專利名稱：高速流體用高速響應(yīng)熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，尤其是涉及以迅速的響 應(yīng)速度測(cè)定像渦輪機(jī)內(nèi)的流體的那樣以高速流動(dòng)的流體的溫度的熱電 偶。
背景技術(shù)：
套管熱電偶是將氧化鎂、氧化鋁等無(wú)機(jī)絕緣材料粉末夾裝在金屬 套管內(nèi)而收容熱電偶芯線的熱電偶。
圖1表示套管熱電偶的代表性的形狀。
套管熱電偶，是將無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102填充在金屬套管101內(nèi)， 以熱電偶的+腳(+側(cè)熱電偶芯線103)和-腳(-側(cè)熱電偶芯線104)這 兩個(gè)腳作為芯線，將芯線的前端接合作為測(cè)溫點(diǎn)105。雖然沒(méi)有圖示， 但是為了防止無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102的吸濕，由環(huán)氧樹(shù)脂等密封材料 對(duì)和前端相反側(cè)的端末實(shí)施了密封。
套管熱電偶，在腐蝕性氛圍氣體或氧化氛圍氣體等嚴(yán)酷的環(huán)境中 使用的情況下，因?yàn)闊犭娕夹揪€從氛圍氣體被隔離，所以與棵線的情 況相比，具有壽命長(zhǎng)這樣的優(yōu)點(diǎn)，另外，因?yàn)橛薪^緣層，所以還具有 不需要考慮與設(shè)置對(duì)象物之間的絕緣這樣的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛使用。
圖2是表示與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有的套管熱電偶的前端部的制法 的圖。
首先，將前端部的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102掏出，將熱電偶芯線103、 104的前端切斷(圖2 (b))。
其次，通過(guò)焊接等將+側(cè)熱電偶芯線103的前端和-側(cè)熱電偶芯線 104的前端接合，形成測(cè)溫點(diǎn)105 (圖2 (c))，在最初掏出無(wú)機(jī)絕緣 材料粉末102而空出的部分的前端留下空間來(lái)填充相同的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末(圖2 (d))，最后通過(guò)焊接106將金屬套管101的前端密封來(lái) 完成(圖2 (e))。
此套管熱電偶，因?yàn)橥鈴皆叫崛萘吭缴?，所以響?yīng)速度越快， 如果對(duì)渦輪機(jī)內(nèi)的那樣的高速流體直接使用外徑小的套管熱電偶，則 由于受到來(lái)自流體的力，會(huì)產(chǎn)生折斷或彎曲等機(jī)械性損傷。因此，作 為即使在高速流體中也不會(huì)受到機(jī)械性損傷、且能夠獲得高速響應(yīng)的 熱電偶，考慮了在圖3的現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(1)(日 本特開(kāi)平7-174637號(hào))、圖4的現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(2 )、 圖5的現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(3)(日本特開(kāi)2006-78305 號(hào))中表示的結(jié)構(gòu)。
圖3是將由+側(cè)熱電偶芯線103、-側(cè)熱電偶芯線104、無(wú)機(jī)絕緣材 料粉末102 (1)及金屬套管101等構(gòu)成的套管熱電偶收容于粗的保護(hù) 外管107中，由無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102 (2)進(jìn)行了固定的圖。
套管熱電偶，由于收容了前端的測(cè)溫點(diǎn)105的部分從保護(hù)外管107 較短地露出，所以即使在高速流體中，套管熱電偶的露出部分也不會(huì) 因受到來(lái)自流體的力而受到機(jī)械性損傷。
