于高温液体凝固过程连续测温的装置,用来实现液态高温金属、熔盐、熔融氧化物在凝固过程中内部的温度测量,同时具备:在凝固测温完成后,只将外层护套留在凝固液体中,回收内部铠装高温热电偶,通过更换外层护套实现再利用;通过调整双层护套厚度和护套间隙状态得到与凝固过程中降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套(7),容纳在热电偶外层护套(7)中以感测所述感测区域温度的铠装热电偶,其特征在于:还包括:/n弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套(7)的底端内壁处于接触状态;/n金属锡(5),测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套(7)的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,包括延伸到感测区域中的热电偶外层护套(7),容纳在热电偶外层护套(7)中以感测所述感测区域温度的铠装热电偶,其特征在于:还包括:
弹性组件,与铠装热电偶顶压配合并对铠装热电偶施加向下轴向推力,致使铠装热电偶的底端与热电偶外层护套(7)的底端内壁处于接触状态;
金属锡(5),测温时由固态相转变为液态相后填充在热电偶外层护套(7)的底端内壁与铠装热电偶的底端之间的构造缝隙中。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶上部变径形成有台阶体,弹性组件顶压于台阶体。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶上部装配有热电偶外套圈(11),弹性组件顶压于热电偶外套圈(11)。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述弹性组件为预紧力螺旋弹簧(10)。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于高温液体连续测温的绝缘式双护套热电偶,其特征在于,
所述铠装热电偶包括:
铠装热电偶护套(3),容纳在热电偶外层护套(7)中,
热电偶元件(1),容纳在铠装热电偶护套(3)中以感测所述感测区域中的温度,
绝缘层填充材料(2),容纳在铠装热电偶护套(3)中以隔离热电偶元件(1)于铠装热电偶护套(3);
铠装热电偶护套(3)的底端被构造成球壳结构,热...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨生兴,宫厚军,昝元锋,李勇,卓文彬,李朋洲,
申请(专利权)人:中国核动力研究设计院,
类型:发明
国别省市:四川;51
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