一种带有测温球的深低温金铁热电偶，轴向通腔的左端开口处卡设有一个导热的测温球，轴向通腔的左端开口为沿轴向自左端向右端逐渐收拢的喇叭口，喇叭口的大口端的端面直径与所述测温球的直径相等，喇叭口的小口端的端面直径小于所述测温球的直径，且喇叭口的内壁面为锥面；电偶杆的左端套设有用于将测温球压紧在所述锥面上的压盖；所述压盖上开设有通孔，通孔的一端与外界连接，通孔的另一端对准测温球，且通孔的孔径小于测温球的直径；轴向通腔内同轴穿设有电偶丝，低温胶棒的左端抵触在测温球上，低温胶棒的右端抵触在所述密封塞上；电偶丝的左端与测温球相连；电偶丝的右端贯穿密封塞和压实帽并向外延伸。
1.一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述热电偶包括电偶杆，所述电偶杆内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔壁面光滑；所述电偶杆沿轴向依次分为测温段、球体段和膨胀段，且所述膨胀段的直径大于所述测温段的直径，定义沿电偶杆轴向测温段所在的一端为左端，膨胀段所在的一端为右端；
所述轴向通腔的左端开口处卡设有一个导热的测温球，且所述测温球的表面光滑；所述轴向通腔的左端开口为沿轴向自左端向右端逐渐收拢的喇叭口，所述喇叭口的大口端的端面直径与所述测温球的直径相等，所述喇叭口的小口端的端面直径小于所述测温球的直径，且所述喇叭口的内壁面为锥面；所述电偶杆的左端套设有用于将所述测温球压紧在所述锥面上的压盖；所述压盖上开设有通孔，所述通孔的一端与外界连接，所述通孔的另一端对准所述测温球，且通孔的孔径小于所述测温球的直径；
所述轴向通腔的右端开口设有密封塞，且所述膨胀段外套设有用于将所述密封塞压紧在所述通腔内的压实帽；
所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝，且所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒，所述低温胶棒的左端抵触在所述测温球上，所述低温胶棒的右端抵触在所述密封塞上；
电偶丝的左端与测温球相连，构成测量端；电偶丝的右端贯穿密封塞和压实帽并向外延伸，且位于膨胀段内的所述电偶丝上设有屏蔽套，且所述屏蔽套的右端贯穿密封塞、压实帽并向外延伸；所述压实帽上设有供所述电偶丝贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧，且所述弹簧的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝同轴贯穿所述弹簧。
2.如权利要求1所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述膨胀段外设有第一外螺纹，所述压实帽的内壁上设有第一内螺纹，所述压实帽与所述膨胀段通过第一内螺纹和第一外螺纹的配合螺接。
3.如权利要求2所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述球体段外固定有用于外界连接的压紧螺母，所述压紧螺母与所述球体段固定连接。
4.如权利要求3所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述球体段设有一圈卡环，所述压紧螺母内设有卡槽，所述球体段与压紧螺母通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
5.如权利要求4所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述密封塞包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽的内壁上，以被所述压实帽压紧。
6.如权利要求5所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述测温段的左端外设有第二外螺纹，所述压盖的内壁上设有第二螺纹，所述压盖与所述测温段通过第二内螺纹和第二外螺纹的配合螺接。
7.如权利要求6所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述测温球为金铁镍铬合金球。
8.如权利要求7所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述通孔的中心轴对准所述测温球的球心，且所述通孔与所述轴向通腔同轴设置。
9.如权利要求8所述的一种带有测温球的深低温金铁热电偶，其特征在于：所述测温球上设有用于插入所述电偶丝的插孔。
一种带有测温球的深低温金铁热电偶
技术领域