但是，保護(hù)外管107及無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102 (2)，由于直徑越 粗熱容量越大，所以其對(duì)于被測(cè)定流體的溫度變化而言的溫度追隨越 遲緩，因?yàn)樘坠軣犭娕嫉臏y(cè)溫點(diǎn)105因熱傳導(dǎo)而受其影響，所以與套 管熱電偶單體的響應(yīng)速度相比，溫度輸出的響應(yīng)速度遲緩。
圖4是圖3的變形，是對(duì)保護(hù)外管107附加了底板108，將底板 108和套管熱電偶進(jìn)行了焊接的圖。和圖3的套管熱電偶同樣，不會(huì) 受到機(jī)械性損傷，但仍然受保護(hù)外管107及無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102(2) 的大的熱容量的影響，與套管熱電偶單體的響應(yīng)速度相比，溫度輸出 的響應(yīng)速度遲緩。
圖5是將套管熱電偶收容于金屬的保護(hù)筒109中，和圖3、圖4 同樣使套管熱電偶的前端的測(cè)溫點(diǎn)收容部從保護(hù)筒109較短地露出的 圖。為了應(yīng)對(duì)因高速流體中的套管熱電偶的振動(dòng)而導(dǎo)致的金屬套管 101的磨耗，對(duì)金屬套管101表面涂敷了碳化鉻。因?yàn)樘坠軣犭娕嫉?br> 4前端的露出短，所以即使在高速流體中，套管熱電偶也不會(huì)受到機(jī)械
性損傷。但是，在此情況下，保護(hù)筒109的對(duì)于被測(cè)定流體的溫度變 化而言的溫度追隨也因?yàn)闊崛萘看蠖t緩，由于保護(hù)筒109和套管熱 電偶接觸，所以，因熱傳導(dǎo)受其影響，導(dǎo)致響應(yīng)速度被限制。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平7-174637號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-078305號(hào)>^才艮

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
因此，在測(cè)定像渦輪機(jī)內(nèi)流體的那樣的高速流體的溫度的溫度計(jì) 中，為了提高安裝的裝置的性能，要求響應(yīng)速度盡可能快的溫度計(jì)。 本發(fā)明的目的在于提供一種在高速流體中使用也不會(huì)受到折斷或彎曲 等機(jī)械性損傷，且響應(yīng)速度快的熱電偶。
為了解決課題的手段
本發(fā)明鑒于上述的情況，為了提供在高速流體中使用也不會(huì)受到 折斷或彎曲的機(jī)械性損傷，響應(yīng)速度快的熱電偶，做成了如下的高速 流體用高速響應(yīng)熱電偶，將外徑細(xì)的套管熱電偶以前端露出的方式插 入到外徑粗的保護(hù)管內(nèi)，所述套管熱電偶是使無(wú)機(jī)絕緣材料粉末夾裝 在金屬套管內(nèi)來(lái)收容+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線，將+側(cè)熱電偶芯 線和-側(cè)熱電偶芯線的前端彼此接合形成了測(cè)溫點(diǎn)，其特征在于，將來(lái) 自保護(hù)管的套管熱電偶的露出部插入到具有多個(gè)貫通窗和在前端側(cè)設(shè) 置了套管熱電偶插通的孔的底蓋的保護(hù)筒內(nèi)，使套管熱電偶的前端從 保護(hù)筒底蓋較短地露出，對(duì)保護(hù)筒底蓋和套管熱電偶、及保護(hù)筒和保 護(hù)管下部進(jìn)行了焊接。
另外，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，為了防止因熱膨脹 差而導(dǎo)致的損傷，由相同的材質(zhì)構(gòu)成了保護(hù)筒和套管熱電偶的金屬套 管。
此外，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，為了提高熱傳導(dǎo)性， 向套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末為氮化硼或氧化鈹。
