专利名称：石英管套隔离密封长寿命热电偶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电偶技术，特别是石英管套隔离密封长寿命热电偶。
背景技术：
热电偶在工业生产和科学研究等领域中已成为应用最广泛的感温元件。在高温测温过程中，热电偶保护套管发挥着重要作用。套管材料性能影响热电偶长期稳定性、使用寿命等各项性能指标，特别是在高温下工作的热电偶，对其材料有更高的要求。例如钢水连续测温时，热电偶保护套管不但要承受高温，还要受到炽热钢水的腐蚀和冲击。而在循环流化床锅炉中测温时，不但有高温氧化和高温腐蚀，特别是氢气，还有其它流动性物质高温冲蚀磨损。通常制作高温条件下应用的热电偶保护套管，其材料除具备普通热电偶要求的气密性、机械强度、稳定性和导热性外，还要求(1)耐高温在热电偶温度测量上限使用，不产生变质和变形，在高温下抗氧化性能好；(2)热强性在热电偶使用温度下不软化；(3)耐蚀性当热电偶保护套管必须浸入熔融金属、玻璃、熔盐及腐蚀性气体中时，应具有对这些介质的耐蚀性；(4) 一定的耐温剧变的性能，抗热震的综合性能，热导高，热膨胀系数小；目前用于高温保护套管材料主要有如下几大类(1)金属材料金属材料的特点是机械强度高、韧性好、抗渣性好；但耐高温性却不够良好，易受到腐蚀。常用的金属保护套管材料有Gr25Ni20、Grf8、GH3039镍基高温合金钢。(2)非金属材料常用的非金属材料有碳化硅、氮化硅、高铝、刚玉、氧化镁、二氧化钼、氧化锆、氧化铍、石墨等；这些材料的特点是耐高温、抗氧化，但不抗冲击，比较脆，易碎，导热性不理想，热响应敏感性差，它们各自存在一定的缺陷。现有的热电偶常见问题主要有如下几个方面常见问题表现为钼铑丝断，钼铑丝断的主要原因是腐蚀气体进入偶芯产生腐蚀损坏，热震效应也是造成钼铑丝断丝原因之一；其次是，热震效应而造成，热电偶丝在高温下会变软下垂，在流体的冲刷下热电偶会有不同程度的震动，钼铑丝和刚玉管摩擦容易断丝，有些改进的热电偶，钼铑丝悬露部会做填充处理，可以起到延长热电偶使用寿命的作用。现有的热电偶使用过程中即使套管没有损坏的情况下，热电偶刚玉保护管内侧也会出现结晶物，这些结晶物附着钼铑丝表面，使钼铑丝表面粗糙直径并且变细，随着表面粗
3糙的进展必然造成断丝，其原因一是套管质量不好，透入气氛含有杂质较多；二是刚玉保护管含有铝的成份，在高温下与其它杂质气体混合产生氧化物腐蚀钼铑丝。热电偶的钼铑丝焊点在温度变化的缩胀中极易疲劳而断裂，这是透入的气氛分子侵入钼铑丝焊点的微小间隙造成，有效抑制气氛透入刚玉芯管，减少或避免这种侵入能使热电偶的寿命得到延长。随着科技进步许多新材料科学需要在高温环境下完成，高温环境下的腐蚀磨损给热电偶测温带来了困难，随着现代工业的不断进步，工业环境也变得越来越恶劣，热电偶技术要求越来越高，对热电偶产品要求不断地改进工艺、应用新技术、新材料，从而全面提高热电偶的高温特性性能。
发明内容本发明是要提供一种针对气氛腐蚀、热震损坏问题改进密封性和抑制热震效应的石英管套隔离密封长寿命热电偶。实现本发明的技术方案钼铑丝穿过轴向多孔刚玉芯管，轴向多孔刚玉芯管的孔间壁将钼铑丝分隔绝缘， 为了隔离高温气氛进入轴向多孔刚玉芯管，避免气氛中杂质对钼铑丝的腐蚀，轴向多孔刚玉芯管外径套入石英管套，石英管套隔离了通过外套管二氧化硅套的氢气或其它腐蚀性杂质，为了克服高温的热震现象对轴向多孔刚玉芯管和钼铑丝的损坏作用，在轴向多孔刚玉芯管与石英管套之间设定一定的间隙，在该间隙中填充钛酸铝微粉，这些钛酸铝微粉通过高温烧结成钛酸铝内填层，钛酸铝内填层消除了轴向多孔刚玉芯管的自由间隙，起到减轻或消除热震效应对轴向轴向多孔刚玉芯管和钼铑丝的损坏作用，石英管套的外径套入二氧化硅套，二氧化硅套与测温物体接触，为了进一步克服高温的热震现象对石英管套损坏，在石英管套与二氧化硅套之间设定一定的间隙，在该间隙中填充钛酸铝微粉，这些钛酸铝微粉通过高温烧结成钛酸铝外填层，钛酸铝外填层消除了石英管套在二氧化硅套内自由间隙，钛酸铝外填层起到减轻或消除石英管套热震效应，对石英管套起到保护作用，二氧化硅套口端与镍钛合金套或Gr25Ni20、Gr28, GH3039镍基高温合金钢套密封连接，镍钛合金套与密封端口连接，密封端口内安装钼铑丝接点固定板，钼铑丝连接在钼铑丝接点固定板，密封端口与防尘防潮接线盒连接安装，钼铑丝的电阻信号通过密封端口从防尘防潮接线盒接出，连接信号处理系统。