专利名称：金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种金属丝(棒)做成的热电偶组合式快速测温装置。能快速测量1300℃～2000℃的高温，并可多次重复使用，它属于工业用高温测量仪表。
冶金和机械工业，十分需要高温测量技术，迫使高温测量技术迅速发展，目前国内外已经制成不少高温测量仪器仪表，但都遇到几个突出问题。其一是，热电偶的选材和制做；其二是，使用过程中热电偶的保护，特别是高温下的氧化，其三是测温设备的热端(与高温被测物接触端)和冷端(与温度指示仪表的连接端)之间的隔热。近几年来，前两项技术问题，经研究已经取得明显成果，并已采用。本人研制的《金属陶瓷钨铼组合式快速测温枪》，重点就是解决这两个技术问题。此项成果已于1990年4月19日向中国专利局申报实用新型专利，申请号为90204855.4。但到现在，高温测温计热端与冷端的隔热问题还存在一定问题。
本实用新型就是在上述专利的基础上做了改进，它选用了“海泡石绒”为隔热材料，它是我国自行制造的材料，曾是为封建皇帝制做火锅的材料，能耐1700℃明火，经试验其隔热性能十分良好。用它做隔热材料重新设计和制做的金属钨丝(镍铬－－镍硅)组合式快速测温枪，可测1300℃～2000℃的高温，一支测温枪可重复使用100次～300次，远远超出现有水平。
本实用新型在热电偶的选材上也做了改进，选用钨铼3－钨铼25制成测量0～2000℃的热电偶，它具有测温上限高的优点。选用镍铬－镍硅制成另一种测量0～1300℃的热电偶，它的测温上限低一些，但具有材料成本低和寿命长的优点。
本实用新型的主要组成如
图1所示，它包括测温探头(1)、隔热封固塞(又称皇帝封固塞)(2)、连接器(3)、测温枪杆(4)和温度显示仪(5)等五部分。
本实用新型，对测温探头、连接器和枪杆等的结构进行改进，使其具有测温快(低于1秒钟)，冷、热端隔热好、寿命长、使用方便等优点。
下面结合实施例详细介绍本实用新型的结构和工作原理。
(一)实施例1，金属陶瓷钨铼组合式快速测温枪。
这种测温枪能测0℃～2000℃的温度、能重复使用100次，它的主要组成如图1所示，如前所述共分五个部分。
①本实施例第一部分测温探头(1)，其详图见图2。其中包括钨铼热电偶(11)、金属陶瓷管(12)、正负热电丝(13)、异形双孔绝缘瓷管(14)、填充剂(15)、隔热绝缘段(16)、双孔绝缘瓷管(17)、消氧填充剂(18)、正、负极端子(19)和隔热绝缘层(10)等十个部分组成。
本实施例中，热电偶(11)是用钨铼合金制成，其中钨铼3为正极棒状、钨铼25为负极丝状，把丝状负极紧紧缠绕在棒状正极上，组成热电偶。它外面的保护罩是金属陶瓷管(12)，为使热量尽快传到热电偶，制做时热电偶的顶端和两侧紧贴陶瓷管壁(见图2)至少有三点与管壁接触。在热电偶周围填满消氧剂(18)、消氧剂是用金属铬、钼粉和石墨粉混合物，具有极好的消氧作用。热电偶的正、负极丝(13)是穿过瓷管(17)和(14)而引向探头末端正、负极端子(19)的。
本实施例中金属陶瓷保护管(12)的配料和制做都十分考究，其配料选用化学纯度为99.9％的金属钼粉和纯度大于99％的氧化锆、氧化镁、氧化铝，并加有少量的铬粉和其他抗氧化性强的稀土元素，混合后的配料，静压成型后，再在氩气保护下经2000℃高温烧结而成，保护管端部为乳头状，管壁极薄，它具有强度好，端部传热快、抗氧化等优点。保护管内部装的填充剂(15)，以碳纤维为主的绝缘材料，具有良好的消氧性能。
本实施例中，仅在测温探头中就采用了两次隔热措施。一是在两瓷管之间加有隔热绝缘层(10)；二是在探头末端加有隔热绝缘段(16)，它们都是用海泡石绒为主的材料做成。前者(10)是粉末装填料，后者(16)则是海泡石绒与矾士水泥混合制成异形管状体(见图2)。经过两次隔热后测温探头的末端，已经具有良好的隔热效果。