此外，在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，為了以在金屬套管內(nèi)不動(dòng)的方式固定無(wú)機(jī)絕緣材料粉末，以便其在進(jìn)行焊接密封時(shí)不飛散，在向套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充了氮化硼或氧化鈹?shù)臒o(wú)機(jī)絕緣材料粉末的更前端部，填充了氧化鎂或氧化鋁的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，將外徑細(xì)的套管熱電偶以前端露出的方式插入到外徑粗的保護(hù)管內(nèi)，所述套管熱電偶是使無(wú)機(jī)絕緣材料粉末夾裝在金屬套管內(nèi)來(lái)收容+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線，將+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線的前端彼此接合形成了測(cè)溫點(diǎn)，其特征在于，將來(lái)自保護(hù)管的套管熱電偶的露出部插入到具有多個(gè)貫通窗和在前端側(cè)設(shè)置了套管熱電偶插通的孔的底蓋的保護(hù)筒內(nèi)，使套管熱電偶的前端從保護(hù)筒底蓋較短地露出，對(duì)保護(hù)筒底蓋和套管熱電偶、及保護(hù)筒和保護(hù)管下部進(jìn)行了焊接，所以，雖然在使用細(xì)徑的套管熱電偶這一點(diǎn)上與現(xiàn)有情況是相同的，但根據(jù)新的結(jié)構(gòu)，得到了在高速流體中也不會(huì)受到機(jī)械性損傷，且高速響應(yīng)的熱電偶。
另外，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，由于由相同的材質(zhì)構(gòu)成了保護(hù)筒和套管熱電偶的金屬套管，所以能夠防止因熱膨脹差而導(dǎo)致的損傷。
此外，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，由于向套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末為熱傳導(dǎo)性好的氮化硼或氧化鈹，所以能夠提高使用的套管熱電偶自身的響應(yīng)性。
而且，本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，由于在向套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充了氮化硼或氧化鈹?shù)臒o(wú)機(jī)絕緣材料粉末的更前端部，填充了氧化鎂或氧化鋁的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末，所以能夠以在金屬套管內(nèi)不動(dòng)的方式固定無(wú)機(jī)絕緣材料粉末，以便其在進(jìn)行焊接密封時(shí)不飛散。


圖1是現(xiàn)有的套管熱電偶的長(zhǎng)度方向剖面和徑向剖面的兩面圖2是說(shuō)明套管熱電偶的現(xiàn)有的前端加工的圖3是現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(1)的軸向剖面和A 向剖面的兩面圖4是現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(2)的軸向剖面和B 向剖面的兩面圖5是現(xiàn)有的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶(3)的軸向剖面和C 向剖面的兩面圖6是本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶的軸向剖面和D向剖 面的兩面圖7是本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶的外形圖； 圖8是表示本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶的套管熱電偶前 端部加工順序(l)的圖9是表示本發(fā)明的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶的套管熱電偶前 端部加工順序(2)的圖。 符號(hào)說(shuō)明 1:金屬套管 2:無(wú)機(jī)絕緣材料粉末 3: +側(cè)熱電偶芯線 4:-側(cè)熱電偶芯線 5:測(cè)溫點(diǎn) 11:保護(hù)管 13:貫通窗 12:底蓋 14:保護(hù)筒
具體實(shí)施例方式
為了實(shí)施發(fā)明的最好的方式圖6~圖9表示本發(fā)明的熱電偶的結(jié)構(gòu)和使用的套管熱電偶的前 端部的制法。
