高溫抽氣式測溫槍制造技術

本發明專利技術涉及一種新型高溫抽氣式測溫槍，包括端頭保護組件、冷卻組件、金屬基座以及熱電偶偶芯。本發明專利技術解決了現有的測量鍋爐內煙氣溫度的設備存在測量誤差的技術問題。本發明專利技術采用水冷技術對其內外壁面進行冷卻，使測量距離大大延長，并通過前期實驗驗證了該冷卻措施的有效性，從而保證了熱電偶不被燒斷以及測溫的靈敏性，滿足了工業鍋爐長距離(3～5米)、高溫測量的要求。

【技術實現步驟摘要】
高溫抽氣式測溫槍
本專利技術涉及一種新型高溫抽氣式測溫槍。
技術介紹
工業用鍋爐內的煙氣溫度是評價其設計性能的重要參數，在試運行階段經常需要對其進行直接測量。對于燃油鍋爐，煙氣溫度往往高達1400℃-1600℃，超過了普通合金(如不繡鋼)的承受范圍(<1400℃)。在如此嚴酷的條件下，測量煙氣溫度難度很高。如果不借助任何的熱防護措施，測溫熱電偶的補償導線(長度：3-5米)會在極短時間內被燒毀，導致測量無法進行。另外，考慮到爐膛內壁面的溫度同樣很高(>1000℃)，其熱輻射效應對測量結果的影響也不能被忽視。因此，需要設計這樣一種裝置，在有效屏蔽來自外界的輻射傳熱干擾、保證熱電偶補償導線不被燒毀的前提下，實現爐內煙氣溫度的測量。目前市場上尚未出現符合上述要求的類似產品，一些工業鍋爐生產廠商對鍋爐溫度進行測量時大多采用短距離測量裝置，通過對不同測點測量數據的擬合，并進一步外推從而獲得爐膛中心的溫度分布，這樣做雖然避免了長距離測量的困難，但一方面增加了人為誤差，另一方面未采用有效冷卻措施的測量不僅容易燒毀熱電偶補償導線，而且必然會引起測量誤差。
技術實現思路
為了解決現有的測量鍋爐內煙氣溫度的設備存在測量誤差的技術問題，本專利技術提供一種新型高溫抽氣式測溫槍。本專利技術的技術解決方案：高溫抽氣式測溫槍，包括端頭保護組件、冷卻組件、金屬基座以及熱電偶偶芯；所述冷卻組件由外至內依次包括外水冷套管、中間水冷套管和內水冷套管，所述內水冷套管的一端通過金屬基座固定在外水冷套管上，所述中間水冷套管的一端設置有末端密封件，所述中間水冷套管的另一端與金屬基座固定連接，所述內水冷套管的另一端固定在中間水冷套管上，所述外水冷套管設置有冷卻水入口，所述中間水冷套管上設置有冷卻水出口，所述外水冷套管與中間水冷套管之間形成第一冷卻水通道，所述中間水冷套管和內水冷套管之間形成第二冷卻水通道，所述中間水冷套管上設置有多個流通孔，所述第一冷卻水通道與第二冷卻水通道通過流通孔連通，所述內水冷套管內為第一熱電偶腔；所述中間水冷套管靠近末端密封件的一端上設置有燃氣出口，所述燃氣出口與第一熱電偶腔連通；所述端頭保護組件包括內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩，所述內陶瓷避熱罩位于外陶瓷避熱罩內，內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩的一端均固定在金屬基座的一端上，所述外陶瓷避熱罩上設置有燃氣進氣孔，所述內陶瓷避熱罩內形成第二熱電偶腔，所述第一熱電偶腔與第二熱電偶腔連通；所述熱電偶依次穿過末端密封件，經過第一熱電偶腔，并到達第二熱電偶腔內，所述熱電偶通過支撐肋片固定。上述金屬基座包括中空柱狀底座以及中空柱狀突臺，所述突臺的一端與底座固定連接且同軸設置，所述突臺的另一端圓周均勻設置有多個安裝槽，所述突臺的側面圓周均勻設置有多個冷卻槽道；所述外水冷套管固定在底座上，所述中間水冷套管固定在突臺上且流通孔與冷卻槽道的位置正對，所述支撐肋片固定在安裝槽上用于固定熱電偶；所述內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩均固定在突臺上。上述金屬基座上設置有兩個沉孔，沉孔深度在10～20cm之間。上述中間水冷套管頭部的流通孔為雙排設置。