专利名称：一种热电偶用保护管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热电偶用保护管，尤其涉及一种适用于在测量管道内高 温高速流动的介质的温度时，提高耐磨热电偶使用寿命的热电偶用保护管， 同时，本发明还涉及了一种该保护管的制备方法。
背景技术：
所谓耐磨热电偶，也就是热电偶保护管采用耐磨合金技术或结构陶瓷技 术，提高热电偶保护管的耐磨性，从而提高热电偶的使用寿命，这样具有特 殊材料保护管的热电偶就叫耐磨热电偶。
一般情况下，结构陶瓷套管的使用
寿命是耐磨合金套管的2—3倍，具体使用寿命要根据实际生产情况而定，以 火力发电厂一次风为例，结构陶瓷套管的使用寿命可达到1年左右。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路，当两 端存在温度差时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电势——温差 电势。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度 较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与
温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在ox:时的条件下
得到的，不同的热电偶具有不同的分度表，常用有K型、T型、J型、N型、S 型、E型分度号。在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接 点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入 回路中的影响。因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势 后，即可知道被测介质的温度。
在工业生产中，有时需要测量管道内高温高速流动介质的温度，需用热 电偶来测量其温度。但长期以来，不管是用普通热电偶还是用耐磨热电偶， 磨损问题都得不到有效的解决，只有被动地更换。 一方面提高了企业的生产 成本，另一方面更换热电偶是被动行为，还给企业的安全生产带来了一定的 隐患，也不利于工作人员工作的统筹安排。现在市场上有各种各样的耐磨热电偶，同时也有各种各样的耐磨热电偶的发明，但目前还没有对耐磨热电偶 的磨损进行检测保护的装置。
不管是何种耐磨热电偶，在实际生产过程中一旦热电偶保护管磨坏或是 腐蚀，热电偶芯也就损坏，整支热电偶也随之损坏，只有更换一支新的热电 偶，这样就大大提高了成本。如果从安全生产角度来考虑，可能损失会更大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热电偶用保护管，以便于对热电 偶用保护管的磨损情况进行检测，在磨损程度到预定位置时便于进行预警提 示。
本发明的目的还在于提供一种热电偶保护管的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种热电偶用保护管，结 构要点在于在热电偶用保护管的管壁内的设定壁厚处，埋设有导线，导线的 进线端和出线端均从开口 一端出线。
所述的导线螺旋设置，设置圈数为至少一圈。
所述的导线在轴线方向以单根双线设置。
所述的导线分为两段， 一段轴向设置在一侧壁内，另一端设置在另一侧 壁内，均以单根双线设置，两端的进线端和出线端均从开口一端出线。 所述的导线由 一侧内壁通过保护管底部绕至另 一侧内壁。
同时，本发明的技术方案还采用了一种热电偶保护管的制备方法，包括 以下步骤先分别制作好热电偶保护管内、外层，然后将成形的线圈用胶固 牢在热电偶保护管内层上，再整体放入保护管外层内，这样热电偶保护这内、 外层之间有一定的间隙，此间隙用相应的结构陶瓷粉浆填充，最后将热电偶 保护管整体煅烧，使内外层成为一体。
所述的煅烧温度为400°C—700°C。
由于在热电偶用保护管的管壁内的设定壁厚处埋设有导线，导线的进线 端和出线端从开口一端出线，使得在热电偶用保护管的管壁被磨损到设定位 置，热电偶用保护管的管壁被磨透之前、热电偶将要但还没有磨损损坏时， 导线被磨断，配套的检测电路能够提前检测出来，提高热电偶保护管磨损的 预见性，及时提醒人员进行处理；当热电偶磨损信号出现时，只是提醒人员热电偶将要磨损损坏，实际上热电偶并没损坏，工作仍很正常，所以只需更
换热电偶保护管，不用更换整支热电偶，这样可以大大降低了成本；另一方
面，工作人员得到提示信号时，根据生产的实际情况，可以暂时不用更换新
的热电偶保护管，可以将热电偶螺栓再旋进半周，即旋转18(T ，使热电偶保 护管磨损面(即迎风面)变为背面(即未磨损面)，背面变为迎风面，从而可 以保证热电偶的正常运行，此时，如果使用两侧都带有导线的保护管，还可 以利用另一根完好的导线继续起到监测作用。本发明所具有的优点是生产成 本低，使用寿命长，提高安全生产安全系数，减轻工作人员的劳动量。
图l为本发明的结构示意图2为本发明的一种实施方式的结构示意图3为图2的A—A剖视图4为图2的B向视图5为本发明的另一种实施方式的结构示意图； 图6为图5的C一C剖视图； 图7为本发明的第四种实施方式的结构示意图； 图8为发明的检测电路的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 (-)材料
材料可采用结构陶瓷氮化硅(Si3N4)材料。
结构陶瓷具用耐高温、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、抗氧化，耐烧蚀、高温