首先，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是本發(fā)明的熱電偶的剖面圖，圖7是其外形圖。套管熱電偶， 在金屬套管1內(nèi)填充有無(wú)機(jī)絕緣材料粉末2,將熱電偶的+腳(+側(cè) 熱電偶芯線3)和-腳(-側(cè)熱電偶芯線4)這兩個(gè)腳作為芯線，將芯線 的前端接合作為測(cè)溫點(diǎn)5。
空心且具有底蓋12和多個(gè)貫通窗13的保護(hù)筒14被焊接在直徑粗 的保護(hù)管ll上，外形細(xì)的套管熱電偶被收容在其中，收容了測(cè)溫點(diǎn)5 的前端部較短地從保護(hù)筒14露出。保護(hù)筒14的材質(zhì)由與套管熱電偶 的金屬套管l相同的材料制作。
套管熱電偶與保護(hù)筒14的底蓋12焊接在一起，與保護(hù)管11在保 護(hù)管11下部也焊接在一起。保護(hù)筒14和底蓋12被焊接在一起，但也 可以是作為一體物切削出來(lái)的。
另外，保護(hù)管11例如既可以是如圖4的上部的那樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 也可以是將圖4的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102 (2)去除，而將保護(hù)管11 加厚直到金屬套管1的表面，不論內(nèi)部結(jié)構(gòu)怎樣均可。
根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)可以得到下面的效果。
l.高速響應(yīng)
在保護(hù)筒14及與保護(hù)筒14內(nèi)套管熱電偶的保護(hù)管11接近的部分 中，因?yàn)閬?lái)自熱容量大、溫度響應(yīng)遲緩的保護(hù)管11的熱傳導(dǎo)的影響， 所以對(duì)被測(cè)定流體的溫度變化的追隨比套管熱電偶單體遲緩。
但是，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，被測(cè)定流體通過(guò)設(shè)置在保護(hù)筒14上的多 個(gè)貫通窗13也在保護(hù)筒14內(nèi)流過(guò)，保護(hù)筒14及底蓋12的內(nèi)外面都 受到從被測(cè)定流體傳來(lái)的熱。
另外，由于被測(cè)定流體流過(guò)保護(hù)筒14內(nèi)的套筒熱電偶的表面，所 以保護(hù)筒14內(nèi)的套筒熱電偶也受到從被測(cè)定流體傳來(lái)的熱。
因此，在保護(hù)筒14及保護(hù)筒14內(nèi)套管熱電偶的遠(yuǎn)離保護(hù)管11 的部分中，來(lái)自被測(cè)定流體的傳熱處于支配地位，而來(lái)自保護(hù)管11的影響僅限于局部性的影響。
此外，由于保護(hù)管14為空心且底蓋12也是板狀，所以熱容量小， 另外，因?yàn)楸Ｗo(hù)筒14內(nèi)的套管熱電偶也是細(xì)徑，熱容量小，所以，在 沒(méi)有受到來(lái)自保護(hù)筒14部的熱傳導(dǎo)的影響的保護(hù)筒14的下部、底蓋 12及保護(hù)筒14內(nèi)套管熱電偶的下部，因?yàn)閬?lái)自被測(cè)定流體的傳熱， 所以迅速地追隨^J則定流體的溫度變化。
在現(xiàn)有的圖3~圖5的結(jié)構(gòu)中，測(cè)溫點(diǎn)105因熱傳導(dǎo)而受到由于 保護(hù)外管107 (圖3、圖4 )、無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102 ( 2 )(圖3、圖4 ) 及保護(hù)筒109 (圖5)的熱容量大而導(dǎo)致的響應(yīng)遲緩的影響，與套管熱 電偶單體相比，響應(yīng)速度遲緩。
在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)檫M(jìn)行焊接連接于套管熱電偶的前端的測(cè) 溫點(diǎn)105的收容部上的底蓋12、與底蓋12連接著的保護(hù)筒14的下部、 及與測(cè)溫點(diǎn)收容部連接的保護(hù)筒109內(nèi)的套管熱電偶下部，如上所述， 都迅速地追隨被測(cè)定流體的溫度變化，所以，因它們的影響而導(dǎo)致的 響應(yīng)速度的降低極少。因此，能夠得到與將細(xì)徑的套管熱電偶以單體 的形式使用的情況具有同等的響應(yīng)速度的高速響應(yīng)的熱電偶。
