一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件的制作方法

本发明涉及热电偶，具体为一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件。

背景技术：

1、在对发动机高温燃气温度进行测量时，一般采用纯铠装热电偶，现有纯铠装热电偶存在铠装热电偶的与夹持管搭接部位承载易断的隐患。全铠装热电偶结构在发动机装配时，因为形变等因素，导致铠装热电偶装配过程易存在安装应力(弯扭应力)，降低了材料的疲劳强度，存在振断风险。

2、公开号cn110132441a为的专利公开了一种多余度热电偶装置及设计方法，用于测量发动机腔体内的燃气温度并将燃气温度转换为电势信号，包括内设有多组偶丝的多余度热电偶以及与多余度热电偶的接线端连接的用于将热电偶输出的电势信号输出至控制系统的电连接器，电连接器设有与多余度热电偶的接线端连接的电偶连接端以及与控制系统连接的信号连接端，电偶连接端内设有多个分别与不同的信号连接端连接的用于连接偶丝的偶丝连接端；多余度热电偶的探头端用于伸入至发动机腔体内与燃气充分接触以测量燃气温度，通过多余度热电偶的探头端和接线端的温度差产生电流，并由电连接器将不同组偶丝的电势信号从不同的信号连接端输出至控制系统。

技术实现思路

1、本发明为解决以上背景技术中提到的问题，提供一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，包括接线盒、通过并联与接线盒连接的多根热电偶、将热电偶固定在发动机机匣的固定组件；所述热电偶包括插入发动机腔体内的探针端和与探针端连接的热电偶补偿延伸段；所述探针端通过铠装密封保护，所述探针端为旋锻缩颈结构，采用了多段变径结构；所述热电偶补偿延伸段采用柔性结构，所述探针端与热电偶补偿延伸段通过多个转接头多段式封装与探针端过渡。

4、进一步地，所述接线盒为圆柱形尾附结构，所述接线盒包括并联多根热电偶的热电偶补偿延伸段的接线盒壳体、和壳体内的压接管、包裹在压接管外部的外套绝缘套管、与压接管连接的电连接器、与电连接器连接的插座安装板，所述接线盒壳体内灌封高温绝缘材料，所述高温绝缘材料为硅橡胶，所述压接管采用k分度的镍铬或镍硅材料。

5、进一步地，所述探针端包括缩颈段和弯曲段。

6、进一步地，所述多根热电偶根据发动机测温温场的位置要求，适配插入发动机机匣的同一深度工作。

7、进一步地，所述探针端包括壳体、多余度偶丝、壳体内部的氧化镁粉，采用单支、双支或多支k分度偶丝中的一种，每对偶丝在探针头的两根正负极热电偶丝焊接成一个热接点，多对热电偶丝的多个热接点共同封装在探针内,产生多个测温信号输出,探针端内含氧化镁粉，通过多段拉拔、小尺寸形变的旋锻、通过径向的高速捶打成形。

8、进一步地，所述热电偶补偿延伸段包括最内层的芯线、中间层的耐温绝缘层、外层的屏蔽层，所述屏蔽层一端与转接头壳体二固定，一端与接线盒固定，所述耐温绝缘层采用高温绝缘护套材料聚酰亚胺、玻璃纤维，屏蔽层为金属丝编织；所述热电偶补偿延伸段采用补偿导线。

9、进一步地，所述屏蔽层通过记忆环或外套圈与接线盒壳体连接，通过套圈压接或记忆环吹缩紧固，屏蔽层处理完毕后，在屏蔽层处理外部套模缩套吹缩固定。

10、进一步地，所述探针端与热电偶补偿延伸段通过三个转接头两段式封装与探针端过渡，所述过渡段转接头壳体一与探针端后端连接，转接头壳体一内有绝缘材料一；转接头壳体二与转接头壳体一连接，转接头壳体二内有绝缘材料二；转接头壳体三将屏蔽层压紧在转接头壳体二上；多余度偶丝与热电偶补偿延伸的芯线连接。

11、进一步地，所述绝缘材料一为玻璃，所述绝缘材料二为环氧树脂胶，偶丝与芯线连接处设有绝缘套管。

12、进一步地，所述固定组件包括设在夹持管后端且与机匣固定连接的安装座、与探针端前端连接且与机匣固定连接的夹持管、设在热电偶补偿延伸段且发动机相对应管路结构上固定连接的卡箍，所述夹持管为多段阶梯孔结构。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、(1)本发明的半柔性、半铠装高性能热电偶组件，将热电偶与三个(或多个)转接头连接，内部封装两种(或多种)绝缘材料的方式，实现热电偶补偿延伸段的绝缘封装在长寿命使用周期内，绝缘性能不下降。

15、(2)本发明的半柔性、半铠装高性能热电偶组件，热电偶通过多段变径的方式，采取了将铠装热电偶外径加粗的结构设计提升强度裕度；铠装热电偶的测温及时间常数性能由探针端的外径及内部封装决定，探针端变细，提升时间常数；针对这两处结构要求的差异性，从极粗到极细，一次缩颈过渡，形变较大，铠装热电偶外壳易开裂，因此采用多段缩颈过渡，可以减小铠装热电偶每次的形变量，保证强度满足要求且不开裂，以及前端的响应时间均满足要求。

