一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶

专利检索2025-05-01  12


本发明属于钨铼热电偶,具体涉及一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶。


背景技术:

1、由于钨铼热电偶具备优越的热电势性能、优越的高温测试能力、低廉的材料成本等出色特质,因此逐渐在高温测量领域取代了昂贵的铂铑传感器。目前,钨铼热电偶已广泛应用于冶金、工业控制、航空航天等各个领域。随着我国科技向高端制造的发展,对于2000℃以上温度的长时间测量需求变得迫切,尤其在特定恶劣环境下,比如高超声速飞行器表面温度测量、工业冶炼等方面。然而,现有的传感测量技术已无法满足这些重大战略需求。

2、钨铼热电偶在高温有氧环境中面临一个严重的挑战,即由于钨铼材质的无法抗氧化,导致其容易在高温下氧化失效。为了解决这个问题,各大厂商和学者已经提出了多种抗氧化方法。其中包括在钨铼金属表面涂覆抗氧化层、对钨铼金属进行真空密封封装、在钨铼金属内填充绝缘粉末等措施。虽然这些方法在改善钨铼金属的氧化问题方面起到了一定积极的作用,但并很好地解决钨铼热电偶在高温有氧环境下长时间工作不失效的难题。因此,钨铼热电偶在2000℃以上、有氧环境中的长期、反复使用问题尚待解决。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶。

2、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,包括敏感芯体、绝缘基座和封装管壳;

3、所述敏感芯体包括第一卡鞘、带状钨片、氧化镁片、带状钨铼合金片、第二卡鞘、钨丝和钨铼合金丝,所述第一卡鞘和第二卡鞘是氧化锆陶瓷,所述第一卡鞘和第二卡鞘分别呈半圆柱状,所述第一卡鞘的内侧平面和第二卡鞘的内侧平面分别包括一凹槽,所述凹槽涂覆有氧化镁浆料,所述氧化镁片被夹抵在所述带状钨片和带状钨铼合金片之间,所述第一卡鞘的内侧平面和第二卡鞘的内侧平面相贴合以使所述带状钨片和带状钨铼合金片分别嵌合在所述第一卡鞘的凹槽和第二卡鞘的凹槽内,所述带状钨片的底部弯折以贴抵在第一卡鞘的底面,所述带状钨片的底部连接所述钨丝,所述带状钨铼合金片的底部弯折以贴抵在第二卡鞘的底面,所述带状钨铼合金片的底部连接所述钨铼合金丝;

4、所述敏感芯体与一固定机构连接形成一整体结构,所述整体结构的外表面包括氧化锆纳米镀膜;所述敏感芯体通过所述固定机构固定设置在所述绝缘基座上,所述绝缘基座的顶端面设置有方形孔,所述方形孔的底部包括第一孔道以及第二孔道,所述第一孔道和第二孔道贯穿方形孔的底部以及绝缘基座的底端面,所述第一孔道和第二孔道分别用以穿设所述钨丝和所述钨铼合金丝;

5、所述固定机构包括方形块、压片、顶丝以及多个螺丝,所述方形块包括轴向穿孔以及横向穿孔,所述敏感芯体的底端插入所述轴向穿孔内,所述顶丝从所述横向穿孔连接以顶抵固定所述敏感芯体,所述方形块适配连接到所述方形孔中,所述压片通过所述螺丝固定连接绝缘基座的顶端面以压抵固定所述方形块;

6、固定有敏感芯体的绝缘基座整体置入所述封装管壳中,所述敏感芯体暴露在滞止罩中。。

7、在一更佳的实施例中,包括两个所述敏感芯体,所述绝缘基座的顶端面设置有两个方形孔,所述压片包括四个通孔,两个所述敏感芯体穿出其中两个通孔,所述固定机构包括两个螺丝,所述两个螺丝穿过另外两个通孔以固定螺接至所述绝缘基座。

