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CN101317077B - 温度测量棒 - Google Patents

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Abstract

温度测量棒由以下部件组成并包括：刚性轴(1)，其被冷却以免于腐蚀和熔化；套管(15)，其在所述棒的末端容纳热电偶(9)，并且套管由抗腐蚀、抗高熔点温度的贵金属构成。在两种金属之间布置有氧化铝衬里(13)，用于切断它们之间产生腐蚀的电化学相互作用。

Description

温度测量棒
发明描述
本发明涉及一种温度测量棒，其旨在用于在超高温度下熔融的耐火材料之中。
这样的棒应能耐受所达到的高温，以及在某些玻璃体中存在的通常很强的腐蚀性，而且在熔融物质及从其散发出的气氛中保持完好。含有这种熔融物质的坩埚常被冷却以通过在坩埚的内壁上形成一层凝固物质的硬壳来使这些坩埚免受这些恶劣条件，该硬壳比熔融物质冷且比熔融物质腐蚀性弱，但其阻止了在坩埚的内壁上测量温度。因此人们借助于具有足够长度的棒，该棒可以被伸进溶解物质的槽中，且该棒包括温度测量传感器。
这种棒本身应能耐受所达到的温度及腐蚀。可将其构造成中空的轴，其中有冷却水流动，以使它们避免与熔融物质(如在坩埚中)直接接触。但冷却不能延伸到测量传感器所在的棒末端，以避免使该传感器无效。文献GB 1 120 547描述了一种这样的高温测量棒，其包括通过螺纹固定在被冷却轴的末端上的实心套管(embout)。测量热电偶在设于该套管中心的孔中延伸。中间温度位于通过冷却水达到的温度和要测量的该套头的外部温度之间，这允许在经过合适的校准之后对外部温度进行测量。由于所有具有构造长棒所需刚性的已知材料均对该过高温度敏感，因此该套管依然受腐蚀影响。
因此本发明的目的在于构造一种温度测量棒，其能够同时承受高温和腐蚀。该杆具有已知的结构，中空且被冷却，但因具有由不同材料构成的套管而与其他进行测量的棒不同，就腐蚀因素而言，该材料是比轴材料更为贵重的材料。因此，该套管能够耐受其碰到那些情况而无需被冷却，这允许无需经常更换该套管而利用设于套管中的传感器进行测量。
应当补充的是，简单地更换该套管的材料不足以产生令人满意的结果，因为在该套管和轴之间具有通过熔融槽内的物质而建立的电化学相互作用，即使有冷却该电化学相互作用也会对轴造成腐蚀。因此应该采用这些附加布置。具体而言，该套管和轴被同心地布置，由对电绝缘的圆形衬垫隔开，这二者通过紧固装置彼此按压。该衬垫切断了造成腐蚀的电化学回路。衬垫暴露在棒的外部，但是由于轴的冷却而不会受环境温度的影响，这在轴上覆盖了一层保护性固体物质的硬壳。该紧固装置使衬垫可插入而无需螺纹连接，或使得在棒的刚性构件(即杆和套管)之间的任何直接连接成为可能。
若轴由不锈钢构成，衬垫由氧化铝构成，且套管的材料为金属材料，尤其是从铂、铂合金、铂族金属、铱或钼中选择的材料，则该棒可提供良好的耐受性。
一种在轴和套管之间形成稳固连接并避免出现间隙的构造该棒的良好方式是：使用由两个半部分组成的轴，所述两个半部分由紧固装置接合在套管和衬垫周围。轴的两个半部分中的每一部分可包括单独的冷却通道，这避免了对密封性有害的任何沿所述两个半部分布置的冷却导管的连接。
如果轴包括凸缘，且轴的两半包括具有凸缘的外壳凹槽的两半，则套管到轴的连接会更加稳固，因为套管的拔出被排除了，衬垫绝缘层也在该凹槽中延展。
最后可以有利地在套管和传感器之间，在套管的内部围绕该传感器布置绝缘衬垫，也就是说该衬垫形成电气上的中断：如果该套管是细长形状的话，还可以由此防止传感器过热。
继续参考图1和图2描述本发明的一个优选实施例，图1是该棒的轴向剖面视图，而图2是该轴的横向剖面图。该棒包括位于后表面2处的具有大的长度的轴1，从其后表面2伸出用于供应和排出冷却水的导管和温度测量热电偶的导线。轴1是中空的，并被分成对称的两个半部分3，如图2示出，其中这两个半部分3的结合面由标号4表示。两个半部分3中的每一个均主要由通过水冷却的管路占据，且包括供水部分和与之平行的排水部分，它们在下面在水箱6中连接在一起。回路的管道5靠贴在型腔7上(型腔7补充地形成两个半部分3的内壁)，并靠在三角形楔块8上，楔块8在管道之间延伸，管道彼此之间又相互接触。如此获得了紧凑而稳定的布置。热电偶9的导线在四个管道之间穿过并依靠在它们之上。轴1由不锈钢构成。
轴1的底座包括下部的凹陷10，其由内凸缘和凹槽12组成，凹槽12被两个半部分3分开，位于凸缘11的上方。轴1的两个半部分3的某些内表面支撑着作为衬里布置的氧化铝衬垫：这是有凹陷10的情况，在这种情况下衬里由标号13表示，而在结合面4上其由标号14表示。
将要谈及的套管由标号15表示。
它包括外套部分16和内套部分17，外套部分16呈手套的套指状，由抗腐蚀的铂或其他金属或贵金属合金制成，内套部分17即氧化铝衬垫形状也呈手套套指状，且其中心空腔由热电偶9的末端占据。此外，外套部分16包括接合在凹槽12中的凸缘18。该凸缘18从不直接到达轴1的正面，而总是位于氧化铝衬垫13的前面，该衬垫为圆形并整个地包围套管15，这完全切断了与轴1的电气连接。两个半部分3通过保持氧化铝衬垫13的夹紧用焊点19连接在一起。
冷却水在轴1的周围和下方形成凝固物质的硬壳20，其覆盖氧化铝的衬垫13和14以保护它们免于熔化。该优点得益于一直延伸到轴1和套管15的连接处的冷却回路5，弯头6靠近凹陷10。热电偶9承受几乎不受冷却影响的温度。套管15在轴1中的紧固通过将凸缘11按压在内套部分16上实现，并由凹槽12中的凸缘18确保其得以维持。

