[发明专利]面内变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种面内变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法，包括顶部端盖、定位针、变直径弹簧、热电偶针、外壳和径向约束片。顶部端盖和法兰套筒的安装端分别与外壳的上端和下端固连，轴向约束套环和上径向约束片的第一端接触，上径向约束片的豁口和定位针的第一安装端连接，下径向约束片的豁口和定位针的第二安装端连接，下径向约束片的第一端和法兰套筒的上端接触。热电偶针的安装端分别穿过上径向约束片的半圆锥孔与接线端的第一端连接，锁紧挡圈通过锁紧螺钉和热电偶针固连，调节螺钉和轴向约束套环的第三端连接。本发明不仅能补偿热电偶针的自由度，同时为热电偶针前端触点提供可调节预紧力，有效阻止了因工件变形导致的测温点错位。

技术领域

本发明涉及材料加工工艺过程中温度测控技术领域，特别涉及一种面内变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法。

背景技术

热电偶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，通过电气仪表例如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不同，但是它们的基本结构却大致相同，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

在板状、块状金属冷变形或热变形的加工工艺过程中，变形中的温度监测技术是必要的一环。试验中，为准确获得两被测点间的跨间电压，通常采用一种双针式热电偶进行接触测温。由于该热电偶正负极采用开路设计，接触测温时需要人工对热电偶测量端的两个端子进行施压，从而实现充分接触，达到测量温度的目的。常规测温过程中，人工施压无法做到接触压力的恒定调控，引入了压力变量。同时材料发生塑性形变前后，测温点的位置发生改变，传统的双针式热电偶操作无法随着材料形变给予合理的位置补偿，造成测温误差。

为解决上述诸多问题，本发明设计出一种恒定可调压力，面内变形适应的新型双针热电偶测量装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种面内变形适应的双针热电偶测温装置及其使用方法，通过调节螺钉的旋入深度来改变上径向约束片的轴向位置，进而调节热电偶针测量端与工件接触的接触压力；同时在上径向约束片的中部设有对称的阶梯孔，阶梯孔的大孔端为半圆弧凹槽，阶梯孔的小孔端为半圆锥孔，半圆锥孔减小热电偶针移动带来的干涉与磨损；在下径向约束片的中部设有对称的阶梯孔，阶梯孔的大孔端为半圆弧凹槽，阶梯孔的小孔端为半圆形孔，半圆形孔为热电偶针的随动提供自由度，最终有效阻止了因工件变形导致的测温点错位。

本发明提供了一种面内变形适应的双针热电偶测温装置，其包括顶部端盖、接线端、轴向约束套环、定位针、变直径弹簧、锁紧挡圈、热电偶针、外壳、径向约束片和法兰套筒。所述径向约束片的径向边缘对称设有豁口，上径向约束片的中部设有对称的阶梯孔，所述阶梯孔的大孔端为半圆弧凹槽，所述阶梯孔的小孔端为半圆锥孔，所述半圆锥孔减小热电偶针移动带来的干涉与磨损，下径向约束片的中部设有对称的阶梯孔，所述阶梯孔的大孔端为半圆弧凹槽，所述阶梯孔的小孔端为半圆形孔，所述半圆形孔为热电偶针的随动提供自由度。根据热电偶针最大半圆弧形区域的半径z、热电偶针的截面半径r、热电偶针的最大长度L、径向约束片的厚度t以及上径向约束片和下径向约束片之间距离h，可得上径向约束片中大孔端的半径表达式如下：

下径向约束片中小孔端的半径表达式如下：

下径向约束片中大孔端的半径表达式如下：

其中，y'上径向约束片小孔端半径，x下径向约束片中大孔端半径，y上径向约束片中大孔端半径,α为拔模角。