8、在一更佳的实施例中,所述绝缘基座、压片和方形块由氧化锆陶瓷制成。

9、在一更佳的实施例中,所述螺丝和顶丝由氧化锆陶瓷、钽合金、钨合金、钼合金、铌合金中的任意一种材料制成。

10、在一更佳的实施例中,所述敏感芯体固定于所述绝缘基座上,钨丝和钨铼丝用以分别从绝缘基座的第一孔道和第二孔道插入并贯穿该第一孔道和第二孔道。

11、在一更佳的实施例中,所述封装管壳包括圆管和所述滞止罩;所述敏感芯体中带状钨片以及带状钨铼合金片接触形成的热结点位置暴露在滞止罩中。

12、在一更佳的实施例中,所述封装管壳整体由钽合金、钨合金、钼合金、铌合金中任意一种材料制成。

13、相较于现有技术,本发明的技术方案具备以下有益效果:

14、1.本发明的敏感芯体采用叠层结构设计,钨片、氧化镁片、钨铼合金片被卡鞘紧紧夹住,卡鞘是由致密的金属氧化物陶瓷制成(即,氧化锆陶瓷),可以有效防止空气中的氧气穿越金属氧化物陶瓷进入金属电极表面,从而阻止金属电极因接触氧气在高温下被氧化。

15、2.本发明提供一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,该热电偶在一次长期测量工作完成后,可以通过拆卸旧的敏感芯体,更换并装配新的敏感芯体,使其可以被重新利用,该结构设计适用于高超声速飞行器表面温度测量、工业冶炼等方面。

16、3.本发明有效解决了当前钨铼热电偶在2000℃、2h以上有氧环境下易氧化失效,无法满足长时间高温监测需求的问题。



技术特征:

1.一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于,包括敏感芯体、绝缘基座和封装管壳;

2.如权利要求1所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:包括两个所述敏感芯体,所述绝缘基座的顶端面设置有两个方形孔,所述压片包括四个通孔,两个所述敏感芯体穿出其中两个通孔,所述固定机构包括两个螺丝,所述两个螺丝穿过另外两个通孔以固定螺接至所述绝缘基座。

3.如权利要求1所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:所述绝缘基座、压片和方形块由氧化锆陶瓷制成。

4.如权利要求1所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:所述螺丝和顶丝由氧化锆陶瓷、钽合金、钨合金、钼合金、铌合金中的任意一种材料制成。

5.如权利要求1所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:所述敏感芯体固定于所述绝缘基座上,钨丝和钨铼丝用以分别从绝缘基座的第一孔道和第二孔道插入并贯穿该第一孔道和第二孔道。

6.如权利要求1所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:所述封装管壳包括圆管和所述滞止罩;所述敏感芯体中带状钨片以及带状钨铼合金片接触形成的热结点位置暴露在滞止罩中。

7.如权利要求6所述的一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,其特征在于:所述封装管壳整体由钽合金、钨合金、钼合金、铌合金中任意一种材料制成。


技术总结
本发明提供了一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶,包括敏感芯体、绝缘基座和封装管壳;所述敏感芯体与一固定机构连接形成一整体结构,所述整体结构的外表面包括氧化锆纳米镀膜;所述敏感芯体通过所述固定机构固定设置在所述绝缘基座上,所述绝缘基座的顶端面设置有方形孔;所述固定机构包括方形块、压片、顶丝以及多个螺丝,所述敏感芯体的底端插入轴向穿孔内,所述顶丝固定所述敏感芯体,所述方形块适配连接到所述方形孔,所述压片通过所述螺丝固定连接绝缘基座的顶端面以压抵固定所述方形块;固定有敏感芯体的绝缘基座整体置入所述封装管壳中,所述敏感芯体暴露在滞止罩中。应用本技术方案可提供一种抗氧化可拆卸敏感芯体的钨铼热电偶。

技术研发人员:薛晨阳,海振银,苏智轩
受保护的技术使用者:厦门大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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