下蠕变小等优异性能。结构陶瓷按化学组成可分为氧化物(A1203、 Mg0、 Zr02 等)陶瓷、氮化物(Si3N4、 A1N等)陶瓷、碳化物(SiC、 B4C等)。利用氮化 硅(Si3N4)材料的耐热性、化学稳定性、耐熔金属腐蚀的性能，在冶金工业 方面用作铸造器皿、燃烧舟、坩埚、蒸发皿和热电偶保护管等。氮化硅的强 度很高，硬度也很高，是世界上最坚硬的物质之一，它的耐温性较好，强度 可维持到1200° C高温而不下降， 一直到1900° C才会分解，而且它具有惊 人的耐化学腐蚀性能，同时又是一种高性能的电绝缘材料。采用微波烧成工艺生产的各种氮化硅陶瓷制品总体性能达到国际先进水平。 (二)热电偶保护管的形状
耐磨热电偶保护管的直径及长度可以根据实际情况而定，常用的耐磨热 电偶保护管的形状及尺寸见图1。图中，本发明的一种热电偶用保护管，结构 要点在于在现有的热电偶用保护管1的管壁内的设定壁厚处，埋设有螺旋导 线2，螺旋导线圈数为至少一圈。考虑到线圈的热胀性，可以选用铜线4>0.1
一0.5，线圈匝密度0.5匝_2匝/厘米。导线的进线端和出线端3从开口一端 出线。螺旋导线2为在距耐磨热电偶保护管内壁面0. 3mm—lmm处的单根双线 匝间不接触的线圈。 实施例2
如图2、图3、图4所示，与实施例1的区别在于导线在轴线方向设置， 功能段4设置在设定壁厚处，在导线对应位置的外壁面上设置有导线位置标
志o
实施例3
如图5、图6所示，与实施例2的区别在于所述的导线分为两段， 一段5 轴向设置在一侧壁6内，另一段7设置在另一侧壁8内，两导线的进线端和 出线端均从开口一端出线。在导线对应位置的外壁面上设置有导线位置标志。
实施例4
如图7所示，本实施例中的导线9由一侧内壁通过保护管1底部绕至另 一侧内壁。
具体使用过程中，导线进、出线端与保护装置电路图的联接如图8所示 导线的两个出线端分别接在电路图的Ui及+Vdd端，不分极性。 此电路图是典型的CMOS反相器带一个激光二极管负载。
① 当Ui二0V时，VN截止，VP导通。输出电压Uo二V。d二3V。 B卩线圈为 断路状态，Ui=0V，这时热电偶保护管将要磨损损坏，此时线圈己经磨断。如 图8b状态。
② 当Ui二3V时，VN导通，VP截止。输出电压Uo二0V。即线圈为通路 状态，Ui = 3V，热电偶保护管处于完好状态。如图8c状态。 '
③ 电路中电阻Ri为限流电阻，电阻R2和电容C构成阻容保护，它们共同起到保护激光二极管LD的作用。
④在CMOS反相器电路中输入端的电流约等于零，线圈只起到通路作用， 而没有电流，所以也不会产生磁场，也就不会影响热电偶的测温信号。
CMOS反相器的特点
在状态A情况下，对于处于静态的CMOS反相器，则由于反向漏电流所造 成静态功耗的典型值为1 2nW (lnW=10—9W)。静态功耗约等于零，所以供电电 源在上述c状态情况下，可以维持很长时间。
图1所示保护管与检测电路连接后，当工作人员得到红色激光二极管所 发射的红色光柱提示信号时，根据生产的实际情况，可以暂时不用更换新的 热电偶保护管，只用将热电偶螺栓再旋进半周，即旋转1S0。，使热电偶保护 管磨损面(即迎风面)变为背面(即未磨损面)，背面变为迎风面，从而可以 保证热电偶的正常运行，但此次不能检测到热电偶保护管再次磨损的信号， 应根据生产的实际情况，凭实践经验提前一段时间进行更换热电偶保护管。 这样从另一个角度来说相当于启用了一支备用热电偶。
热电偶保护管的制备方法具体为首先分别制作好热电偶保护管内、外 层，然后将成形的线圈用胶固牢在热电偶保护管内层上，再整体放入保护管 外层内，这样热电偶保护这内、外层之间有一定的间隙，此间隙用相应的结 构陶瓷粉浆填充，最后将热电偶保护管整体煅烧40(TC—70(TC，本实施例优 选为50(TC，使内外层成为一体。
权利要求
1、一种热电偶用保护管，其特征在于，在热电偶用保护管的管壁内的设定壁厚处，埋设有导线，导线的进线端和出线端从开口一端出线。
2、 根据权利要求l所述的热电偶用保护管，其特征在于，所述的导线螺 旋设置，设置圈数为至少一圈。
3、 根据权利要求l所述的热电偶用保护管，其特征在于，所述的导线在 轴线方向以单根双线设置。
4、 根据权利要求l所述的热电偶用保护管，其特征在于，所述的导线分 为两段， 一段轴向设置在一侧壁内，另一段设置在另一侧壁内，均以单根双 线设置，两段的进线端和出线端均从开口一端出线。
5、 根据权利要求l所述的热电偶用保护管，其特征在于所述的导线由 一侧内壁通过保护管底部绕至另 一侧内壁。
6、 一种制备如权利要求l所述热电偶用保护管的方法，其特征在于包 括以下步骤先分别制作好热电偶保护管内、外层，然后将成形的线圈用胶 固牢在热电偶保护管内层上，再整体放入保护管外层内，这样热电偶保护这 内、外层之间有一定的间隙，此间隙用相应的结构陶瓷粉浆填充，最后将热 电偶保护管整体煅烧，使内外层成为一体。
7、 根据权利要求6所述的热电偶用保护管制备方法，其特征在于所述的煅烧温度为400°C—700°C。
全文摘要
本发明涉及一种热电偶用保护管及其制备方法，在热电偶用保护管的管壁内的设定壁厚处，埋设有导线，导线的进线端和出线端从开口一端出线。由于在热电偶用保护管的管壁内的设定壁厚处埋设有导线，导线的进线端和出线端从开口一端出线，使得在热电偶用保护管的管壁被磨损到设定位置，热电偶用保护管的管壁被磨透之前、热电偶将要但还没有磨损损坏时，导线被磨断，配套的检测电路能够提前检测出来，提高热电偶保护管磨损的预见性，及时提醒人员进行处理。
文档编号G01K7/02GK101576417SQ200810160979
公开日2009年11月11日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年5月9日
发明者张伟风, 陈红举 申请人:河南大学