重复温度传感浸入式探头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于重复浸入熔融金属熔池的温度传感器，包括：保护套管，所述保护套管由能够经受重复浸入熔融金属熔池中的耐热纤维材料制成并具有穿过所述保护套管的中心纵向延伸的孔洞；支撑管，所述支撑管位于所述保护套管的孔洞中；以及热电偶部件，所述热电偶部件具有被支撑管支撑在其一端内的主体部分，和从所述主体部分延伸穿过所述保护套管的端部的热电偶延伸部分。所述支撑管在所述保护套管内被基本覆盖所述支撑管的全部表面的反射金属箔片材质包围。
【专利说明】
重复温度传感浸入式探头
技术领域
[0001]本发明通常涉及一种适合重复浸入熔融金属中的温度传感器。具体地说，本发明涉及一种对熔融金属温度传感器的改进，其中该熔融金属温度传感器包括耐热纤维材质的高温保护管。
【背景技术】
[0002]本发明通常涉及一种适合重复浸入熔融金属中的温度传感器。具体地说，本发明涉及一种对熔融金属温度传感器的改进，其中该熔融金属温度传感器包括耐热纤维材质的高温保护管。
[0003]如Kraus 的专利U.S.Pat.Nos.3,816,183，和 Falk 的专利N0.4,521,639所示，已知用耐热材料的圆柱形套管包围温度传感器以实现可重复浸入熔融金属熔池中。上文所述专利示出了一种耐热套管，该耐热套管具有起始于一端并终止于向内突起肩部的大致圆柱形孔洞，和渐缩形或截锥形的圆柱形孔洞，该渐缩形或截锥形的圆柱形孔洞从肩部一直延伸到套管的另一端。
[0004]重复设备的构造包括一个围绕着热电偶元件的支撑管，支撑管插入耐热套管的圆柱形孔洞中。热电偶元件的突出部分伸出圆锥形的孔洞并且远离套管端部预定距离。耐热套管通过在套管端部填充耐热接合剂的方式固定在支撑管上并且包含原材料。
【发明内容】
[0005]根据本发明，提供了优选具有大致圆柱形孔洞的预制耐热套管，以容纳支撑管，支撑管通常由硬纸板制成并支撑插入其中的热电偶元件。这种结构首先具有反射金属箔片，该反射金属箔片在支撑管插入到预制耐热套管之前包在支撑管的外表面周围。其次，温度传感器内的热电偶元件的石英管具有氧化铝涂层，石英管包围热电偶丝的热接点。与已知结构相比，重复类型传感器的这些独有特性或每个特性与其他的改良一起允许浸入熔融金属熔池进行温度测量的温度传感器在失效前增加读取次数。
[0006]围绕在通常硬纸管周围的反射金属箔片能够在浸入熔池前和浸入熔池中反射辐射热。此外，金属箔片套保护硬纸管，使得管可感知的温度在插入耐热套管部分的硬纸管的长度上基本均匀。金属箔片套还密封硬纸管的外表面，以便限制在浸入期间与硬纸管接触的氧气的量。因为去除了氧气，所以基本上可以消除硬纸管在高温情况下的燃烧。
[0007]热电偶元件的石英套管上的氧化铝涂层用于防止石英材质在重复浸入熔融金属环境之后降解。普通重复类型浸入传感器的一般时效模式是热电偶管的石英材质的失效。
[0008]通过具体指出和描述本发明优选实施例，本领域技术人员将清楚本发明的其他有点。
[0009]出于说明本发明的目的，附图中示出了优选形式;然而，应当理解的是，本发明不限于具体排列方式和手段。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的重复高温浸入式探头的横截面视图。
[0011]图2是图1中的浸入式探头沿着线2—2截取的横截面视图。
【具体实施方式】
[0012]参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，图1示出了适合安装在手持测枪(没有显示)浸入端的温度传感器10的横截面。温度传感器10的结构被设计成可重复浸入如钢水或铁水的熔融金属熔池中。
[0013]温度传感器10包括一个典型地由硬纸板或类似材质制成的支撑管12。本支撑管12被插入一个高温保护套管14中并被该高温保护套管包围。安置在支撑管12内部的是一个带有主体部分18和热电偶延长部分20的温度传感部件16。主体部分18位于支撑管12的内部，热电偶延长部分20穿过高温保护套管14并从该高温保护套管的端部伸出。
[0014]优选的是，保护套管14由一种优良的耐热纤维材质真空浇铸，比如专利U.S.Pat.N0.3，816，183中公开的陶瓷纤维材质。无论如何，套管14可以采用任何具体形式并不限于附图所示的形式，其功能原理是在浸入熔池时提供隔离和防溅特征。保护套管14的内部具有大致圆柱形孔洞24，该孔洞从套管一端延伸到形成在保护套管14的浸入端28附近的径向向内突出的肩部26。在套管14的突出部分26和浸入端28之间优选地设置有向内渐缩的圆柱表面30，该渐缩圆柱表面朝着套管14的浸入端28渐缩。该渐缩圆柱表面30大致呈截锥形的孔洞。套管14的朝浸入端28敞开的端部设置有第二肩部32。第二肩部32与渐缩形孔洞30的狭窄端相通。
