石英管套隔離密封長壽命熱電偶的製作方法

2023-04-28 02:35:16 1

專利名稱：石英管套隔離密封長壽命熱電偶的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱電偶技術，特別是石英管套隔離密封長壽命熱電偶。
背景技術：
熱電偶在工業生產和科學研究等領域中已成為應用最廣泛的感溫元件。在高溫測溫過程中，熱電偶保護套管發揮著重要作用。套管材料性能影響熱電偶長期穩定性、使用壽命等各項性能指標，特別是在高溫下工作的熱電偶，對其材料有更高的要求。例如鋼水連續測溫時，熱電偶保護套管不但要承受高溫，還要受到熾熱鋼水的腐蝕和衝擊。而在循環流化床鍋爐中測溫時，不但有高溫氧化和高溫腐蝕，特別是氫氣，還有其它流動性物質高溫衝蝕磨損。通常製作高溫條件下應用的熱電偶保護套管，其材料除具備普通熱電偶要求的氣密性、機械強度、穩定性和導熱性外,還要求 (I)耐高溫在熱電偶溫度測量上限使用，不產生變質和變形，在高溫下抗氧化性能好；(2)熱強性在熱電偶使用溫度下不軟化；(3)耐蝕性當熱電偶保護套管必須浸入熔融金屬、玻璃、熔鹽及腐蝕性氣體中時，應具有對這些介質的耐蝕性；(4) 一定的耐溫劇變的性能，抗熱震的綜合性能，熱導高，熱膨脹係數小；目前用於高溫保護套管材料主要有如下幾大類(I)金屬材料金屬材料的特點是機械強度高、韌性好、抗渣性好；但耐高溫性卻不夠良好，易受到腐蝕。常用的金屬保護套管材料有Gr25Ni20、Gr28、GH3039鎳基高溫合金鋼。⑵非金屬材料常用的非金屬材料有碳化矽、氮化矽、高鋁、剛玉、氧化鎂、二氧化鑰、氧化鋯、氧化被、石墨等；這些材料的特點是耐高溫、抗氧化，但不抗衝擊，比較脆，易碎，導熱性不理想，熱響應敏感性差，它們各自存在一定的缺陷。現有的熱電偶常見問題主要有如下幾個方面常見問題表現為鉬銠絲斷，鉬銠絲斷的主要原因是腐蝕氣體進入偶芯產生腐蝕損壞，熱震效應也是造成鉬銠絲斷絲原因之其次是，熱震效應而造成，熱電偶絲在高溫下會變軟下垂，在流體的衝刷下熱電偶會有不同程度的震動，鉬銠絲和剛玉管摩擦容易斷絲，有些改進的熱電偶，鉬銠絲懸露部會做填充處理，可以起到延長熱電偶使用壽命的作用。現有的熱電偶使用過程中即使套管沒有損壞的情況下，熱電偶剛玉保護管內側也會出現結晶物，這些結晶物附著鉬銠絲表面，使鉬銠絲表面粗糙直徑並且變細，隨著表面粗糙的進展必然造成斷絲，其原因一是套管質量不好，透入氣氛含有雜質較多；二是剛玉保護管含有鋁的成份，在高溫下與其它雜質氣體混合產生氧化物腐蝕鉬銠絲。熱電偶的鉬銠絲焊點在溫度變化的縮脹中極易疲勞而斷裂，這是透入的氣氛分子侵入鉬銠絲焊點的微小間隙造成，有效抑制氣氛透入剛玉芯管，減少或避免這種侵入能使熱電偶的壽命得到延長。隨著科技進步許多新材料科學需要在高溫環境下完成，高溫環境下的腐蝕磨損給熱電偶測溫帶來了困難，隨著現代工業的不斷進步，工業環境也變得越來越惡劣，熱電偶技術要求越來越高，對熱電偶產品要求不斷地改進工藝、應用新技術、新材料，從而全面提高熱電偶的高溫特性性能
