[发明专利]一种接壳式凝固测温装置

说明书

本发明公开了一种接壳式凝固测温装置，包括延伸到感测区域中的外层护套，容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,其特征在于：还包括：弹性组件，与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力，致使接壳式测温组件的底端与外层护套的底端内壁处于接触状态；金属锡(5)，测温时由固态相转变为液态相后填充在外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。

技术领域

本发明涉及测温技术，具体涉及一种接壳式凝固测温装置。

背景技术

在针对高熔点液态金属凝固过程的科学研究中，液态金属内部温度变化是最重要的参数信息，例如不同合金钢研制的凝固实验中，需要通过测量钢水内部温度知悉钢水凝固过程中凝固前沿迁移速度、液相线和固相线温度等，这种凝固瞬态测温对传感器的测温精确性、热响应时间、耐高温特性均提出了很高的要求。

现今在高温测温(1000℃以上)领域多采用非接触式温度传感器，如红外、超声波、激光等传感器，但不能测量高温液体内部的温度。铠装热电偶能够通过插入液态金属内部实现内部温度的测量，钨铼和铂铑等热电偶最高可测温度达2300℃。现有工业上使用的钢水直接测温工具为：一次性钨铼快偶和陶瓷护套绝缘式铠装热电偶(偶丝为钨铼或铂铑)；这两种测温方式在科研测温中均存在缺陷，前者不能实现复杂布置和连续测温，后者热响应时间太长，陶瓷护套超低导热性能带来的巨大热惯性使它基本不适用于凝固瞬态测温。市面上现有的高温热电偶基本是基于钨铼和铂铑热电偶元件制造的铠装绝缘式热电偶，稳态测量性能优越(瞬态性能在护套直径较大的情况下较差)且经久耐用，同时由于耐温护套和耐温绝缘层材质的特殊性及制造工艺的高要求而造价不菲，这使得它在高温液体凝固测温中的一次性使用代价高昂。

发明内容

本发明基于钢水凝固瞬态测温的应用背景，提出了一种接壳式凝固测温装置，实现了钢水内部接触式精确测温、凝固瞬态测温中较短热响应时间的技术要求。

一种接壳式凝固测温装置，包括延伸到感测区域中的外层护套，容纳在外层护套中以感测所述感测区域中的温度的接壳式测温组件,还包括：

弹性组件，与接壳式测温组件顶压配合并对接壳式测温组件施加向下轴向推力，致使接壳式测温组件的底端与外层护套的底端内壁处于接触状态；

金属锡，测温时由固态相转变为液态相后填充在外层护套的底端内壁并淹没接壳式测温组件的底端。

本发明的构思是：针对1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时，外层护套对接壳式测温组件进行保护，由于外层护套会现场热屏障，同时，由于其应用环境的温度较为特殊，因此外层护套会出现严重的热膨胀，因此，为了改善响应时间和应对热膨胀，本发明设计了金属锡和弹性组件。

弹性组件对接壳式测温组件施加向下轴向推力致使接壳式测温组件的底端与外层护套的底端内壁处于接触状态，在外层护套会出现严重的热膨胀导致接壳式测温组件与外层护套分离时，也能自适应的推动接壳式测温组件靠向外层护套的底端内壁，使得其二者始终处于接触状态，因此温度可以迅速导入铠装热电偶。

为了改善热屏障，采用金属锡，该金属锡可以由固态转为液态，在固态时，金属锡对接壳式测温组件有定位作用，防止接壳式测温组件的底端作为自由端时与外层护套摩擦受损，在高温测量时，其可以迅速转变为液态将接壳式测温组件的底部进行浸泡，同时使得其接壳式测温组件的底部能与外层护套形成大面积导接，能提高相应时间，同时由于其处于液态，其接壳式测温组件向四周方向的热阻是相同的，因此其导热的均衡性相同。而常规克服热阻的方式有采用矿物油。但在1000℃及以上和凝固测温领域(液态转固态)测量时常规的矿物油会出现变质、挥发等情况，因此其并不能使用，反而会增大热阻，对相应时间造成延长。而本发明采用金属锡，其热量吸收量小，且在上述高温状态下依然能保持量不变始终处于其底部进行导热。从而保障响应时间缩小。