一种高温专用热电偶的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测温设备领域，具体涉及一种高温专用热电偶。
【背景技术】
[0002]目前核电站的反应堆中(所有的轻水堆、重水堆)的主要燃料为U02燃料芯块，U02燃料芯块具有很高的熔点(2865°C)，采用粉末冶金技术生产的U02燃料芯块，可以得到良好气孔分布和合适晶粒度的芯块微观结构，这对于芯块在核反应堆的运行辐照大有裨益。不考虑原料粉末性能的影响，影响U02燃料芯块烧结的因素主要有:粉末杂质元素、压制生坯、烧结条件和烧结气氛等。U02燃料芯块其烧结过程属于固相烧结，在烧结气氛下，可能发生的物理及化学反应包括:气体解吸、杂质去除、氧化物还原及离解、金属通过气相的迀移、表面扩散等。烧结气氛要满足促进烧结进行、可靠安全的原则。
[0003]U02燃料芯块在烧结温度下在高温炉内保温一段时间，烧结时间和烧结温度将最终影响产品烧结效果，其中烧结温度的影响更大，烧结温度必须满足制品最终密度和其它性能的温度要求，否则烧结出来的U02燃料芯块部分或者大部分控制性指标将会不合格，将会严重制约我国的核电产能。
【发明内容】
[0004]为满足我国核电产业对U02燃料芯块的需求，需要研制一种能够准确、可靠、实时的测量出U02燃料芯块在高温炉内烧结时的温度以及温度变化的装置，通过该装置能够保证烧结区温度场的温度和均温性、满足U02燃料芯块烧结工艺要求。
[0005]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种高温专用热电偶，包括内设有热电极的保护管，所述保护管的一端设有用于连接信号线和所述热电极的接线头，另一端为深入被测环境中的测量段，两端中间设有固定座，在所述测量段外围设有金属外套管，其中所述金属外套管一端密封连接所述固定座，另一端为开口；所述测量段外围包裹有陶瓷内套管;所述保护管与所述陶瓷内套管之间形成环形通风道，所述固定座上设有同所述环形通风道连通的通气口；所述通气口用于从被测环境之外向所述环形通风道内吹入气体，所述气体用于防止所述保护管的测量段被氧化以及吹除所述保护管表面的附着物。
[0006]进一步，所述气体为所述被测环境中存在的、能够防止所述保护管被氧化的净化气体或工艺气体。
[0007]进一步，所述保护管的所述测量段的顶端延伸到所述陶瓷内套管之外;所述陶瓷内套管靠近所述测量段的顶端的一端延伸到所述金属外套管之外。
[0008]进一步，所述接线头采用无缝的整体密封的形式，与所述保护管之间的连接为密封连接。
[0009]更进一步，所述保护管采用钼合金制作。
[0010]进一步，所述热电极为双支W-R丝。
[0011 ]进一步，所述被测环境为高温炉。
[0012]本发明的有益效果在于:
[0013]1.实现了通过向通气口通气吹扫保证钼合金的保护管免于被氧化以及最大程度地将保护管上的附着物吹除，保证温度测量的准确性。
[0014]2.通过采用密封接线头避免了热电偶长期在高温下使用因为陶瓷套管碎裂可能造成的被测环境中的气体泄露。
【附图说明】
[0015]图1是本发明【具体实施方式】中所述一种高温专用热电偶的结构示意图；
[0016]图2是本发明【具体实施方式】中所述固定座、保护管连接位置的分解图；
[0017]图中:1-接线头，2-保护管，3-通气口，4-固定座，5-陶瓷内套管，6_金属外套管，7_锁紧螺母，8-压环，9-固定环，10-双联接套筒。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0019]如图1所示，本发明提供的一种高温专用热电偶(温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度)，包括内设有电热极的保护管2(保护管2采用钼合金制作，电热极为双支W-R丝)，保护管2的一端设有用于连接信号线和电热极(双支W-R丝)的接线头1，另一端为深入被测环境中的测量段，两端中间设有固定座4，设置在测量段外围的金属外套管6，金属外套管6—端连接固定座4，另一端为开口；测量段外围包裹有陶瓷内套管5;保护管2与陶瓷内套管5之间形成环形通风道，固定座4上设有同环形通风道连通的通气口 3，通气口 3用于从外部向环形通风道内吹入气体。保护管2的测量段的顶端延伸到陶瓷内套管5之外；陶瓷内套管5靠近测量段的顶端的一端延伸到金属外套管6之外。
[0020]在本实施例中，固定座4与保护管2通过锁紧螺母7、压环8、固定环9、双联接套筒10进行密封连接(见图2)。
[0021]深入被测环境中的热电偶的测量段的外部包裹陶瓷内套管5的作用主要有三个，一可降低外部温度干扰，增加测温准确性，二可提高热电偶的刚性，三可防止高温炉烧结区内的砖体在高温下挥发的杂质粘黏到电热极的保护管2上，进而造成保护管2的破裂(被测环境为高温炉，陶瓷内套管5延伸出金属外套管6之外的部分，其外部为高温炉烧结区的砖体，烧结区的砖在高温情况下会产生挥发杂质，这些挥发物质如果直接粘黏到保护管2上，会因高温造成保护管2被氧化进而造成保护管2的破损)。