[0015]温度传感器10组装成温度传感部件16的主体部分18插入支撑管12中，而温度传感部件16的热电偶延长部分20从支撑管12的端部伸出。支撑管12和传感部件16插入保护套管14的圆柱形孔洞24中，使得保护套管14和传感部件16抵靠向内突出的肩部26。这种方式使传感部件延长部分20从保护套管14的浸入端28预先伸出预定量。渐缩形孔洞30和保护套关14的第二肩部32填充有耐热接合剂34。肩部26和渐缩形孔洞30内的接合剂填充物34的组合使温度传感部件16和支撑管12完全固定在保护套管14内。此外，这种方式增强了与温度传感部件16之间的隔离并且使用较少的耐热接合剂34。耐热套管14通常是比耐热接合剂34更好的隔离体，因此热电偶部件16可以被嵌入套管中相对较浅的深度。
[0016]根据本发明，支撑管12装备有一个薄的反射金属箔片套36。所提供的反射套36基本上与支撑管12的外表面直接接触。此外，反射套36折叠到支撑管12的端部上面，并且设置在热电偶延长部分20的腿部42周围和温度传感部件16的顶端上面。反射套36可以以任何便利的方式施加，优选的为大约0.1毫米厚度的铝材料，但是依据设计条件也可采用其他厚度。反射套36的外表面能够在浸入前和浸入时反射来自于保护套管14的热辐射。金属箔片套36还用作水气屏障和在浸入期间从套管14通过传导或对流方式传递过来的热量的散热器。因为具有相对高的传导性，金属箔片套36也能将从保护套管14内部吸收的热量基本分散到其整个表面上。
[0017]温度传感部件16的主体部分18通常包括从热电偶延长部分20相反的一端延伸出的接头38。接头38适合于与插入支撑管12的测枪(没有显示)的相应接头配合。主体部分18在热电偶丝和接头38之间包括冷补偿接合点(没有显示结构)。在图2中示出含有耐热接合剂填充物40的主体部分18的横截面。这种耐热接合剂40用于将热电偶延长部分20支撑在主体部分18上并保护主体部分18中的热电偶丝和接合点。优选的是，耐热接合剂填充物40的材料与耐热接合剂34的材料相同。
[0018]传感部件16的热电偶延长部分20通常具体包括U形石英管42，石英管的U形突出端包括热电偶丝的热结点，石英管42通过在石英材质上施加氧化铝材质(AL203)的涂层44进行改良，涂层在使用前是干燥的。石英管42的氧化铝涂层44用于强化石英材质并且防止在重复浸入时降解。通常，熔融金属熔池的氧化物造成石英材质的软化并最终失效。已经被发现，通过在石英材质上施加稀释强度的氧化铝涂层44(260克三氧化二铝与340毫升聚乙烯醇溶液)能够消除石英U形管的失效成为温度传感器10的失效模式。
[0019]如图所示并且在本文中充分描述的浸入式温度传感器10的结构增加了美国专利U.S.Pat.N0.4，645，865所述的温度传感设备的使用寿命。本文所描述的每一种改良都充分地增加了使用寿命。无论如何，每种改良都可以根据需要而被单独利用。
[0020]能够附加在温度传感器10上的可选结构包括一个位于套管浸入端28上的盖子，用于在初始穿过熔融金属熔池顶部的渣层时保护温度传感器10的热电偶延长部分20。此外，在套管14内还可以设置棱48，棱48从圆柱形孔洞24向内突出以使支撑管12和温度传感部件16固定地保持在保护套管14内部。套管14的圆柱形孔洞端通过耐热材料(没有显示)密封。无论如何，本发明所预期的温度传感器10通常不会被浸入熔池中超过非浸入端的程度。
[0021]本文所描述的本发明充分延长了温度传感器的使用寿命，这样能够增加浸入次数并提供精确温度读数。测试显示，所描述的本发明使浸入次数增加一倍。
[0022]在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，本发明可以以其他具体形式体现，并且可以参考所附权利要求而不是前述说明书来表明本发明的范围。
【主权项】
1.一种适用于重复浸入熔融金属熔池的温度传感器，包括: 保护套管，所述保护套管由能够经受重复浸入熔融金属熔池中的耐热纤维材料制成并具有穿过所述保护套管的中心纵向延伸的孔洞;支撑管，所述支撑管位于所述保护套管的孔洞中；以及热电偶部件，所述热电偶部件具有被所述支撑管支撑在其一端内的主体部分，和从所述主体部分延伸穿过所述保护套管的端部的热电偶延伸部分， 所述支撑管在所述保护套管内被基本覆盖所述支撑管的全部表面的反射金属箔片材质包围。2.根据权利要求1所述的温度传感器，其中，所述传感元件的热电偶延伸部分包括U形石英管，所述U形石英管的至少浸入时暴露于熔融金属的表面区域具有涂层，所述涂层包括氧化铝材料。3.根据权利要求2所述的温度传感器，其中，所述氧化铝材料的涂层由大约260克三氧化二铝和340毫升聚乙烯醇的混合溶液制成。4.根据权利要求1所述的温度传感器，其中，所述传感元件的主体部分包括耐热接合剂填充物。5.根据权利要求1所述的温度传感器，其中，所述反射金属箔片的包围套是铝质材料。6.根据权利要求5所述的温度传感器，其中，所述铝质材料的金属箔片的包围套的厚度大约为.0.1毫米.7.根据权利要求1所述的温度传感器，其中，所述反射金属箔片的包围套包住所述支撑管的端部和所述传感部件的主体部分。
【文档编号】G01K1/12GK105841833SQ201610149569
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】约翰·E·卡西迪
【申请人】贺利氏电子耐特国际股份公司