2、機(jī)械性損傷的避免
由于保護(hù)筒14通過(guò)焊接固定在保護(hù)管11上，且是具有底蓋12 的圓筒，所以，依靠結(jié)構(gòu)的所謂的立體效果，即使不是厚的壁厚也能 夠避免在高速流體中的折斷、彎曲、壓曲等機(jī)械性損傷。不需要厚的 壁厚，這能夠減小保護(hù)筒14和底蓋12的熱容量，也有助于前述的響 應(yīng)速度提高。
另外，由于不具有如圖5的結(jié)構(gòu)的那樣的可動(dòng)部，所以也不會(huì)受 到因磨耗而導(dǎo)致的損傷。
此外，由于套管熱電偶的前端部和現(xiàn)有的套管熱電偶同樣僅是從 保護(hù)筒14較短地露出，所以，此部分也不會(huì)因從高速流體受到的力而 受到機(jī)械性損傷。
關(guān)于因在高溫下的使用中的熱膨脹而導(dǎo)致的損傷，因?yàn)楸Ｗo(hù)筒14 和金屬套管1為相同的材質(zhì)，所以能夠防止因熱膨脹差而導(dǎo)致的損傷。
9即，保護(hù)筒14和套管熱電偶分別與保護(hù)管11的下部通過(guò)焊接固 定，保護(hù)筒14和套管熱電偶由保護(hù)筒底蓋12通過(guò)焊接固定。因此， 如果保護(hù)筒14和套管熱電偶的熱膨脹存在差，則在高溫下的使用中， 在保護(hù)管11下部和底蓋12之間有發(fā)生因熱膨脹差而導(dǎo)致的損傷的可 能性，但通過(guò)使保護(hù)筒14和金屬套管l為相同的材質(zhì)，能夠防止因熱 膨脹差而導(dǎo)致的損傷。
接著，對(duì)提高套管熱電偶自身的響應(yīng)性進(jìn)行說(shuō)明。
套管熱電偶的前端部按照?qǐng)D2所示的那樣制作。作為絕緣材料粉 末，主要因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性的原因，使用了氧化鎂粉末或氧化鋁粉末。
由于在圖2 (a)所示的金屬套管101內(nèi)收容了熱電偶芯線103、 104和無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102,這樣的結(jié)構(gòu)，是在制作的最終工序中通 過(guò)使用旋轉(zhuǎn)式鐓鍛機(jī)和鍛模的冷拔來(lái)對(duì)已制作得粗的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了縮徑 加工的結(jié)構(gòu)，所以，高密度且緊實(shí)地填充了無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102， 因此，熱傳導(dǎo)性好。但是，在圖2(d)中，對(duì)于被填充在前端部的測(cè) 溫點(diǎn)105周邊的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末102,因?yàn)闆](méi)有實(shí)施上述那樣的縮 徑加工，所以填充密度低、熱傳導(dǎo)性差。因此，成為金屬套管101的 溫度傳到測(cè)溫點(diǎn)105的時(shí)間長(zhǎng)、套管熱電偶的響應(yīng)速度受限的主要原 因。
在本發(fā)明中，通過(guò)使向該套管熱電偶的前端部填充的無(wú)機(jī)絕緣材 料粉末成為熱傳導(dǎo)好的材料，加快了套管熱電偶自身的響應(yīng)速度。
圖8表示其加工順序。在直到形成測(cè)溫點(diǎn)105之前，和圖2的現(xiàn) 有順序相同，使用的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末也是氧化鎂粉末或氧化鋁粉末。
然后，將向前端部的測(cè)溫點(diǎn)5周邊填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末15 的材質(zhì)作為熱傳導(dǎo)性好的氮化硼粉末或氧化鈹粉末。通過(guò)這樣做，使 高價(jià)的氮化硼、氧化鈹?shù)氖褂昧靠刂瞥蔀樽钚∠?，不?huì)損害經(jīng)濟(jì)性， 使套管熱電偶的響應(yīng)高速化。