Claims (6)

1.温度测量棒，包括：位于所述棒的套管(15)内的内部传感器(9)；连接到所述套管上的轴(1)，所述轴为中空并被冷却，其特征在于，所述套管包括外套部分(16)和围绕所述内部传感器(9)的内套部分(17)，考虑到对所述轴的腐蚀，所述外套部分由抗腐蚀的金属或贵金属合金构成，所述轴与所述套管同心，由电气绝缘的圆形衬垫(13，14)隔开，并且所述轴和所述套管通过紧固装置(19)经由所述衬垫彼此按压。
2.根据权利要求1所述的温度测量棒，其特征在于，所述轴为钢材，所述衬垫为氧化铝，并且所述套管的外套部分的材料从以下材料中选择：铂合金，铂族金属，或者钼。
3.根据权利要求1或2所述的温度测量棒，其特征在于，所述轴由通过紧固装置在所述套管和所述衬垫周围接合的两个半部分(3)构成。
4.根据权利要求3所述的温度测量棒，其特征在于，所述轴的两个半部分的每个半部分均包括单独的冷却通道。
5.根据权利要求4所述的温度测量棒，其特征在于，所述套管包括凸缘(18)，所述轴的两个半部分(3)包括凸缘壳体凹槽(12)的两个半部分，所述衬垫在所述凹槽中延伸。
6.根据权利要求2所述的温度测量棒，其特征在于，所述铂族金属为铂或铱。
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