專利名稱：組裝式陶瓷熱電偶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的陶瓷熱電偶，尤其是一種能用于高溫環(huán)境的組裝式陶瓷熱電偶。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有陶瓷熱電偶用到的陶瓷有碳化硅、二氧化鈦、碳化硼和碳。由于碳的氧化，在氧化環(huán)境中，含有碳的熱電偶只能應(yīng)用在500℃以下的環(huán)境中，同理，由于二氧化鈦的氧化，含有二氧化鈦的熱電偶在氧化環(huán)境中只能用到900℃，含有碳化硼的熱電偶在氧化環(huán)境中限制使用的最高溫度為800℃。而且，在這些高溫環(huán)境下，碳、二氧化鈦或碳化硼必須使用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，如氮?dú)狻＜幢闶菍ｉT為測(cè)量1700℃高溫而設(shè)計(jì)的貴金屬熱電偶(如R型和S型熱電偶)，由于電極連接處鉑的揮發(fā)，在氧化環(huán)境中也只可以使用幾個(gè)星期，使用壽命很短。而且，現(xiàn)有的陶瓷熱電偶還存在兩種陶瓷之間連接的穩(wěn)定性問(wèn)題。這種連接通常是由機(jī)械安裝方法或粘結(jié)法實(shí)現(xiàn)的，由于不同陶瓷的膨脹系數(shù)不一致，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，這些連接點(diǎn)將逐漸被破壞，導(dǎo)致該熱電偶不能夠正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的陶瓷熱電偶無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下進(jìn)行工作的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能在高溫環(huán)境下正常工作的組裝式陶瓷熱電偶，它包括管狀電極2、高溫絕緣層3和桿狀電極4，其中一個(gè)電極由MoSi2制成，另一個(gè)電極由SiC制成，管狀電極2的下端封閉，桿狀電極4的下端插入管狀電極2的內(nèi)部，桿狀電極4的下端面與管狀電極2的內(nèi)底面之間相接，桿狀電極4的側(cè)面和管狀電極2的內(nèi)壁之間設(shè)有高溫絕緣層3，管狀電極2的開口端設(shè)有彈性密封層5。本發(fā)明由于兩電極分別采用MoSi2和SiC材料制成，使本發(fā)明可以在1800℃的高溫氧化環(huán)境下持續(xù)進(jìn)行溫度測(cè)量，本發(fā)明具有適用范圍廣、測(cè)量溫度高、加工簡(jiǎn)單、使用壽命與貴金屬熱電偶相當(dāng)、制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還包括一號(hào)桿狀電極4-1、高溫絕緣層3和二號(hào)桿狀電極4-2，一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2的側(cè)壁外側(cè)覆有高溫絕緣層3，一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2之間互相平行并留有間隔的設(shè)置，其中一個(gè)電極由MoSi2制成，另一個(gè)電極由SiC制成。本發(fā)明由于將兩電極制成桿狀，在兩電極的側(cè)壁外側(cè)覆有一層高溫絕緣層，在使用時(shí)將兩電極互相平行并間隔的插入待測(cè)的環(huán)境中，利用導(dǎo)電熔液形成回路，可以使本發(fā)明能在如液體金屬、熔鹽電解槽、高溫鹽爐、高溫等離子體等高溫導(dǎo)電的測(cè)量環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行溫度測(cè)量。


圖1是具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實(shí)施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實(shí)施方式
四的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實(shí)施方式
