[發明專利]動態超調快速熱電偶

有效

• 申請號: 200810017216.3
• 申請日: 2008-01-03
• 公開（公告）號: CN101476944A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 富良
• 申請（專利權）人: 富良;西北農林科技大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域：一種動態超調快速熱電偶(下簡稱超調熱電偶)，是具有高動態熱電變化率的溫度傳感器，它用于溫度檢測以及火焰熄火的快速熱電保護。?

技術背景：目前，公知的熱電偶有一個熱端，它由正熱電勢偶絲(下簡稱正絲)和負熱電勢偶絲(下簡稱負絲)的端頭進行焊接而成，兩偶絲的另一端即為冷端，兩個冷端焊有補償導線或輸出線。輸出到測量電路或電磁閥上的總電勢是這4根導體的熱電勢和3個焊點的接觸電勢的代數和。熱電偶的熱端接受火焰的高溫后，經輸出線向電磁閥供給電流，使電磁閥開閥通氣，當意外熄火時，熱電勢逐漸變小，電磁閥線圈電流消失，便恢復到常閉狀態，從而起到安全保護作用。不過，由于熱電偶都具有質量，不可能及時響應溫度的變化。當前的技術標準CJ/T28-2003規定開閥時間小于45秒閉閥時間小于60秒，這個時間太長，對大功率燃具，這樣的保護有危險。?

我們對熱電熄火保護分析一下。為了快速開啟電磁閥，必須加大熱電勢的幅值及其上升變化率，所以，一般采用貝塞爾系數最大的E分度偶絲，即鎳鉻-康銅偶絲，且偶絲的長度要大些。而為了快速關閉電磁閥，必須減小熱電勢的幅值，下降的變化率仍要加大。可見，開啟和關閉電磁閥都要求大的熱電勢變化率而對其幅值的要求卻是相反的。我們被迫兩者都要照顧，折衷的結果，使熱電保護的電磁閥開啟和關閉時間一直不理想，都太長。?

市場上有一種改進型熱電偶，其頭部的錐形襯套為正絲，錐形襯套的尖端與負絲焊接，形成熱端，錐形襯套的粗端便成了一個冷端，粗端與一個長導電襯套壓配合。負絲的另一端焊一個正絲，它們的焊點就是一個次溫端。正絲后面再焊一根輸出導線。使用這種改進熱電偶，閥門的保護速度加快。但是這種熱電偶的具有不足之處：由于其錐形襯套應耐熱，故是用鎳鉻不銹鋼的正絲(其正貝塞爾系數較低)。則工作端就必焊有另一個負絲，一般用E分度的康銅，其負貝塞爾系數高。因其熱端到次熱端使用了貝塞爾系數大的負絲。為了不過多損失熱端的熱電勢，該負絲不應太短，否則要付出限制上升熱電勢的幅值及其變化率的代價，會反而使閥門的開啟性能有所降低。這樣，次熱端溫度就不會更高些，加上該負絲之后必焊上貝塞爾系數小的正絲，結果補償的反向電勢較小，也就限制了次溫端的補償作用不會太強，造成閉閥時間不會太短。?

上述所有偶絲和接點都不裸露，是封閉在絕緣套管和導電襯套里的。整體熱慣性大，散熱不良，會降低熱電勢的變化率，也影響效果。?

發明內容：

要解決的技術問題：?

保護速度是熱電保護的關鍵，對大功率燃燒器尤為重要。本專利的目的是，克服上述熱電偶熱電響應速度不夠快的問題，提供動態超調快速熱電偶技術，實現快速熱電保護。?

技術方案：?

本專利提出熱電勢動態超調的思路，通過幾個技術措施，可解決現有熱電偶熱電響應速度慢的問題。?

本專利的技術方案是，設法形成開啟和關閉閥門時熱電勢的高超調量，從而盡可能地提高熱電勢動態上升和下降的變化率，同時進一步降低開啟電磁閥時的熱電勢的穩態幅值。但該幅值仍要有裕度。?

具體的技術措施有：?

●采用兩個次熱端(B)和(C)：即：熱端(A)的正絲(2)和負絲(3)的另兩端分別焊有與其相匹配的負絲(1)和正絲(4)，其焊點就是兩個次熱端(B)和(C)。兩個次熱端比一個次熱端能提供更大的熱電勢動態超調量。?

●尚可只采用一個次熱端(B)：省去次熱端(C)，而必須保留次熱端(B)，其設計與公知的相反：是在正絲(2)的另一端焊有一根負絲(1)，也就是，這時具有冷端(D)的兩個偶絲(1)和(3)都是大塞貝爾系數的負絲，而共用的偶絲(2)是耐熱正絲，其塞貝爾系數小，所以它可以短些，影響較小。故次溫端的溫度可更接近熱端的溫度?？梢?，這種布局，形成了由熱端和次熱端構成的兩個熱電偶，它們都是熱電勢損失小、高輸出的熱電偶。根據熱電偶中間導體定律疊加熱電勢，可以得到較好的預想效果：穩態熱電勢幅值在有裕度的前提下可補償到最小，而動態上升和下降的熱電勢超調量可成倍加大，得到很高的變化率，從而可使閥門開啟和關閉時間大大縮短。?

●本超調熱電偶是全裸露的，或只有次熱端(B)、和負絲(1)是裸露的，即半裸的。裸露的好處是散熱速度快。一般燃具安裝環境是允許使用具有一定強度的全裸或半裸熱電偶的。?

●將裸露的次熱端(B)的安裝位置接近熱源并面對熱輻射。這有助于提高次熱端的溫度，加大熱電勢補償效率。?