CN110411600A - 一种profile热电偶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种profile热电偶，其包括耐热管体、两个以上沿管体轴向设置的偶丝孔以及设置在管体外壁的测温孔，所述偶丝孔成对设置，所述偶丝两根为一组，偶丝的连接端为测温点，一组偶丝相对应的偶丝孔为一组，该组偶丝孔的测温孔位置相对应，且连通形成容置测温点的实际测温孔，在温度急剧变化时，管体会是一个温度变化的屏障，延缓温度的变化程度，是对偶丝焊点的保护，避免偶丝受损，延长偶丝寿命增加其工作的稳定性。即使测温点偏移也会进入到某一个偶丝孔内，也能达到避免偶丝延长溢出的几率，偶丝的安全稳定运行为设备的稳定性提供保障，从而保障正品率的稳定，也会减少热电偶的更换频率，为企业提高效率降低成本。

Description

一种profile热电偶

技术领域

本发明涉及测温领域，一种profile热电偶。

背景技术

电子、电气生产行业和高温炉灶装置上都使用了大量的用于测温的热电偶，由于热电偶的工作温度很高，对热电偶的工作稳定性要求也是比较高，热电偶工作异常直接导致产品次品率提高，甚至生产线停产。

尤其是在扩散炉的温度控制中，温度的控制国标中规定温度误差是±1℃，但是在实际应用过程中温度一般都控制在±0.5℃，炉内的都是在1200℃以上，温度的控制要求非常高，热电偶是普遍的选择。

扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。

在以 profile型热电偶为例偶丝使用贵金属价格昂贵，普遍都在3万元以上，使用情况良好的情况下至少要半年进行检测，尤其是偶丝很长在受热时会膨胀，很容易延伸出热电偶的管体裸露在外，很容易氧化或是损坏。使用过程中测温端特别是测温点处的焊点很容易氧化，尤其是在温度急剧变化时很容易氧化失效，导致热电偶的测温不准确，严重影响产品质量，会导致直接报废，更换新的热电偶，更换频率高导致生产成本增加，造成企业成本浪费，增加使用者的维护和更换成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种profile热电偶。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种profile热电偶，其包括插装有偶丝的耐热管体、两个以上沿管体轴向设置的偶丝孔以及设置在管体外壁的测温孔，所述测温孔与偶丝孔连通且一一对应，所述偶丝插装在偶丝孔内，且一个偶丝孔内设置有一根偶丝；所述偶丝孔成对设置，所述偶丝两根为一组，且在热电偶测温端连接，偶丝的连接端为测温点，一组偶丝相对应的偶丝孔为一组，该组偶丝孔的测温孔位置相对应，且连通形成容置测温点的实际测温孔。

进一步的说，所述管体外侧壁远离测温端的管体外侧壁上还设置有辅助测温孔，所述辅助测温孔与实际测温孔位于同一轴线上，所述辅助测温孔与实际测温孔一一对应，所述辅助测温孔连通同一组对应的两个偶丝孔；对应的所述辅助测温孔与实际测温孔连通，在同一组偶丝孔的辅助测温孔和实际测温孔之间形成一个没有隔档的测温腔。

进一步的说，所述辅助测温孔设置有用于覆盖辅助测温孔的密封盖。

进一步的说，所述密封盖的直径大于辅助测温孔的直径，所述密封盖通过阶梯孔固定在辅助测温孔上，且密封盖的顶面与管体外侧面齐平，该阶梯孔内孔是辅助测温孔，所述密封盖可以是硅酸钙。

进一步的说，所述辅助测温孔设置有固定偶丝的塞块。

进一步的说，所述塞块的顶端与管体外侧面齐平，所述塞块可以是硅酸钙。

进一步的说，所述偶丝孔的数量是2的倍数。

进一步的说，所述耐热管体是石英管、陶瓷管、高密度石墨管、六方氮化硼管或锆英砂管。

进一步的说，所述实际测温孔在管体的径向均匀分布。

进一步的说，所述实际测温孔在管体的轴向的测温端均匀分布。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明将偶丝的测温点嵌入到实际测温孔内，实际测温孔是由相邻两个偶丝孔将中间隔壁打通形成的，当偶丝受热变长时，测温点前移会与打破的隔壁断面抵触形成制约，避免测温点延伸出实际测温孔外侧，是对测温点的保护，在温度急剧变化时，管体会是一个温度变化的屏障，延缓温度的变化程度，是对偶丝焊点的保护，避免偶丝受损，延长偶丝寿命增加其工作的稳定性。即使测温点偏移也会进入到某一个偶丝孔内，也能达到避免偶丝延长溢出的几率，偶丝的安全稳定运行为设备的稳定性提供保障，从而保障正品率的稳定，也会减少热电偶的更换频率，为企业提高效率降低成本。