(2)本实施例的第二部分为隔热封固塞(2)，(见图3)。它是用海泡石绒和矾士水泥温合剂制成的带孔的塞状体，中间的园孔稍大于测温探头(1)的外壁，当探头杆入连接器(3)时，封固塞(2)也大部分进入连接器(3)，起到封紧固定探头(1)的作用。这个封固塞有良好的隔热作用。不仅是隔断热的传导，而且阻挡了热向冷端的辐射和对流。
(3)本实施例的第三部分为连接器(3)，在图3中把这一部分剖开，展示了其内部结构，连接器(3)，共含九个部分，即金属陶瓷外保护管(21)、不锈钢外保护管(22)、绝缘隔热填料(23)、隔热绝缘紧固段(24)、探头插入通道部份(25)、绝缘瓷碗(26)、绝缘瓷环(27)、正负极铜环(28)、热电偶引出导线(补偿导线)(29)。
由图3可见连接器(3)的外壁，由金属陶瓷保护管(21)和不锈钢保护管(22)两部分接成。前一段(21)用金属陶瓷进一步阻止热传导，后一段用不锈钢可增加连接器的强度。在其内部的绝缘隔热填料(23)，为硅酸铝质和氧化铝质耐火纤维毡及海沦石绒具有良好的隔热绝缘性能。
由图3可见连接器(3)的内部装有不锈钢管制成的探头插入通道(25)。其左端为锥形管并开有槽口，探头(1)由左端插入，并被锥管卡紧。钢管(25)的右端为直管，右端口内刻有螺纹，以便和枪杆(4)连接。在直管内自左至右依次装入绝缘瓷环(27)、绝缘瓷碗(26)。在瓷碗(26)中又装入两个互相隔离(绝缘)的正负极铜环(28)。当探头(1)插入后，两铜环(28)正好与探头(1)中的正负极端子(19)(见图2)对接。铜环(28)上焊有两条引出线，即连在引出导线(29)上，并通过枪焊(4)内的电缆(29)导向指示仪表(5)(见图1)。
在图3中有一段隔热绝缘紧固层(24)，是用海泡石绒为原料制成的，又一次起到隔热作用。
(4)本实施例的第四部分枪杆(4)和第五部分温度显示仪(5)，比较简单，故未另绘图，在图(3)中画有枪杆(4)，其外壁为不绣钢管，端口处有螺纹与连接器(3)相接。管内装有作为引出线的电缆(29)。温度显示仪(5)则为通用电子指示仪表。
(二)实施例2，本实施例，除选用镍络－镍硅作热电偶外，其他各部分的材料结构均与实施例1完全相同，选用镍铬－镍硅做热电偶，其优点有二其一，是材料成本低；其二是，使用次数多，不怕氧化，可重复使用300次，但其测温范围却为0～1300℃，比实施例1稍低一些。
综上所述，本实用新型的特征在于(一)本实用新型采用了钨铼3－钨铼25和镍铬－镍硅，制成的热电偶，正极为棒状，负极为丝状，并紧缠绕在正极棒上，这种热电偶不仅性能好，寿命长，而且材料可取自国内，成本低。
(二)本实用新型采用金属陶瓷管，配料为化学纯度为99.9％的钼粉和化学纯度大于99％的氧化锆、氧化镁、氧化铝、并加有少量铬粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成，在氩气保护下烧结成型。其外形成乳头状，管壁极薄，具有传热快、抗氧化等突出优点。
(三)本实用新型采用钼粉、石墨粉和碳纤维做填充消氧剂，对热电偶有良好的保护作用，增加了使用寿命。
(四)本实用新型采用了隔热作用极好的“海泡石绒”做绝缘隔热材料。并进行了精心的结构设计，在测温枪的“热端”和“冷端”之间加有隔热层(10)、隔热段(16)、隔热紧固塞(2)、隔热等固段(24)等四层隔离，从而取得良好的隔热效果。是一项重大的技术突破。
(五)本实用新型在探头(1)、连接器(3)和枪杆(4)的连接上，进行了精心设计。(1)和(4)之间即要有良好的机械连接(形成一个钢性整体)和电气连接即把热电偶测得的温度变化电信号传到显示仪表。却又要良好的隔热。本实用新型在(1)和(3)连接上，用锥状开槽管卡紧插入的探头(1)，保证机械连接强度，用正负极铜环与正负极端子搭接保证电气连接。取得使用方便、接触良好和坚固的良好效果。在(3)、(4)之间则采用螺纹连接。并用填料塞紧。效果亦十分良好。