上述熱電偶偶芯包括偶頭、補償導線和金屬套管，所述偶頭和補償導線固定連接且均包裹在金屬套管內。上述外水冷套管、中間水冷套管和內水冷套管滿足以下關系：R32-R22＝R22-R12其中：R1為內水冷套管的半徑；R2為中間水冷套管的半徑；R3為外水冷套管的半徑。上述金屬肋片圓周均布在金屬套管的外側且與安裝槽相匹配。上述內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩均通過耐熱膠泥固定在突臺上，所述耐熱膠泥的厚度在1-1.5mm之間。本專利技術所具有的優點：本專利技術滿足工業鍋爐長距離(3～5米)、高溫測量的要求。由于在此過程中，測溫熱電偶及其補償導線通常暴露在1400℃以上的高溫中。為了保證熱電偶不被燒斷以及測溫的靈敏性，本專利技術采用水冷技術對其內外壁面進行冷卻，使測量距離大大延長，并通過前期實驗驗證了該冷卻措施的有效性。附圖說明圖1為測溫槍總體效果圖；圖2為圖1中A處的局部放大圖；圖3為金屬基座的結構示意圖；圖4為圖1中B處的局部放大圖；其中：圖4a為剖視圖；圖4b為一種角度的側視圖；圖4c為圖4b的俯視圖；圖4d為另一種角度的側視圖；圖4e為圖4d的俯視圖；圖5為中間水冷管頭部流阻k隨開孔個數n的變化關系示意圖；圖6管徑關系示意圖；圖7圖1中C處的局部放大圖；其中：圖7a為熱電偶的結構示意圖；圖7b為圖7a的L-L剖面圖；圖7c為圖7a的K-K剖面圖；圖8為金屬套管溫度沿燃氣進入方向上的分布示意圖；其中附圖標記為：1-外水冷套管，2-外陶瓷避熱罩，3-內陶瓷避熱罩，4-冷卻水入口，5-冷卻水出口，6-高溫燃氣出口，7-中間水冷套管，8-金屬基座，9-內水冷套管，10-熱電偶，101-偶頭，102-金屬套管，103-補償導線，104-支撐肋片，11-高溫燃氣入口，12-末端密封件。具體實施方式如圖1、圖2、圖4所示，新型高溫抽氣式測溫槍，包括端頭保護組件、冷卻組件、金屬基座8以及熱電偶10；冷卻組件由外至內依次包括外水冷套管1、中間水冷套管7和內水冷套管9，內水冷套管的一端通過金屬基座8固定在外水冷套管1上，中間水冷套管7的一端設置有末端密封件12，中間水冷套管7的另一端與金屬基座8固定連接，內水冷套管9的另一端固定在中間水冷套管7上，外水冷套管1設置有冷卻水入口4，中間水冷套管7上設置有冷卻水出口5，外水冷套管1與中間水冷套管之間形成第一冷卻水通道，中間水冷套管和內水冷套管之間形成第二冷卻水通道，中間水冷套管上設置有多個流通孔，第一冷卻水通道與第二冷卻水通道通過流通孔連通，內水冷套管內為第一熱電偶腔；中間水冷套管靠近末端密封件12的一端上設置有燃氣出口，燃氣出口與第一熱電偶腔連通；端頭保護組件包括內陶瓷避熱罩3和外陶瓷避熱罩2，內陶瓷避熱罩3位于外陶瓷避熱罩2內，內陶瓷避熱罩2和外陶瓷避熱罩3的一端均固定在金屬基座8的一端上，外陶瓷避熱罩上設置有燃氣進氣孔，內陶瓷避熱罩內形成第二熱電偶腔，第一熱電偶腔與第二熱電偶腔連通；熱電偶依次穿過末端密封件12，經過第一熱電偶腔，并到達第二熱電偶腔內，熱電偶通過支撐肋片104固定。金屬基座包括中空柱狀底座以及中空柱狀突臺，突臺的一端與底座固定連接且同軸設置，突臺的另一端圓周均勻設置有多個安裝槽，突臺的側面圓周均勻設置有多個冷卻槽道，外水冷套管固定在底座上，中間水冷套管固定在突臺上且流通孔與冷卻槽道的位置正對，支撐肋片固定在安裝槽上用于固定熱電偶；內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩均固定在突臺上。如圖2所示，為了陶瓷避熱罩與金屬底座粘接良好，確保能經受得住長時間高溫烘烤，采用了雙沉孔設計，沉孔深度在10～20cm之間。金屬底座的熱環境較為惡劣，與高溫陶瓷避熱罩相連，后者暴露在爐內高溫燃氣中，受熱后對金屬底座有加熱作用。