一在0～1500℃溫度范圍內(nèi)的空氣爐中使用時(shí)的熱電勢(shì)-溫度曲線圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1來(lái)具體說(shuō)明，本實(shí)施方式它包括管狀電極2、高溫絕緣層3和桿狀電極4，其中桿狀電極4由MoSi2制成，管狀電極2由SiC制成，管狀電極2的下端封閉，桿狀電極4的下端插入管狀電極2的內(nèi)部，桿狀電極4的下端面和管狀電極2的內(nèi)底面之間相接，桿狀電極4的側(cè)面和管狀電極2的內(nèi)壁之間設(shè)有高溫絕緣層3，管狀電極2上端的封口處灌注高溫彈性硅密封膠5，管狀電極2的上端和桿狀電極4的頂端分別設(shè)有信號(hào)輸出端子9，其中，高溫絕緣層3是由Al2O3或MgO或CaO制成的管或由Al2O3或MgO或CaO粉末進(jìn)行填充。如圖5所示，本實(shí)施方式在在400℃～1500℃之間的空氣爐中使用時(shí)，其熱電勢(shì)的輸出與溫度基本符合線性關(guān)系。本發(fā)明在測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證測(cè)量端處于較低的溫度，并且最好能保持穩(wěn)定。如果測(cè)量端溫度變化較大，可以增加熱電偶的長(zhǎng)度，或者在采取必要的冷卻措施，如風(fēng)冷或水冷，以便得到精度較高的溫度測(cè)量結(jié)果。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖2來(lái)具體說(shuō)明。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)在于桿狀電極4的下端面和管狀電極2的內(nèi)底面之間增設(shè)有導(dǎo)電連接層1，所述的導(dǎo)電連接層1是在桿狀電極4的下端面和管狀電極2的內(nèi)底面之間利用Ti3SiC2焊接而成。本實(shí)施方式由于兩電極之間采用Ti3SiC2焊接，可以保證本發(fā)明中的兩個(gè)電極在1600℃以下的高溫環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量并使兩電極保持良好的接觸。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)在于它增設(shè)的導(dǎo)電連接層1是在桿狀電極4的下端面和管狀電極2的內(nèi)底面經(jīng)金剛石研磨處理后分別涂上導(dǎo)電鉑漿在900℃燒結(jié)1小時(shí)后形成的鉑金屬覆層。本實(shí)施方式可以使本發(fā)明能在1800℃的高溫下進(jìn)行測(cè)量。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖3來(lái)具體說(shuō)明，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一、二和三的不同點(diǎn)在于它還包括調(diào)節(jié)彈簧6、調(diào)節(jié)套管7、擋片7-1和壓蓋8。調(diào)節(jié)套管7的下端與管狀電極2的上端旋合，調(diào)節(jié)套管7的上端設(shè)有中心帶有圓孔的擋片7-1，調(diào)節(jié)彈簧6套設(shè)在桿狀電極4上部的外側(cè)，擋片7-1中心的圓孔與調(diào)節(jié)彈簧6的下部之間旋合，調(diào)節(jié)彈簧6的上端與壓蓋8固定連接。本實(shí)施方式由于采用了調(diào)節(jié)彈簧6、調(diào)節(jié)套管7、擋片7-1和壓蓋8，使得本發(fā)明可以在的高溫環(huán)境中保持兩個(gè)電極之間良好的接觸。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖4來(lái)具體說(shuō)明，本實(shí)施方式包括一號(hào)桿狀電極4-1、高溫絕緣層3和二號(hào)桿狀電極4-2，一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2的側(cè)壁外側(cè)覆有高溫絕緣層3，一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2之間互相平行并留有間隔的設(shè)置，一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2的上頂端增設(shè)有信號(hào)輸出端子9，桿狀電極4由MoSi2制成，桿狀電極1由SiC制成。本實(shí)施方式由于將兩電極制成桿狀，且在兩電極的外側(cè)覆有一層絕緣層。使用時(shí)將兩電極互相平行并間隔的插入待測(cè)的環(huán)境中可以使本發(fā)明能在如液體金屬、熔鹽電解槽、高溫鹽爐、高溫等離子體等高溫導(dǎo)電的測(cè)量環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行溫度測(cè)量。