偶丝是金属材质，在使用时温度非常高，必然与生产时温度不同，其长度也必然有所变化，本技术方案设置实际测温孔可以使测温点在孔内有一定的行程，减缓偶丝膨胀的带来的不利局面。

偶丝的热膨胀从常温到1200℃膨胀率达到1.3%左右，当热电偶2米长其在工作时膨胀的长度相当可观。因此预留一部分的膨胀空间很有必要，实际测温孔前端的隔断会形成阻挡，可以使偶丝在偶丝孔内弯曲来吸收形变的长度，即使偏移到一侧的偶丝孔内也可以实现避免偶丝外溢的作用。

设置辅助测温孔与实际测温孔之间的距离很近，两孔的最近边缘在1-3厘米。两个孔之间打掉隔档形成一个整体的测温腔，这个腔不能过长，过远的距离容易使偶丝接触，这样设置的优点在于增加测温点的活动空间，在常温生产时为工作温度膨胀流出足够的轴向空间，当在工作温度时恰好测温点位于实际测温孔内，使避免偶丝膨胀溢出测温孔更加有效。一般辅助测温孔是常温使用的，实际测温孔是在实际高温状态下使用的，两孔搭配适应不同状态，形成完美组合，既不影响检测也不影响使用，至于辅助测温孔和实际测温孔之间的间距根据偶丝的长度乘以热膨胀系数即可。

辅助测温孔设置有用于覆盖辅助测温孔的硅酸钙密封盖，通过阶梯孔的设置更加牢固的固定密封辅助测温孔，与管体外表面齐平是避免磕碰，更加美观实用。封闭辅助测温孔可以使测温腔更加封闭再温度由工作状态急剧下降时，相对封闭的空间会减缓降温，避免温度的急剧降低对偶丝的损坏，再常温进行热电偶检测时，只需要加温时间稍长即可，不影响使用。

辅助测温孔设置有固定偶丝的硅酸钙塞块，塞块的顶端与管体外侧面齐平，设置塞块可以将测温端的两根偶丝固定在偶丝孔内，使偶丝的膨胀完全在塞块与管体末端的偶丝孔内完成，即偶丝在偶丝孔内弯曲即可，测温点置于实际测温孔即可永远固定在孔内，不受偶丝热涨的影响，再测温腔内的偶丝很短其受热膨胀可以忽略不计。这样测温点可以始终待在实际测温孔内，避免裸露氧化，还不影响测温的准确性，增加热电偶的寿命，再温度急升急降时管体围拢的侧壁起到缓冲作用进一步保护测温点。为设备的正常运转保驾护航，降低热电偶故障率提高设备稳定性，延长热电偶寿命降低企业运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一结构示意图；

图2是本发明实施例二结构示意图；

图3是本发明实施例三结构示意图；

图4是本发明实施例四结构示意图；

图5是本发明六孔管体横截面结构示意图。

其中：1管体、2偶丝孔、3测温孔、4偶丝、5测温点、31实际测温孔、32辅助测温孔、33测温腔、34密封盖、35塞块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-5和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

热电偶（thermocouple）是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成。

本方案中叙述的热电偶就是商品热电偶的核心原件，上段中提到的绝缘保护套和接线盒是起到支撑和与信号线连接的接口，在热电偶生产中本技术方案记载的管体和偶丝就称为热电偶，可以直接使用和销售，因此本方案记述的是一个完整的方案。偶丝是两个不同金属（一般是铂铑合金等贵金属）焊接而成，本发明人之前申请的方案中也有相关记述，其中测温端是偶丝进行测温的一端，偶丝孔是穿置偶丝的孔道，一个孔道内只有一根金属丝。