16、(3)本发明采用将热电偶补偿延伸段改为柔性结构，解决了热电偶刚性连接，振动时易存在装配应力的现状，装配应力叠加热应力，会提高热电偶组件随发动机工作时的稳态应力，在振动应力下，热电偶易振断的问题；柔性结构则便于铠装热电偶的任意装配，均不存在安装应力问题，并且还能根据发动机上的安装干涉情况，控制柔性电缆的走向和固定来达到顺利安装的目的。

17、(4)本发明的半柔性、半铠装高性能热电偶组件，将热电偶补偿延伸段采用柔性结构如补偿导线(补偿电缆)与机匣通过卡箍固定连接，柔性结构装配过程可消除安装初始应力的影响，提高产品的抗振性能。

18、(5)接线盒与柔性热电偶密封连接，通过屏蔽层的连接处理可以保证满足产品的电磁兼容性使用要求，与原密封性结构功效等效；通过尾附壳体内的灌封处理可以有效保证产品的绝缘性；尾附壳体内部采用的防霉性灌封硅橡胶，外套的模缩套为防霉型氟橡胶，均能耐受湿热、霉菌、盐雾的考核，可以有效保证密封性降低之后，产品的功能、性能及耐环境适应性能力不降低。

技术特征：

1.一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，包括接线盒、通过并联与接线盒连接的多根热电偶、将热电偶固定在发动机机匣的固定组件；所述热电偶包括插入发动机腔体内的探针端和与探针端连接的热电偶补偿延伸段；所述探针端通过铠装密封保护，所述探针端为旋锻缩颈结构，采用了多段变径结构；所述热电偶补偿延伸段采用柔性结构，所述探针端与热电偶补偿延伸段通过多个转接头多段式封装与探针端过渡。

2.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述接线盒为圆柱形尾附结构，所述接线盒包括并联多根热电偶的热电偶补偿延伸段的接线盒壳体、和壳体内的压接管、包裹在压接管外部的外套绝缘套管、与压接管连接的电连接器、与电连接器连接的插座安装板，所述接线盒壳体内灌封高温绝缘材料，所述高温绝缘材料为硅橡胶，所述压接管采用k分度的镍铬或镍硅材料。

3.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述探针端包括缩颈段和弯曲段。

4.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述多根热电偶根据发动机测温温场的位置要求，适配插入发动机机匣的同一深度工作。

5.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述探针端包括壳体、多余度偶丝、壳体内部的氧化镁粉，采用单支、双支或多支k分度偶丝中的一种，每对偶丝在探针头的两根正负极热电偶丝焊接成一个热接点，多对热电偶丝的多个热接点共同封装在探针内,产生多个测温信号输出,探针端内含氧化镁粉，通过多段拉拔、小尺寸形变的旋锻、通过径向的高速捶打成形。

6.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述热电偶补偿延伸段包括最内层的芯线、中间层的耐温绝缘层、外层的屏蔽层，所述屏蔽层一端与转接头壳体二固定，一端与接线盒固定，所述耐温绝缘层采用高温绝缘护套材料聚酰亚胺、玻璃纤维，屏蔽层为金属丝编织；所述热电偶补偿延伸段采用补偿导线。

7.根据权利要求6所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述屏蔽层通过记忆环或外套圈与接线盒壳体连接，通过套圈压接或记忆环吹缩紧固，屏蔽层处理完毕后，在屏蔽层处理外部套模缩套吹缩固定。

8.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述探针端与热电偶补偿延伸段通过三个转接头两段式封装与探针端过渡，所述过渡段转接头壳体一与探针端后端连接，转接头壳体一内有绝缘材料一；转接头壳体二与转接头壳体一连接，转接头壳体二内有绝缘材料二；转接头壳体三将屏蔽层压紧在转接头壳体二上；多余度偶丝与热电偶补偿延伸的芯线连接。

9.根据权利要求8所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述绝缘材料一为玻璃，所述绝缘材料二为环氧树脂胶，偶丝与芯线连接处设有绝缘套管。

10.根据权利要求1所述的一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，其特征在于，所述固定组件包括设在夹持管后端且与机匣固定连接的安装座、套在探针端上且与机匣固定连接的夹持管、设在热电偶补偿延伸段且发动机相对应管路结构上固定连接的卡箍，所述夹持管为多段阶梯孔结构。

技术总结
本发明公开了一种半柔性、半铠装高性能热电偶组件，包括接线盒、通过并联与接线盒连接的多根热电偶、将热电偶固定在发动机机匣的固定组件；所述热电偶包括插入发动机腔体内的探针端和与探针端连接的热电偶补偿延伸段；所述探针端通过铠装密封保护，所述探针端为旋锻缩颈结构，采用了多段变径结构；所述热电偶补偿延伸段采用柔性结构，所述探针端与热电偶补偿延伸段通过多个转接头多段式封装与探针端过渡，本发明采用将热电偶补偿延伸段改为柔性结构，解决了热电偶刚性连接，振动时易存在装配应力的现状，装配应力叠加热应力，会提高热电偶组件随发动机工作时的稳态应力，在振动应力下，热电偶易振断的问题，也提升了热电偶的绝缘性能。

技术研发人员：刘敏,李亮,朱浩,王双,江一卉,程曦,王赛果,周昱
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12