[0001] 本发明涉及一种带有测温球的深低温金铁热电偶。
背景技术
[0002] 随着国内航天技术的发展，特别是长征系列大推力火箭的成功研制和应用，推动了深低温(-270℃～0℃)测量工程的发展。
[0003] 对以液氢为燃料的航天动力系统及燃料加注系统的测温，应使用具有相应能力的深低温热电偶产品，要求具备高测量精度、高耐工作压力、响应速度快等特征。
[0004] 国内目前使用的深低温金铁热电偶产品，基本能够满足航空航天工业的工艺参数要求，但实际使用过程，热电偶产品还存在一些缺陷。
[0005] 特别是测量液氢温度时，热电偶内的低温胶DW-3与偶杆的材料由于在深低温环境的收缩性质不同，两者的收缩量不同，很容易在偶杆内壁和低温胶、低温胶和偶丝胶的粘接处产生微小缝隙。且氢原子是自然界最小的物质，易通过这些微裂缝渗透出去，对测温偶丝产生不良影响，致使其产生的温差电压较小，系统响应速度慢，响应时间长，降低了控制的精度；同时，液氢的泄露也存在着很大安全隐患，对航空航天控制工程造成不利的影响，相关问题，亟待解决。
发明内容
[0006] 为克服背景技术中存在的缺陷，本发明提供一种带有测温球的深低温金铁热电偶。
[0007] 本发明解决上述问题的技术方案是：
[0008] 一种带有测温球的深低温金铁热电偶，所述热电偶包括电偶杆，所述电偶杆内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔壁面光滑；所述电偶杆沿轴向依次分为测温段、球体段和膨胀段，且所述膨胀段的直径大于所述测温段的直径，定义沿电偶杆轴向测温段所在的一端为左端，膨胀段所在的一端为右端；
[0009] 所述轴向通腔的左端开口处卡设有一个导热的测温球，且所述测温球的表面光滑；所述轴向通腔的左端开口为沿轴向自左端向右端逐渐收拢的喇叭口，所述喇叭口的大口端的端面直径与所述测温球的直径相等，所述喇叭口的小口端的端面直径小于所述测温球的直径，且所述喇叭口的内壁面为锥面；所述电偶杆的左端套设有用于将所述测温球压紧在所述锥面上的压盖；所述压盖上开设有通孔，所述通孔的一端与外界连接，所述通孔的另一端对准所述测温球，且通孔的孔径小于所述测温球的直径；
[0010] 所述轴向通腔的右端开口设有密封塞，且所述膨胀段外套设有用于将所述密封塞压紧在所述通腔内的压实帽；
[0011] 所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝，且所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒，所述低温胶棒的左端抵触在所述测温球上，所述低温胶棒的右端抵触在所述密封塞上；
[0012] 电偶丝的左端与测温球相连，构成测量端；电偶丝的右端贯穿密封塞和压实帽并向外延伸，且位于膨胀段内的所述电偶丝上设有屏蔽套，且所述屏蔽套的右端贯穿密封塞、压实帽并向外延伸；所述压实帽上设有供所述电偶丝贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧，且所述弹簧的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝同轴贯穿所述弹簧。
[0013] 进一步，所述膨胀段外设有第一外螺纹，所述压实帽的内壁上设有第一内螺纹，所述压实帽与所述膨胀段通过第一内螺纹和第一外螺纹的配合螺接。
[0014] 进一步，所述球体段外固定有用于外界连接的压紧螺母，所述压紧螺母与所述球体段固定连接。
[0015] 进一步，所述球体段设有一圈卡环，所述压紧螺母内设有卡槽，所述球体段与压紧螺母通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
[0016] 进一步，所述密封塞包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽的内壁上，以被所述压实帽压紧。
[0017] 进一步，所述测量段的左端外设有第二外螺纹，所述压盖的内壁上设有第二螺纹，所述压盖与所述测量段通过第二内螺纹和第二外螺纹的配合螺接。
[0018] 进一步，所述测温球为金铁镍铬合金球。
[0019] 进一步，所述通孔的中心轴对准所述测量球的球心，且所述通孔与所述轴向通腔同轴设置。
[0020] 进一步，所述测量球上设有用于插入所述电偶丝的插孔。
[0021] 本发明的有益效果主要表现在：
[0022] 本发明通过使用金铁镍铬合金制作的测量球取代背景技术中所述的焊接测温接头，既提高了密封性能，又不影响承压能力，提高了产品的安全性，生产工艺过程简单，有利于其推广使用。
附图说明
[0023] 图1为本发明的剖视图。
[0024] 图2为轴向通腔的左端开口处、测温球和压盖的配合示意图。