以下实施例说明过程中以六个偶丝孔，三组测温点为例进行说明，以此举例更有代表性，一般管体内的偶丝孔为2、4、6、8、10等偶数，每两个相邻的偶丝孔穿置一组偶丝形成一个测温点。

六个偶丝孔的管体，形成三组测温点，穿置三组偶丝，在管体上实际测温孔31径向均匀分布，径向间隔120°。实际测温孔31在管体1的轴向的测温端均匀分布，根据测温点的需要将测温点置于热电偶的不同位置，这样可以在热电偶的轴向测量不同深度的温度。

偶丝孔2的数量是2的倍数，耐热管体1是石英管、陶瓷管、高密度石墨管、六方氮化硼管或锆英砂管。

实施例一

如图1所示的一种profile热电偶，其包括插装有偶丝4的耐热管体1、两个以上沿管体1轴向设置的偶丝孔2以及设置在管体1外壁的测温孔3，所述测温孔3与偶丝孔2连通且一一对应，所述偶丝4插装在偶丝孔2内，且一个偶丝孔2内设置有一根偶丝4；其特征在于：所述偶丝孔2成对设置，所述偶丝4两根为一组，且在热电偶测温端连接，偶丝4的连接端为测温点5，一组偶丝4相对应的偶丝孔2为一组，该组偶丝孔2的测温孔3位置相对应，且连通形成容置测温点5的实际测温孔31。

实际测温孔31是由相邻两个偶丝孔2将中间隔壁打通形成的，当偶丝4受热变长时，测温点5前移会与打破的隔壁断面抵触形成制约，避免测温点5延伸出实际测温孔31外侧，是对测温点5的保护，在温度急剧变化时，管体1会是一个温度变化的屏障，延缓温度的变化程度，是对偶丝焊点的保护，避免偶丝4受损，延长偶丝4寿命增加其工作的稳定性。即使测温点5偏移也会进入到某一个偶丝孔2内，也能达到避免偶丝延长溢出的几率，偶丝4的安全稳定运行为设备的稳定性提供保障，从而保障正品率的稳定，也会减少热电偶的更换频率，为企业提高效率降低成本。

偶丝是金属材质，在使用时温度非常高，必然与生产时温度不同，其长度也必然有所变化，本技术方案设置实际测温孔可以使测温点在孔内有一定的行程，减缓偶丝膨胀的带来的不利局面。

偶丝的热膨胀从常温到1200℃膨胀率达到1.3%左右，当热电偶2米长其在工作时膨胀的长度相当可观。因此预留一部分的膨胀空间很有必要，实际测温孔31前端的隔断会形成阻挡，可以使偶丝4在偶丝孔2内弯曲来吸收形变的长度，即使偏移到一侧的偶丝孔内也可以实现避免偶丝外溢的作用。

实施例二

与实施例一不同之处在于，所述管体1外侧壁远离测温端的管体1外侧壁上还设置有辅助测温孔32，所述辅助测温孔32与实际测温孔31位于同一轴线上，所述辅助测温孔32与实际测温孔31一一对应，所述辅助测温孔32连通同一组对应的两个偶丝孔2。对应的所述辅助测温孔32与实际测温孔31连通，在同一组偶丝孔2的辅助测温孔32和实际测温孔31之间形成一个没有隔档的测温腔33。

设置辅助测温孔与实际测温孔之间的距离很近，两孔的最近边缘在1-3厘米。两个孔之间打掉隔档形成一个整体的测温腔，这个腔不能过长，过远的距离容易使偶丝接触，这样设置的优点在于增加测温点的活动空间，在常温生产时为工作温度膨胀流出足够的轴向空间，当在工作温度时恰好测温点位于实际测温孔内，使避免偶丝膨胀溢出测温孔更加有效。一般辅助测温孔是常温使用的，实际测温孔是在实际高温状态下使用的，两孔搭配适应不同状态，形成完美组合，既不影响检测也不影响使用，至于辅助测温孔和实际测温孔之间的间距根据偶丝的长度乘以热膨胀系数即可。