另外，在圖8的加工順序(a)中，在向前端填充的無(wú)機(jī)絕緣材料 粉末因表面摩擦系數(shù)等特性而是具有松散流動(dòng)的性質(zhì)的粉末的情況 下，不能將無(wú)機(jī)絕緣材料粉末固定性地填充到金屬套管1內(nèi)，在進(jìn)行圖8 (b)的前端密封焊接16之際，伴隨處于粒子的間隙內(nèi)的空氣的 熱膨脹，發(fā)生已填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末15向金屬套管1外飛散的現(xiàn) 象。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，特別是在氮化硼中這樣的粉末多。
圖9表示用于應(yīng)對(duì)無(wú)機(jī)絕緣材料粉末的飛散的加工順序。
在直到要向前端的測(cè)溫點(diǎn)5周圍填充熱傳導(dǎo)性好的機(jī)絕緣材料粉 末時(shí)之前，和圖8是一樣的。
此后，向其更前端填充與現(xiàn)有相同的氧化鎂或氧化鋁的粉末17, 通過(guò)前端密封焊接16將前端密封。 一般所使用的氧化鎂或氧化鋁的粉 末能夠以不動(dòng)的方式固定在金屬套管1內(nèi)，在進(jìn)行焊接密封時(shí)不飛散， 這已通過(guò)現(xiàn)有的加工被證實(shí)，實(shí)際上，在此加工順序中，在按照?qǐng)D8 的順序?qū)w散的氮化硼粉末作為熱傳導(dǎo)好的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末使用的 情況下，也不發(fā)生飛散。
實(shí)施例1
首先，對(duì)套管熱電偶自身的響應(yīng)速度提高的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。 以圖9所示的加工方法制作了以下的套管熱電偶。 熱電偶芯線類型JISC1602表示的K熱電偶芯線 套夕卜徑(p3.2mm 套材質(zhì)NCF600 無(wú)機(jī)絕緣材料粉末氧化鎂
填充到測(cè)溫點(diǎn)周邊的熱傳導(dǎo)好的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末的材質(zhì)氮化
硼
為了防止飛散，前端填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末的材質(zhì)氧化鎂 通過(guò)使此套管熱電偶從室溫的空氣中下落到流速1 m/秒的水中，
測(cè)定了響應(yīng)速度，結(jié)果，響應(yīng)時(shí)間常數(shù)(輸出變化達(dá)到全變化量的
63.2%所需要的時(shí)間)為0.46秒。
另一方面，圖2所示的通過(guò)現(xiàn)有的加工方法加工的相同的熱電偶
芯線類型、套外徑、套材質(zhì)及無(wú)機(jī)絕緣材料粉末材質(zhì)的套管熱電偶的
響應(yīng)時(shí)間常數(shù)，以相同的測(cè)定方法測(cè)定為0.56秒，根據(jù)本發(fā)明，響應(yīng)
速度按響應(yīng)時(shí)間常數(shù)提高了 18%。接著，對(duì)使用通過(guò)上述的發(fā)明形成的套管熱電偶來(lái)作成本發(fā)明的 高速響應(yīng)熱電偶的例子進(jìn)行說(shuō)明。
形狀如圖6及圖7所示，主要的尺寸和材質(zhì)如下。 保護(hù)筒外徑(p8mm 保護(hù)筒壁厚lmm 保護(hù)筒長(zhǎng)度22mm 保護(hù)筒及底蓋材質(zhì)NCF600
保護(hù)筒貫通窗cp2.3mm的圓形窗xl0 (窗配置如圖7所示) 保護(hù)筒底蓋厚度3mm 套管熱電偶的前端露出長(zhǎng)度9mm
和套管熱電偶單體的試驗(yàn)同樣，通過(guò)使此熱電偶從室溫的空氣中 下落到流速lm/秒的水中，測(cè)定了響應(yīng)速度。響應(yīng)時(shí)間常數(shù)為0.50~ 0.55秒。與使用的套管熱電偶為單體的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)0.46秒之間的差 很微小，證明了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使因設(shè)置保護(hù)筒而導(dǎo)致的響應(yīng)速度降低 極少。
已作成的上述高速響應(yīng)熱電偶，為了渦輪機(jī)內(nèi)的流體溫度測(cè)定， 已確定了套管熱電偶及保護(hù)筒的形狀、材質(zhì)，以便即使在使用對(duì)象場(chǎng) 所的最大流速下也不產(chǎn)生機(jī)械性損傷。