总之本实用新型由于较好地解决了热电偶的选材和制做工艺；热电偶的保护和防氧化；“冷”“热”两端间的热隔热等几个重大技术问题，故具有性能好、寿命长、成本低和使用方便等诸多优点，是一种具有世界先进水平的新型高速测温仪表。
权利要求1.金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪由测温探头(1)、隔热绝缘紧固塞(2)、连接器(3)、测温枪杆(4)、温度显示仪(5)组成，其特征在于①测温探头(1)由热电偶(11)、金属陶瓷管(12)、正负热电丝(13)、异形双孔绝缘瓷管(14)、填充剂(15)、隔热绝缘段(16)、双孔绝缘瓷管(17)，液氧填充剂(18)、正负极端子(19)、隔热绝缘层(10)组成；②连接器(3)由金属陶瓷外保护管(21)、不锈钢外保护管(22)、绝缘隔热填料(23)、隔热绝缘紧固段(24)、探头杆入通道部分(25)、绝缘瓷碗(26)、绝缘瓷环(27)、正负极铜环(28)、绝缘瓷碗(26)、绝缘瓷环(27)、正负极铜环(28)、热电偶引出导线(29)组成；③测温探头(1)和隔热绝缘紧固塞(2)均以插接方式与连接器连接；④测温枪杆(4)用螺纹连接方式与连接器(3)连接；⑤测温枪杆中的电缆(29)与温度显示仪(5)连接；
2.如权利要求1所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所述的热电偶(11)其正极为棒状，负极为丝状，并紧缠绕在正极棒上，其顶部和两侧，共三点与金属陶瓷管(12)内壁接触。
3.如权利要求1所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所说的金属陶瓷管(12)配料为化学纯度99.9％的铜粉和化学纯度大于99％的氧化锆、氧化镁、氧化铝，并加有少量铬粉和其他抗氧化的稀土元素混合而成，冷却压成型并在氩气保护下2000℃高温烧结。
4.如权利要求1所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所说的消氧填充剂(18)采用钼粉、石墨粉。
5.如权利要求1所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所说的隔热层(10)、隔热胶(16)、隔热紧固塞(2)和隔热紧固段(24)均为以“海泡石绒”为原料制成。
6.如权利要求2所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所说的热电偶(11)由钨－铼制成。
7.如权利要求2所述的金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，其特征在于所说的热电偶(11)由镍络－镍硅制成。
专利摘要一种金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，属于工业用高温测量仪表。本实用新型是一种金属丝(棒)状做成的热电偶组合式快速测温枪，它能测量0～2000℃的高温，并可重复使用100～300次。它由测温探头、隔热封闭塞、连接器、测温枪杆和温度显示器五部份组成。本实用新型较好的解决了热电偶的选材和制作工艺，热电偶的保护，和测温枪“热端”与“冷端”的隔热问题，因而具有性能好，寿命长，成本低和使用方便等优点。
文档编号G01K7/02GK2103133SQ9120169
公开日1992年4月29日 申请日期1991年2月2日 优先权日1991年2月2日
发明者王旭 申请人:王旭