[0022]接线头1采用无缝的整体密封的形式，在本实施例中是带有接线口的空心球造型，内部用于连接信号线和电热极(双支W-R丝)，接线头1与保护管2之间也采用密封连接，接线口连接外接仪表后也采用密封连接，以保障整个接线头1以及保护管2内部的密封。这样做可以保证保护管2的测量段在高温的被测环境中(如对U02燃料芯块进行高温处理的高温炉中)出现破裂时，被测环境中(高温炉内的)的气氛性气体不会经热电偶发生外泄，例如陶瓷内套筒5破碎，造成被测环境中的气氛性气体进入保护管2内(在高温炉中，烧结区的砖在高温情况下产生挥发杂质，如果陶瓷内套管5破碎，这些挥发物质会直接粘黏到保护管2上，因高温氧化从而造成保护管2的破损，这样高温炉内的气氛就会进入保护管2，通过保护管2进入密封的接线头1部分，而密封的接线头1避免了这些进入的气体向外泄漏)。
[0023]根据被测环境在不同的运行阶段的气氛性气体，由被测环境外部经过通气口3吹入与气氛性气体相应的、能够防止保护管2被氧化的净化气体或工艺气体(在本实施例中，吹入的气体为不同比例的氢气和氮气混合气体)，吹入的气体通过保护管2与陶瓷内套管5之间的环形通风道内不断向被测环境中吹扫，一可保证钼合金的保护管2免于被氧化，二则最大程度地将保护管2的测量段上的附着物吹除，保证测量的准确性。
[0024]最后，举例说明本发明所提供的热电偶的实际应用。
[0025]U02燃料芯块需要在高温炉中进行高温烧结处理，并在烧结温度下保温一段时间，将本发明提供的热电偶的测量段通过高温炉上的安装位置插入高温炉中，并通过固定座4固定在高温炉上，接线头1内的引线连接外部的测量仪表。当开始进行烧结处理时，根据高温炉内的烧结环境在不同时段的气氛性气体，从通气口 3吹入与气氛性气体相应的、能够防止保护管2被氧化的净化气体或工艺气体(避免对烧结环境造成影响)，吹入的气体经过热电偶的测量段外围的环形通风道进入高温炉中，从而避免高温炉砖体产生的挥发物质粘黏在钼合金的保护管2上，使保护管2不会因为这些挥发物导致氧化进而破裂，同时最大程度地将保护管2的测量段上的附着物吹除，保证测量的准确性。热电偶测量的结果经与外部连接的测量仪表进行转换，得到高温炉内的烧结温度和保温温度，并配合超温自动切断加热电源应用在高温炉中(例如动梁式高温加热炉)，保证对烧结温度准确控制。同时密封的接线头1可以防止热电偶的测量段发生破裂时，高温炉内的参与高温烧结的气体经过热电偶向外泄漏(如陶瓷内套筒5破碎，造成保护管2被氧化并破裂，高温炉中的氢气进入保护管2内)。
[0026]本发明所述的装置并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
【主权项】
1.一种高温专用热电偶，包括内设有热电极的保护管(2)，所述保护管(2)的一端设有用于连接信号线和所述热电极的接线头(1)，另一端为深入被测环境中的测量段，两端中间设有固定座(4)，在所述测量段外围设有金属外套管(6)，其特征是:所述金属外套管(6) —端密封连接所述固定座(4)，另一端为开口；所述测量段外围包裹有陶瓷内套管(5);所述保护管(2)与所述陶瓷内套管(5)之间形成环形通风道，所述固定座(4)上设有同所述环形通风道连通的通气口(3);所述通气口(3)用于从被测环境之外向所述环形通风道内吹入气体，所述气体用于防止所述保护管(2)的测量段被氧化以及吹除所述保护管(2)表面的附着物。2.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述气体为所述被测环境中存在的、能够防止所述保护管(2)被氧化的净化气体或工艺气体。3.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述保护管(2)的所述测量段的顶端延伸到所述陶瓷内套管(5)之外;所述陶瓷内套管(5)靠近所述测量段的顶端的一端延伸到所述金属外套管(6)之外。4.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述接线头(1)采用无缝的整体密封的形式，与所述保护管(2)之间的连接为密封连接。5.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述保护管(2)采用钼合金制作。6.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述热电极为双支W-R丝。7.如权利要求1所述的热电偶，其特征是:所述被测环境为高温炉。
【专利摘要】本发明属于测温设备领域，具体涉及一种高温专用热电偶，包括内设有热电极的保护管，保护管的一端设有用于连接信号线和热电极的接线头，另一端为深入被测环境中的测量段，两端中间设有固定座，设置在测量段外围的金属外套管，其特征是：金属外套管一端密封连接固定座，另一端为开口；测量段外围包裹有陶瓷内套管；保护管与陶瓷内套管之间形成环形通风道，固定座上设有同环形通风道连通的通气口，通气口用于从被测环境之外向环形通风道内吹入气体，气体用于防止保护管的测量段被氧化以及吹除保护管表面的附着物。该热电偶能够准确、可靠、实时的测量出UO2燃料芯块在高温炉内烧结时的温度以及温度变化。
【IPC分类】G01K7/02
【公开号】CN105466590
【申请号】CN201610009059
【发明人】吕雷, 李顺祥, 翟家海
【申请人】中国核电工程有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月7日