具体实施方式
[0025] 参照附图，一种带有测温球的深低温金铁热电偶，所述热电偶包括电偶杆1，所述电偶杆1内设有两头贯通的轴向通腔，且轴向通腔的壁面光滑；所述电偶杆1沿轴向依次分为测温段a、球体段4和膨胀段c，且所述膨胀段c的直径大于所述测温段a的直径，定义沿电偶杆的轴向测温段a所在的的一端为左端，膨胀段c所在的一端为右端；
[0026] 所述轴向通腔的左端开口处卡设有一个导热的测温球10，且所述测温球10的表面光滑；所述轴向通腔的左端开口为沿轴向自左端向右端逐渐收拢的喇叭口12，所述喇叭口12的大口端的端面直径与所述测温球10的直径相等，所述喇叭口12的小口端的端面直径小于所述测温球10的直径，且所述喇叭口12的内壁面为锥面；所述电偶杆1的左端套设有用于将所述测温球10压紧在所述锥面上的压盖11；所述压盖11上开设有通孔13，所述通孔13的一端与外界连接，所述通孔13的另一端对准所述测温球10，且通孔13的孔径小于所述测温球10的直径；液氮通过通孔13与测温球10接触，增加了测量精度。
[0027] 所述轴向通腔的右端开口上设有密封塞6，且所述膨胀段c外套设有用于将所述密封塞6压紧在所述通腔内的压实帽7；
[0028] 所述轴向通腔内同轴穿设有电偶丝2，且所述电偶丝2和所述轴向通腔的内壁之间填充有低温胶，所述电偶丝2和所述轴向通腔的内壁通过低温胶紧密相连；填充的低温胶固化成低温胶棒3，所述低温胶棒3的左端抵触在所述测温球10上，所述低温胶棒10的右端抵触在所述密封塞6上；
[0029] 电偶丝2的左端与测温球10相连，以构成测量端；电偶丝2的右端贯穿密封塞6和压实帽7并向外延伸，且位于膨胀段c内的所述电偶丝2上设有屏蔽套5，且所述屏蔽套5的右端贯穿密封塞6和压实帽7并向外延伸；
[0030] 所述压实帽7上设有供所述电偶丝2贯穿的开口，所述开口内同轴设有弹簧8，且所述弹簧8的左端卡设在所述开口内，所述电偶丝2同轴贯穿所述弹簧8；
[0031] 所述膨胀段c外设有第一外螺纹，所述压实帽7的内壁上设有第一内螺纹，所述压实帽7与所述膨胀段c通过第一内螺纹和第一外螺纹的配合螺接。
[0032] 所述球体段b外固定有用于外界连接的压紧螺母4，所述压紧螺4与所述球体段b固定连接。
[0033] 所述球体段b设有一圈卡环，所述压紧螺母4内设有卡槽，所述球体段b与压紧螺母4通过所述卡环和所述卡槽卡接固定。
[0034] 所述密封塞6包括延伸至轴向通腔内的轴向段和位于轴向通腔外并贴设在轴向通腔的右端开口上的径向段，所述轴向段固定在所述径向段的中心处；轴向段的外径与轴向通腔的直径相等，以密封所述轴向通腔的右端开口；所述径向段的外周面抵触在所述压实帽7的内壁上，以被所述压实帽7压紧。
[0035] 所述测量段a的左端外设有第二外螺纹，所述压盖11的内壁上设有第二螺纹，所述压盖11与所述测量段a通过第二内螺纹和第二外螺纹的配合螺接。
[0036] 所述测温球10为金铁镍铬合金球。
[0037] 所述通孔13的中心轴对准所述测量球10的球心，且所述通孔13与所述轴向通腔同轴设置。
[0038] 所述测量球10上设有用于插入所述电偶丝2的插孔。
[0039] 电偶杆1安装之前需对其内壁进行抛光和酸洗以保持光滑。电偶杆1竖直放置，并将电偶丝2放入电偶杆1内，电偶丝2应固定在电偶杆1中心轴处，电偶丝2连接测量球10，并拧紧压盖11以卡住测量球10，再向电偶杆1内注入低温胶，灌装完毕后，将整个装置放入加热炉在60℃左右环境固化8小时，之后进行室温冷却，此过程需重复3-4次。低温胶完全固化后形成低温胶棒3，电偶丝2、低温胶棒3和电偶杆1即粘接成一个整体。然后，将压紧螺母4固定套设在球体段b处，以便与外界设备连接；塞入密封塞6、套上压实帽8，并将电偶丝2依次穿过密封塞6、压实帽7和弹簧8。拧紧压实帽8，即可完成热电偶主体部分组装。
[0040] 产品组装完成后，必须在液氢环境中检测测温精度、整体的密封性和响应时间等特性。若出现测温端头松动、液氢泄露等问题，可继续拧紧螺帽10，并再次放到液氢环境中检测，直到符合要求的工艺参数为止。
[0041] 本发明的作用原理为：
[0042] 现有的电偶杆内一般穿设有两根电偶丝2，两根电偶丝2在穿入电偶杆1前，测温端的两根电偶丝2用点焊的方法焊接在一起形成焊接测温接头。
[0043] 本发明通过使用金铁镍铬合金制作的测量球取代背景技术中所述的焊接测温接头，既提高了密封性能，又不影响承压能力，提高了产品的安全性，生产工艺过程简单，有利于其推广使用。在低温高压的环境下，避免了氢原子继续渗透，对电偶丝产生不良影响，致使其产生的温差电压较小，降低测量精度，延长了电偶丝的使用寿命。
[0044] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