其次是此處左側的冷卻水冷卻效率急劇下降(原因是幾何復雜，流場不夠平滑，流動換向)。所以陶瓷避熱罩與金屬基座通過耐熱膠泥(由西安電儀自動化有限公司提供的膩子粉和玻璃水按一定配比制成)進行密封固定。耐熱膠泥的厚度在1～1.5mm之間。這樣的范圍內既能確保陶瓷有效粘合又能在使用后便于拆卸。如圖3所示，突臺是為了內水冷管焊接的可靠性，但為了能夠將偶心由頭部裝入水冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高溫抽氣式測溫槍，其特征在于：包括端頭保護組件、冷卻組件、金屬基座以及熱電偶偶芯；所述冷卻組件由外至內依次包括外水冷套管、中間水冷套管和內水冷套管，所述內水冷套管的一端通過金屬基座固定在外水冷套管上，所述中間水冷套管的一端設置有末端密封件，所述中間水冷套管的另一端與金屬基座固定連接，所述內水冷套管的另一端固定在中間水冷套管上，所述外水冷套管設置有冷卻水入口，所述中間水冷套管上設置有冷卻水出口，所述外水冷套管與中間水冷套管之間形成第一冷卻水通道，所述測溫腔中間套管和內水冷套管之間形成第二冷卻水通道，所述中間水冷套管上設置有多個流通孔，所述第一冷卻水通道與第二冷卻水通道通過流通孔連通，所述內水冷套管內為第一熱電偶腔；所述中間水冷套管靠近末端密封件的一端上設置有燃氣出口，所述燃氣出口與第一熱電偶腔連通；所述端頭保護組件包括內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩，所述內陶瓷避熱罩位于外陶瓷避熱罩內，內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩的一端均固定在金屬基座的一端上，所述外陶瓷避熱罩上設置有燃氣進氣孔，所述內陶瓷避熱罩內形成第二熱電偶腔，所述第一熱電偶腔與第二熱電偶腔連通；所述熱電偶依次穿過末端密封件，經過第一熱電偶腔，并到達第二熱電偶腔內，所述熱電偶通過支撐肋片固定。...

【技術特征摘要】
1.高溫抽氣式測溫槍，其特征在于：包括端頭保護組件、冷卻組件、金屬基座以及熱電偶偶芯；所述冷卻組件由外至內依次包括外水冷套管、中間水冷套管和內水冷套管，所述內水冷套管的一端通過金屬基座固定在外水冷套管上，所述中間水冷套管的一端設置有末端密封件，所述中間水冷套管的另一端與金屬基座固定連接，所述內水冷套管的另一端固定在中間水冷套管上，所述外水冷套管設置有冷卻水入口，所述中間水冷套管上設置有冷卻水出口，所述外水冷套管與中間水冷套管之間形成第一冷卻水通道，所述中間水冷套管和內水冷套管之間形成第二冷卻水通道，所述中間水冷套管上設置有多個流通孔，所述第一冷卻水通道與第二冷卻水通道通過流通孔連通，所述內水冷套管內為第一熱電偶腔；所述中間水冷套管靠近末端密封件的一端上設置有燃氣出口，所述燃氣出口與第一熱電偶腔連通；所述端頭保護組件包括內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩，所述內陶瓷避熱罩位于外陶瓷避熱罩內，內陶瓷避熱罩和外陶瓷避熱罩的一端均固定在金屬基座的一端上，所述外陶瓷避熱罩上設置有燃氣進氣孔，所述內陶瓷避熱罩內形成第二熱電偶腔，所述第一熱電偶腔與第二熱電偶腔連通；所述熱電偶依次穿過末端密封件，經過第一熱電偶腔，并到達第二熱電偶腔內，所述熱電偶通過支撐肋片固定。2.根據權利要求1所述的高溫抽氣式測溫槍，其特征在于：所述金屬基座包括中空柱狀底座以及中空柱...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪廣旭，石曉波，付秀文，劉占一，楊建文，劉計武，張魏靜，周立新，
申請(專利權)人：中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61