鍍膜式兩維表面溫度探針的製作方法

2023-10-10 18:54:39 2

專利名稱：鍍膜式兩維表面溫度探針的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於表面溫度測量特別是內表面溫度測量的兩維表面溫度探針，屬於熱工測量與儀表技術領域。
表面溫度測量是工程上大量存在的問題，例如冷、熱流體(液體、氣體、氣液和氣固混和物等)流過的管道，氣缸和容器，以及各種加熱表面都需要測量壁溫度，特別是內表面溫度。目前測量表面溫度通常採用兩種方法，一是開槽法，即在表面上銑一小槽，埋入熱電偶，再用填料填平，這種方法不僅破壞了壁面結構，而且由於熱電偶結點不在表面上，從而引起較大的測溫誤差，工程上使用也不方便；第二種方法是利用焊接技術將熱電偶直接焊接在表面上或用機械方式貼緊在表面上，但該方法使用麻煩，且接點容易脫落，熱電偶結點與引線會引起流場的幹擾，帶來較大的誤差。國外生產的二維表面熱電偶雖然很靈敏，但由於對端面未進行處理，因而結點不能保持良好的持久接觸，只適用於實驗室，在工程使用中會經常失效，且不易修復，特別是不適用於流體中含有固體顆粒的場合。
本實用新型的目的在於針對現有技術中的不足，提供一種適用於各種流體場合，對流場無任何破壞可長期使用的高精度表面溫度測量探針。
本實用新型採用組裝式方案構成兩維表面溫度探針，由熱電偶、絕緣片、壓片和探針管組成，其特點在於熱電偶兩極分別加工成很薄的薄膜(1)，用絕緣片(2)隔開後，再同壓片(3)一起裝入預製的溫度探針管(4)中，然後在包含薄膜(1)的探針端面鍍上與被測壁面材料相間的金屬塗層(5)，以形成兩維熱電偶結點。探針端面可加工成與壁面有相同的曲率，熱電偶引線從探針管(4)的尾部引出，壓片和探針管材料也與被測壁面材料相同，組裝好的表面溫度探針可用機械方法裝入被測壁面，與被測壁面如同構成一體。
本實用新型由於採用很薄的薄膜為測量元件，對壁面的破壞極小，故對壁內的溫度場幹擾可忽略。由於薄膜式結點的熱慣性小、靈敏度高，它可反映瞬態溫度的劇烈變化，動態響應時間不超過5毫秒，探針的輸出訊號即可反映被測表面的瞬態真實溫度，探針測溫基本誤差在300℃以下，為±0.4℃，大於300℃為±1℃。它不僅具有測量溫度範圍寬(4.2～1273k)、壓力範圍大、可靠性高、可長期安全使用等優點，而且可以形成各種系列產品，與管道、容器直接組裝。鍍膜後使熱電偶結點的強度高，所以特別適用於有固體顆粒、液滴等對壁面衝擊的場合。除了主要用於內壁溫度測量外，該類熱電偶也可以用來測量外壁面溫度及流體溫度。
附圖
是本實用新型的結構示意圖。
本實用新型可採取如下方案實施將兩個熱電偶絲端部碾壓成一定厚度、寬度和長度的薄膜(1)，其厚度範圍為0.01～0.03mm例如0.025mm×5mm×15mm，可選用優質雲母片作為絕緣片(2)，將兩個熱電偶薄膜隔開，雲母片厚度可以為0.01mm，壓片(3)可做成半圓錐形，按附圖所示嵌入探針管(4)中，探針管外徑可取6mm，熱電偶與壓片之間也採用同樣厚度的材料絕緣，探針管的長度根據實際需要決定。壓片嵌入後，端部可加工成與被測壁面具有相同的曲率，然後利用真空鍍膜技術，在端部鍍上厚度為2～5微米的金屬塗層(5)，形成兩維熱電偶結點。使用時，可採用各種機械方法裝入被測壁面，外側密封固定，使探針端面與被測表面完全一致，以實現內表面溫度的準確測量，也可以由工廠直接生產各種規格的裝有這種測溫探針的標準管接件，與管道連接使用。當直接插入流體中時，也可以用來測量流體的溫度。
權利要求1.一種用於測量表面溫度的兩維表面溫度探針，由熱電偶、絕緣片、壓片和探針管組成，其特徵在於熱電偶兩極分別加工成很薄的薄膜(1)，用絕緣片(2)隔開後，再同壓片(3)一起裝入預製的溫度探針管(4)中，然後在包含薄膜(1)的探針端面鍍上與被測壁面材料相同的金屬塗層(5)，形成兩維熱電偶結點，熱電偶引線從探針管(4)的尾部引出。
2.根據權利要求1所述的兩維表面溫度探針，其特徵在於探針端面可加工成與被測壁面有相同的曲率，壓片和探針管的材料採用與被測壁面相同的材料。
3.根據權利要求1所述的兩維表面溫度探針，其特徵在於組裝好的表面溫度探針可用機械方法裝入被測壁面，與被測壁面如同構成一體。
4.根據權利要求1、2或3所述的兩維表面溫度探針，其特徵在於薄膜(1)的厚度範圍為0.01～0.03mm，絕緣片(2)可採用厚度為0.01mm的優質雲母片，壓片(3)可做成半圓錐形，探針管(4)的外徑可為6mm，金屬塗層(5)的厚度為2～5微米。
專利摘要鍍膜式兩維表面溫度探針是一種用於測量表面溫度的探針，由熱電偶、絕緣片、壓片和探針管組裝而成，其特點在於熱電偶兩極分別加工成薄膜，用絕緣片隔開後再在端部鍍上金屬塗層，形成兩維熱電偶結點。組裝好的探針可用機械方法裝入被測壁面，對壁內溫度場幹擾極小，測量靈敏度高，動態響應時間短，測量溫度範圍寬，可長期安全使用，特別適用於有固體顆粒，液滴等對壁面衝擊的場合。
文檔編號G01K7/02GK2044067SQ8821948
公開日1989年9月6日 申請日期1988年12月14日 優先權日1988年12月14日
發明者施明恆, 白天池 申請人:東南大學