具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖4來(lái)具體說(shuō)明，本實(shí)施方式與實(shí)施方式四的不同點(diǎn)在于它還包括絕緣的電極架10，絕緣的電極架10上與一號(hào)桿狀電極4-1和二號(hào)桿狀電極4-2互相垂直的固定在一起，其它的組成和連接方式與實(shí)施方式五相同。本實(shí)施方式可以使兩電極之間在使用時(shí)不產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.組裝式陶瓷熱電偶，它包括管狀電極(2)、高溫絕緣層(3)和桿狀電極(4)，其特征在于其中一個(gè)電極由MoSi2制成，另一個(gè)電極由SiC制成，管狀電極(2)的下端封閉，桿狀電極(4)的下端插入管狀電極(2)的內(nèi)部，桿狀電極(4)的下端面與管狀電極(2)的內(nèi)底面之間相接，桿狀電極(4)的側(cè)面和管狀電極(2)的內(nèi)壁之間設(shè)有高溫絕緣層(3)，管狀電極(2)上端設(shè)有彈性密封層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于桿狀電極(4)的下端面和管狀電極(2)的內(nèi)底面之間增設(shè)有導(dǎo)電連接層(1)，所述的導(dǎo)電連接層(1)是在桿狀電極(4)的下端面和管狀電極(2)的內(nèi)底面之間利用Ti3SiC2焊接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于它增設(shè)的導(dǎo)電連接層(1)是在桿狀電極(4)的下端面和管狀電極(2)的內(nèi)底面經(jīng)金剛石研磨處理后分別涂上導(dǎo)電鉑漿在900℃燒結(jié)1小時(shí)后形成的鉑金屬覆層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于管狀電極(2)的上端和桿狀電極(4)的頂端分別增設(shè)有信號(hào)輸出端子(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于它還包括調(diào)節(jié)彈簧(6)、調(diào)節(jié)套管(7)、擋片(7-1)和壓蓋(8)，調(diào)節(jié)套管(7)的下端與管狀電極(2)的上端旋合，調(diào)節(jié)套管(7)的上端設(shè)有中心帶有圓孔的擋片(7-1)，調(diào)節(jié)彈簧(6)套設(shè)在桿狀電極(4)上部的外側(cè)，擋片(7-1)中心的圓孔與調(diào)節(jié)彈簧(6)的下部之間旋合，調(diào)節(jié)彈簧(6)的上端與壓蓋(8)固定連接。
6.組裝式陶瓷熱電偶，它包括一號(hào)桿狀電極(4-1)、高溫絕緣層(3)和二號(hào)桿狀電極(4-2)，其特征在于一號(hào)桿狀電極(4-1)和二號(hào)桿狀電極(4-2)的側(cè)壁外側(cè)覆有高溫絕緣層(3)，一號(hào)桿狀電極(4-1)和二號(hào)桿狀電極(4-2)之間互相平行并留有間隔的設(shè)置，其中一個(gè)電極由MoSi2制成，另一個(gè)電極由SiC制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于一號(hào)桿狀電極(4-1)和二號(hào)桿狀電極(4-2)的上頂端增設(shè)有信號(hào)輸出端子(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組裝式陶瓷熱電偶，其特征在于還包括絕緣的電極架(10)，絕緣的電極架(10)與一號(hào)桿狀電極(4-1)和二號(hào)桿狀電極(4-2)互相垂直的固定在一起。
全文摘要
組裝式陶瓷熱電偶，它涉及一種能用于高溫環(huán)境的組裝式陶瓷熱電偶。它包括管狀電極2、高溫絕緣層3和桿狀電極4，桿狀電極4的下端插入一端封閉的管狀電極2的內(nèi)部并相接，電極4的側(cè)面和電極2的內(nèi)壁之間設(shè)有絕緣層3，電極2上端設(shè)有彈性密封層5。它還可以由一號(hào)桿狀電極4－1、高溫絕緣層3和二號(hào)桿狀電極4－2組成，其中一個(gè)電極由MoSi
文檔編號(hào)G01K7/02GK1645074SQ200510009678
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者邵文柱, 崔玉勝, 甄良, 李義春 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)