以往，在相同的對(duì)象場(chǎng)所使用的熱電偶是前端為圖4所示的形狀 的熱電偶。該熱電偶雖然也是以在使用對(duì)象場(chǎng)所的最大流速下也不產(chǎn) 生機(jī)械性損傷的方式設(shè)計(jì)的，但是，通過(guò)從室溫的空氣中下落到流速 lm/秒的水中測(cè)定的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)約為2秒。
這樣，本發(fā)明的高速響應(yīng)熱電偶與現(xiàn)有的熱電偶相比，按響應(yīng)時(shí) 間常數(shù)高速化約1/4。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明能夠以高速響應(yīng)測(cè)定高速流體的溫度，還能夠計(jì)測(cè)含有小 的粒狀物的高速流體的溫度。
權(quán)利要求
1.一種高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，將外徑細(xì)的套管熱電偶以前端露出的方式插入到外徑粗的保護(hù)管內(nèi)，所述套管熱電偶是使無(wú)機(jī)絕緣材料粉末夾裝在金屬套管內(nèi)來(lái)收容+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線，將+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線的前端彼此接合形成了測(cè)溫點(diǎn)，其特征在于，將來(lái)自保護(hù)管的套管熱電偶的露出部插入到具有多個(gè)貫通窗和在前端側(cè)設(shè)置了套管熱電偶插通的孔的底蓋的保護(hù)筒內(nèi)，使套管熱電偶的前端從保護(hù)筒底蓋較短地露出，對(duì)保護(hù)筒底蓋和套管熱電偶、及保護(hù)筒和保護(hù)管下部進(jìn)行了焊接。
2. 如權(quán)利要求l所述的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，其中，由相 同的材質(zhì)構(gòu)成了保護(hù)筒和套管熱電偶的金屬套管。
3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的高速流體用高速響應(yīng)熱電 偶，其中，向套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末為氮化硼或氧化鈹。
4. 如權(quán)利要求3所述的高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，其中，在向 套管熱電偶的具有測(cè)溫點(diǎn)的前端部填充了氮化硼或氧化鈹?shù)臒o(wú)機(jī)絕緣 材料粉末的更前端部，填充了氧化鎂或氧化鋁的無(wú)機(jī)絕緣材料粉末。
全文摘要
一種高速流體用高速響應(yīng)熱電偶，在高速流體值使用也不會(huì)受到折斷或彎曲等機(jī)械性損傷，響應(yīng)速度快。所述高速流體用高速響應(yīng)熱電偶是，將外徑細(xì)的套管熱電偶以前端露出的方式插入到外徑粗的保護(hù)管內(nèi)，所述套管熱電偶是使無(wú)機(jī)絕緣材料粉末夾裝在金屬套管內(nèi)來(lái)收容+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線，將+側(cè)熱電偶芯線和-側(cè)熱電偶芯線的前端彼此接合形成了測(cè)溫點(diǎn)，其特征在于，將來(lái)自保護(hù)管的套管熱電偶的露出部插入到具有多個(gè)貫通窗和在前端側(cè)設(shè)置了套管熱電偶插通的孔的底蓋的保護(hù)筒內(nèi)，使套管熱電偶的前端從保護(hù)筒底蓋較短地露出，對(duì)保護(hù)筒底蓋和套管熱電偶、及保護(hù)筒和保護(hù)管下部進(jìn)行了焊接。
文檔編號(hào)G01K7/02GK101675327SQ20088001483
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者佐野淳一, 岡田浩, 外山浩三, 望月光明, 福島真一 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社;株式會(huì)社岡崎制作所