钛酸铝可广泛应用于高温、热震、腐蚀等条件苛刻的环境中，钛酸铝分子式为 AL2TIO5分子量为1 . 88，属斜方晶系板钛矿型结晶，具有高熔点(1860°C )低膨胀系数的特点，尤其适应在高温耐高温、抗热震的场所，钛酸铝的低膨胀系数是其晶粒各向异性膨胀和收缩，它具有与许多种金属(特别是有色金属)熔体及玻璃熔液不润湿的特性。石英为无机矿物，主要成分是二氧化硅(SiO2)，石英材料具有气密性好、抗腐蚀性、耐热震特性优良的高温材料。通过石英管套隔离高温环境的气氛杂质对钼铑丝的腐蚀，同时针对热震效应采取钛酸铝填层减轻热震效应对钼铑丝的损坏，使热电偶耐用性显著提高。本发明的积极意义，本发明针对钼铑丝断的主要原因是高温气氛进入偶芯，其腐蚀性杂质对钼铑丝产生腐蚀损坏；其次是，热震效应，钼铑丝在高温下会变软下垂，在流体的冲刷下热电偶的偶芯会有不同程度的震动，这种震动造成钼铑丝和刚玉管摩擦容易断丝等问题，通过石英管套隔离高温环境的气氛杂质对钼铑丝的腐蚀，同时针对热震效应采取钛酸铝填层减轻热震效应对钼铑丝的损坏，使石英管套隔离密封长寿命热电偶与现有的热电偶相比可以降低热工设备的使用成本。
图1是本发明钛酸铝填层增强热电偶结构示意图；图1中，钼铑丝1、轴向多孔刚玉芯管2、石英管套3、钛酸铝内填层如、钛酸铝外填层4b、二氧化硅套5、镍钛合金套6、密封端口 7、钼铑丝接点固定板8、防尘防潮接线盒9 ；
具体实施例钼铑丝1穿过轴向多孔刚玉芯管2、钼铑丝1由轴向多孔刚玉芯管2的孔间壁分隔绝缘，轴向多孔刚玉芯管2外径套入石英管套3，石英管套3隔离了通过二氧化硅套5的氢气或其它腐蚀性杂质，为了克服高温的热震现象对轴向多孔刚玉芯管2和钼铑丝1的损坏作用，在轴向多孔刚玉芯管2与石英管套3之间设定一定的间隙，在该间隙中填充钛酸铝微粉，这些钛酸铝微粉通过高温烧结成钛酸铝内填层如，钛酸铝内填层如起到减轻或消除热震效应对轴向多孔刚玉芯管2和钼铑丝1的损坏作用，石英管套3的外径套入二氧化硅套 5，为了进一步克服高温的热震现象对石英管套3损坏，在石英管套3与二氧化硅套5之间设定一定的间隙，在该间隙中填充钛酸铝微粉，这些钛酸铝微粉通过高温烧结成钛酸铝外填层4b，钛酸铝外填层4b起到减轻或消除热震效应对石英管套3的损坏作用，二氧化硅套 5 口端与镍钛合金套6密封连接，镍钛合金套6与密封端口 7连接，密封端口 7内安装钼铑丝接点固定板8，钼铑丝1连接在钼铑丝接点固定板8，密封端口 7与防尘防潮接线盒9连接安装，钼铑丝1的电阻信号通过密封端口 7从防尘防潮接线盒9接出连接信号处理系统。
权利要求1.一种石英管套隔离密封长寿命热电偶，由钼铑丝(1)穿过轴向多孔刚玉芯管(2)安装、轴向多孔刚玉芯管( 外径套入石英管套(3)，轴向多孔刚玉芯管( 与石英管套(3) 之间填装钛酸铝内填层( )，石英管套C3)的外径套入二氧化硅套(5)，石英管套C3)与二氧化硅套( 之间填装钛酸铝外填层(4b)，二氧化硅套5 口端与镍钛合金套(6)密封连接， 镍钛合金套(6)与密封端口(7)连接，密封端口(7)内安装钼铑丝接点固定板(8)，钼铑丝 (1)连接在钼铑丝接点固定板(8)，密封端口(7)与防尘防潮接线盒(9)连接安装组成，其特征是石英管套C3)外径侧安装二氧化硅套(5)，石英管套(3)内径侧安装轴向多孔刚玉芯管⑵。
2.按权利要求1所述的石英管套隔离密封长寿命热电偶，其特征是，多孔刚玉芯管(2) 与石英管套C3)之间有钛酸铝内填层( )，石英管套C3)与二氧化硅套( 之间有钛酸铝外填层(4b)。
专利摘要本实用新型公开了一种石英管套隔离密封长寿命热电偶，主要由由铂铑丝、轴向多孔刚玉芯管、石英管套，钛酸铝内填层，二氧化硅套，镍钛合金套镍钛合金套防尘防潮接线盒组成，针对铂铑丝断的主要原因是高温气氛进入偶芯，其腐蚀性杂质对铂铑丝产生腐蚀损坏，热震效应造成铂铑丝和刚玉管摩擦容易断丝等问题，通过石英管套隔离高温环境的气氛杂质对铂铑丝的腐蚀，同时针对热震效应采取钛酸铝填层减轻热震效应对铂铑丝的损坏，使石英管套隔离密封长寿命热电偶与现有的热电偶相比，可以降低热工设备的使用成本。
文档编号G01K1/12GK202141528SQ20112026830
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月17日 优先权日2011年7月17日
发明者邓梁 申请人:赵宽, 邓梁