發明內容

本發明是要提供一種針對氣氛腐蝕、熱震損壞問題改進密封性和抑制熱震效應的石英管套隔離密封長壽命熱電偶。實現本發明的技術方案鉬銠絲穿過軸向多孔剛玉芯管，軸向多孔剛玉芯管的孔間壁將鉬銠絲分隔絕緣，為了隔離高溫氣氛進入軸向多孔剛玉芯管，避免氣氛中雜質對鉬銠絲的腐蝕，軸向多孔剛玉芯管外徑套入石英管套，石英管套隔離了通過外套管二氧化矽套的氫氣或其它腐蝕性雜質，為了克服高溫的熱震現象對軸向多孔剛玉芯管和鉬銠絲的損壞作用，在軸向多孔剛玉芯管與石英管套之間設定一定的間隙，在該間隙中填充鈦酸鋁微粉，這些鈦酸鋁微粉通過高溫燒結成鈦酸鋁內填層，鈦酸鋁內填層消除了軸向多孔剛玉芯管的自由間隙，起到減輕或消除熱震效應對軸向軸向多孔剛玉芯管和鉬銠絲的損壞作用，石英管套的外徑套入二氧化矽套，二氧化矽套與測溫物體接觸，為了進一步克服高溫的熱震現象對石英管套損壞，在石英管套與二氧化矽套之間設定一定的間隙，在該間隙中填充鈦酸鋁微粉，這些鈦酸鋁微粉通過高溫燒結成鈦酸鋁外填層，鈦酸鋁外填層消除了石英管套在二氧化矽套內自由間隙，鈦酸鋁外填層起到減輕或消除石英管套熱震效應，對石英管套起到保護作用，二氧化矽套口端與鎳鈦合金套或Gr25Ni20、Gr28、GH3039鎳基高溫合金鋼套密封連接，鎳鈦合金套與密封埠連接，密封埠內安裝鉬銠絲接點固定板，鉬銠絲連接在鉬銠絲接點固定板，密封埠與防塵防潮接線盒連接安裝，鉬銠絲的電阻信號通過密封埠從防塵防潮接線盒接出，連接信號處理系統。鈦酸鋁可廣泛應用於高溫、熱震、腐蝕等條件苛刻的環境中，鈦酸鋁分子式為AL2TIO5分子量為154. 88，屬斜方晶系板鈦礦型結晶，具有高熔點(1860°C )低膨脹係數的特點，尤其適應在高溫耐高溫、抗熱震的場所，鈦酸鋁的低膨脹係數是其晶粒各向異性膨脹和收縮，它具有與許多種金屬(特別是有色金屬)熔體及玻璃熔液不潤溼的特性。石英為無機礦物，主要成分是二氧化矽(SiO2),石英材料具有氣密性好、抗腐蝕性、耐熱震特性優良的高溫材料。通過石英管套隔離高溫環境的氣氛雜質對鉬銠絲的腐蝕，同時針對熱震效應採取鈦酸鋁填層減輕熱震效應對鉬銠絲的損壞，使熱電偶耐用性顯著提高。本發明的積極意義，本發明針對鉬銠絲斷的主要原因是高溫氣氛進入偶芯，其腐蝕性雜質對鉬銠絲產生腐蝕損壞；其次是，熱震效應，鉬銠絲在高溫下會變軟下垂，在流體的衝刷下熱電偶的偶芯會有不同程度的震動，這種震動造成鉬銠絲和剛玉管摩擦容易斷絲等問題，通過石英管套隔離高溫環境的氣氛雜質對鉬銠絲的腐蝕，同時針對熱震效應採取鈦酸鋁填層減輕熱震效應對鉬銠絲的損壞，使石英管套隔離密封長壽命熱電偶與現有的熱電偶相比可以降低熱工設備的使用成本。


圖I是本發明鈦酸鋁填層增強熱電偶結構示意圖；圖I中，鉬銠絲I、軸向多孔剛玉芯管2、石英管套3、鈦酸鋁內填層4a、鈦酸鋁外填層4b、二氧化矽套5、鎳鈦合金套6、密封埠 7、鉬銠絲接點固定板8、防塵防潮接線盒9 ；