实施例三

与实施例二不同之处在于，辅助测温孔32设置有用于覆盖辅助测温孔32的密封盖34。所述密封盖34的直径大于辅助测温孔32的直径，所述密封盖34通过阶梯孔固定在辅助测温孔上，且密封盖34的顶面与管体外侧面齐平，该阶梯孔内孔是辅助测温孔32，所述密封盖34可以是硅酸钙。

辅助测温孔设置有用于覆盖辅助测温孔的硅酸钙密封盖，通过阶梯孔的设置更加牢固的固定密封辅助测温孔，与管体外表面齐平是避免磕碰，更加美观实用。封闭辅助测温孔可以使测温腔更加封闭再温度由工作状态急剧下降时，相对封闭的空间会减缓降温，避免温度的急剧降低对偶丝的损坏，再常温进行热电偶检测时，只需要加温时间稍长即可，不影响使用。

实施例四

与实施例二不同之处在于，所述辅助测温孔32设置有固定偶丝的塞块35。所述塞块35的顶端与管体外侧面齐平，所述塞块35可以是硅酸钙。

辅助测温孔设置有固定偶丝的硅酸钙塞块，塞块的顶端与管体外侧面齐平，设置塞块可以将测温端的两根偶丝固定在偶丝孔内，使偶丝的膨胀完全在塞块与管体末端的偶丝孔内完成，即偶丝在偶丝孔内弯曲即可，测温点置于实际测温孔即可永远固定在孔内，不受偶丝热涨的影响，再测温腔内的偶丝很短其受热膨胀可以忽略不计。这样测温点可以始终待在实际测温孔内，避免裸露氧化，还不影响测温的准确性，增加热电偶的寿命，再温度急升急降时管体围拢的侧壁起到缓冲作用进一步保护测温点。为设备的正常运转保驾护航，降低热电偶故障率提高设备稳定性，延长热电偶寿命降低企业运行成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种profile热电偶，其包括插装有偶丝（4）的耐热管体（1）、两个以上沿管体（1）轴向设置的偶丝孔（2）以及设置在管体（1）外壁的测温孔（3），所述测温孔（3）与偶丝孔（2）连通且一一对应，所述偶丝（4）插装在偶丝孔（2）内，且一个偶丝孔（2）内设置有一根偶丝（4）；其特征在于：所述偶丝孔（2）成对设置，所述偶丝（4）两根为一组，且在热电偶测温端连接，偶丝（4）的连接端为测温点（5），一组偶丝（4）相对应的偶丝孔（2）为一组，该组偶丝孔（2）的测温孔（3）位置相对应，且连通形成容置测温点（5）的实际测温孔（31）。

2.根据权利要求1所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述管体（1）外侧壁远离测温端的管体（1）外侧壁上还设置有辅助测温孔（32），所述辅助测温孔（32）与实际测温孔（31）位于同一轴线上，所述辅助测温孔（32）与实际测温孔（31）一一对应，所述辅助测温孔（32）连通同一组对应的两个偶丝孔（2）；对应的所述辅助测温孔（32）与实际测温孔（31）连通，在同一组偶丝孔（2）的辅助测温孔（32）和实际测温孔（31）之间形成一个没有隔档的测温腔（33）。

3.据权利要求2所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述辅助测温孔（32）设置有用于覆盖辅助测温孔（32）的密封盖（34）。

4.据权利要求3所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述密封盖（34）的直径大于辅助测温孔（32）的直径，所述密封盖（34）通过阶梯孔固定在辅助测温孔上，且密封盖（34）的顶面与管体外侧面齐平，该阶梯孔内孔是辅助测温孔（32），所述密封盖（34）可以是硅酸钙。

5.据权利要求2所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述辅助测温孔（32）设置有固定偶丝的塞块（35）。

6.根据权利要求5所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述塞块（35）的顶端与管体外侧面齐平，所述塞块（35）可以是硅酸钙。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述偶丝孔（2）的数量是2的倍数。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述耐热管体（1）是石英管、陶瓷管、高密度石墨管、六方氮化硼管或锆英砂管。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述实际测温孔（31）在管体（1）的径向均匀分布。

10.根据权利要求1-5任一项所述的一种profile热电偶，其特征在于：所述实际测温孔（31）在管体（1）的轴向的测温端均匀分布。