[發明專利]一種鑄造模具用快速響應測溫熱電偶

在審

• 申請號: 201810126744.6
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108414106A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 張花蕊;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 墨偉;陳磊

本發明公開了一種鑄造用快速響應測溫熱電偶裝置，包括兩根熱電偶絲，位于保護套管內，在熱端通過金屬接頭連接，金屬接頭為圓臺結構，縱截面為梯形，梯形中央為中空結構，金屬接頭與模具測溫孔的接觸部位為光滑的平面，同時模具測溫孔中與金屬接頭的對應接觸面也加工成光滑平面；所述的熱電偶外設有包套，包套前端與模具接觸部位的橫截面為適應模具外表面輪廓的形狀，包套前端與模具的接觸面上設有密封材料；所述熱電偶與包套后端連接驅動機構實現前進后退。本發明使模具升溫后的熱量迅速傳導到熱電偶，實現熱電偶對溫度的快速響應。保護熱電偶金屬接頭的光滑接觸面不受環境影響。金屬接頭與除熱電偶絲之外的熱電偶部件絕緣，避免了干擾。

技術領域

本發明屬于鑄造設備技術領域，尤其是涉及一種可快速響應的測溫熱電偶。

背景技術

熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在可測量的熱電動勢。兩種不同成份的均質導體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，或稱測量端、熱端，溫度較低的一端為自由端，或稱參比端、冷端。根據熱電動勢與溫度的函數關系,，在自由端溫度在0℃時的條件下得到熱電偶分度表，不同的熱電偶具有不同的分度表。如果熱電偶的工作端與參比端存有溫差時，顯示儀表會指示出熱電偶產生的熱電勢所對應的溫度值。熱電偶的熱電動熱將隨著測量端溫度升高而增長，它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關。

常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。標準熱電偶是指國家標準規定了其熱電勢與溫度的關系、允許誤差、并有統一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。常用熱電偶型號熱電偶分度號熱電極材料使用溫度(℃)為：S：鉑銠合金(銠含量10％)，純鉑0-1600℃；R：鉑銠合金(銠含量13％)，純鉑0-1600℃；B：鉑銠合金(銠含量30％)，鉑銠合金(銠含量6％)0-1800℃；K：鎳鉻鎳硅0-1300℃；T：純銅銅鎳0-350℃；J：鐵銅鎳0-+500℃；N：鎳鉻硅鎳硅0-+800℃；E：鎳鉻銅鎳0-600℃。

在現代化的鑄造生產中，采用低壓、差壓、擠壓等反重力鑄造方法時，在模具預熱、充型凝固、冷卻過程中，對控溫的精確性提出了很高的要求，而精確控溫的前提是測溫系統能夠針對模具或熔體溫度做出快速響應，并反饋到控制系統。而鑄件的充型凝固非常快(充型通常在幾秒內完成，凝固在幾十秒內完成)。因而對測溫系統的響應時間提出了更高的要求。目前工業測溫用的熱電偶，其基本構造包括熱電偶絲材、絕緣管、保護管和接線盒等，熱電偶絲在熱端焊接形成測溫結點，后端分別連接補償端，熱電偶絲裝于絕緣材料填充的密封套管內，測量時，套管外端通常還設有保護管，將金屬套管前段接觸被測物體，被測物體的高于金屬套管溫度時，熱量以被測物體—套管—絕緣材料(或空氣)—測溫結點的順序傳導，使測溫結點達到與被測物體相同的溫度，然后進行測量，該過程中，由于熱量經過金屬套管和絕緣材料(或空氣)需要一定的時間，尤其是絕緣材料或空氣的熱導率很低，因此造成現有的鎧裝熱電偶響應慢，根據文獻記載，傳統的熱電偶通常的響應時間在10秒以上，無法滿足現代化鑄造生產的測溫和控溫要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鑄造用快速響應測溫熱電偶裝置。

本發明完整的技術方案包括：

一種鑄造用快速響應測溫熱電偶裝置，包括兩根熱電偶絲，兩根熱電偶絲所用材料不同，熱電偶絲位于保護套管內，套管內填充有絕緣材料，兩根熱電偶絲在熱端通過金屬接頭連接，金屬接頭和套管之間有絕緣墊，其特征在于：

所述金屬接頭為圓臺結構，縱截面為梯形，其中梯形的上底面與兩腰面為與模具的接觸面，兩腰和上底的連接處采用圓角過渡，梯形中央為中空結構，金屬接頭與模具測溫孔的接觸部位為光滑的平面，同時模具測溫孔中與金屬接頭的對應接觸面也加工成光滑平面；