具體實施例鉬銠絲I穿過軸向多孔剛玉芯管2、鉬銠絲I由軸向多孔剛玉芯管2的孔間壁分隔 絕緣，軸向多孔剛玉芯管2外徑套入石英管套3，石英管套3隔離了通過二氧化矽套5的氫氣或其它腐蝕性雜質，為了克服高溫的熱震現象對軸向多孔剛玉芯管2和鉬銠絲I的損壞作用，在軸向多孔剛玉芯管2與石英管套3之間設定一定的間隙，在該間隙中填充鈦酸鋁微粉，這些鈦酸鋁微粉通過高溫燒結成鈦酸鋁內填層4a，鈦酸鋁內填層4a起到減輕或消除熱震效應對軸向多孔剛玉芯管2和鉬銠絲I的損壞作用，石英管套3的外徑套入二氧化矽套5，為了進一步克服高溫的熱震現象對石英管套3損壞，在石英管套3與二氧化矽套5之間設定一定的間隙，在該間隙中填充鈦酸鋁微粉，這些鈦酸鋁微粉通過高溫燒結成鈦酸鋁外填層4b，鈦酸鋁外填層4b起到減輕或消除熱震效應對石英管套3的損壞作用，二氧化矽套5 口端與鎳鈦合金套6密封連接，鎳鈦合金套6與密封埠 7連接，密封埠 7內安裝鉬銠絲接點固定板8，鉬銠絲I連接在鉬銠絲接點固定板8，密封埠 7與防塵防潮接線盒9連接安裝，鉬銠絲I的電阻信號通過密封埠 7從防塵防潮接線盒9接出連接信號處理系統。
權利要求
1.一種石英管套隔離密封長壽命熱電偶，由鉬銠絲(I)穿過軸向多孔剛玉芯管(2)安裝、軸向多孔剛玉芯管(2)外徑套入石英管套(3)，軸向多孔剛玉芯管(2)與石英管套(3)之間填裝鈦酸鋁內填層(4a)，石英管套(3)的外徑套入二氧化矽套(5)，石英管套(3)與二氧化矽套(5)之間填裝鈦酸鋁外填層(4b)，二氧化矽套5 口端與鎳鈦合金套(6)密封連接，鎳鈦合金套(6)與密封埠(7)連接，密封埠(7)內安裝鉬銠絲接點固定板(8)，鉬銠絲(I)連接在鉬銠絲接點固定板(8)，密封埠(7)與防塵防潮接線盒(9)連接安裝組成，其特徵是石英管套(3)外徑側安裝二氧化矽套(5)，石英管套(3)內徑側安裝軸向多孔剛玉芯管⑵。
2.按權利要求I所述的石英管套隔離密封長壽命熱電偶，其特徵是，多孔剛玉芯管(2)與石英管套(3)之間有鈦酸鋁內填層(4a)，石英管套(3)與二氧化矽套(5)之間有鈦酸鋁外填層(4b)。
全文摘要
本發明公開了一種石英管套隔離密封長壽命熱電偶，主要由由鉑銠絲、軸向多孔剛玉芯管、石英管套，鈦酸鋁內填層，二氧化矽套，鎳鈦合金套鎳鈦合金套防塵防潮接線盒組成，針對鉑銠絲斷的主要原因是高溫氣氛進入偶芯，其腐蝕性雜質對鉑銠絲產生腐蝕損壞，熱震效應造成鉑銠絲和剛玉管摩擦容易斷絲等問題，通過石英管套隔離高溫環境的氣氛雜質對鉑銠絲的腐蝕，同時針對熱震效應採取鈦酸鋁填層減輕熱震效應對鉑銠絲的損壞，使石英管套隔離密封長壽命熱電偶與現有的熱電偶相比，可以降低熱工設備的使用成本。
文檔編號G01K1/10GK102889941SQ201110212978
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月17日 優先權日2011年7月17日
發明者鄧梁 申請人:趙寬, 鄧梁