Способ изготовления горячего спая термопары

886 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 У Ш) К 7/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСИОМУ СВИД"Энергия ф,ФСветлстойкие кцией. М ческие Типовыерки и74 (проЕНИЯ ГОГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИ(56) 1. Сучков В.Финкель Э. Э, Жаромагнеэиальной изоля1969, с. 65.2. Термометры термоэлеккабельные яцерных реакторовтехнологические процессы свагерметизации. ОСТ 95232 тотип).(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВ РЯЧЕГО СПАЯ ТЕРМОПАРЫ термопарного кабеля с минеральнойизоляцией в стальном корпусе, по которому уцаляют изоляцию на глубину, превышаюшую зону горячего сная, произвоцят очистку термопарных провоцов иоболочки кабеля, сваривают термопарныепровоца, заполняют область горячегоспая порошком магния и герметизируютгорячий спай, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения нацежности путем увеличения стабильности электрического сопротивления и электрическойпрочности изоляции межау горячим спаеми оболочкой кабеля, перец заполнениемпорошок магния смешивают с порошкомкристаллиэируюшегося стекла, сплавляютпорошок стекла и затем производяттермокристаллиэацию стекла,хОЬИзобретение Относится к технОПОГии изготовления термометрических датч 11 ков в конкретно к способам изготовления горячих спеев термопар, тер 1 АОэлектро-: ды которых электрически изолированы от металлической оболочки термопары,Известен способ изготовления горячих спаев термопар на основе термопйрного кабеля с минеральной изоляцией в стальном корпусе, включающий упвление минеральной изоляции на глубину, превьпдюющую зону горячего сная, очистку прово-. дов термопйры и сварку с последуюшей засыпкой горячего спая минеральной изоляцией,и герметкзацкей стальной Обо= лочки 13 .Наиболее близким по техническойсушности и достигаемому результату к предлагаемому является способ кзго товления горячего спал термопары нв.основе термопарного кабеля с минераль" ной изоляцией в стальном корпусе, согласно которому удаляют изоляцию на Глубину, прэвышаюшую зону Горячего спея, производят очистку термопарных проводов и оболочки кабеля, сваривают термопарные провода, заполняют 061 есть Горячего спая порошком окиси. магния и Герметиэируют Горячий сгее е 2Э тот способ обеспечивае т высокиепоказатели механической прочности иаибростойкости термопары. но имеет не=пос татки по стйбклыости исходньх элсег":трического сопротивления и электрическойпрочности изоляции между Горячим сга. -3ем и оболочкои кабеля, что снижает на=деиность термопары и, как следствие,создает опасность появления электрк-:ческ 01 О потен 1 ц 1 алй обьекта измеренияна приборах измерительной аппарвтурь,Ухудшение стабильности и электричес . КОГО сопрОтивления и электркческОЙ 1 рО": ности изоляции (уменьшение численных значений характеристик, а также полная пОтеря иэОляцкк случХН короткОГО замыкания между ГоряИМ спеем и ободочкой кабеля ) обусловлено изменением исходного геометрического положения - СМЕЕЦЕНКЕМ ГОРЯЧЕГО СПая ОтнсснтелЬпо оболочки кабеля в процессе мехаееп 1 ческкх, " вибрационных и температурныхвоздействий из-за низких когезионных характеристик порошковой мйгнезиальнойзасыпки В зоне горячего спая.ЯЦель изобретения - повьппенне надеж.- ИОсти путем увеличениЯ стабильности электрического сопротивления и элекТОической пвочнОсти изОляции межп гоффрЯчкм спа 8 м и Оболочкой кабе 1 Я,Псставлекная цель постгкгаетс 1 тем,что согласно способу изготсвленкяспея термогеары на основе термопердогоабеля с мггнеральной изоляцией в сталь=НОГА кОрпусО по которому удаляют изо"ф ляцию на Г;хубщ 1 у, превышающую зону горячего спал, производят очкстку термоперньхх провопов и оболочки кабзля, свй ривают термопарные провопа, заполняют область горячего сная порошком окиси магния и герметизируют горячий сгай, пеоед заполнением порошок окиси м-:.Гния С 4 РХРХХ("Р С ТОЪЦЕКМ КП ХДЛ,тЭ.;.-, - шегосп стекла, сплавля 10 т О рош Гк с тек ла и прокзвспят термокрксталлкэахгкго стекла..а фиг, Хпоказана поседсватсль= нссть основных операций по кзготовлэниюгорячего спалВ заготовке 1 термопары спецкйльны 1 Инст)ументом Высезерлеваю 1 ми.8 дальнуО изоляци 0 2 вместе с тепмОпарнымк прОВОпйми 3 на Глубину, превьпцйХощуо зону горячего спая (фЕГ. 3.).Поверхность термопарных проводов и внутрэннк 10 поьерхность оболочки 4 кабеля в вьсвеоленной полости очшают от остатков изоляхкк и оккслов электро имическкм способом в растворе серпой кислоты, Термсерные провода сваьквают лазерной сверкой с Образованием шерикИ 5 горячего спея (фкг. 2), Затем Область горячего спея заполняют смесью порошка 6 Окиси магния с пощ рошком 7 кристаллиэиру 101 Хегося стекла в ооотноценик на 2-3 об. . Хорошка окиси магнкя .). Об, ч. порошка крксталлизкрующегоея стекла, прк этоА для приготовления смеси берут порошок окиси магния фракции в пределах 40-50 мкм, а кристалглизируюшегося стекла 3-10 мкм (фХХГ. 3).Смесь порошков спекаот путем расплавления порошка стекле. в среде инефт ных газов при температуре вьгше темперетчры экс 1 глув та ции те рм Опары, н О не вьхше температуры раэрушенкч кабеля, псокзводят термокрксталлизапию стекла, после чего Герметиэиру;от Горячий сдай посредством сварки с ксг;ольэованкем металлической заглушки Я (фиг. 4),Указанное соотношееЕИ 8 объемных чаотей найдено как оптимальное, При уве- дичеХИН концентрации кр Ествллизируюшегося стекла выше Оптимальной ухупшеются упругие характеристики спекапорошками,связь горячего сная с оболочкой кабеля становится жесткой, что при= водит к уменьшению прочности горячего сная при вибрации и термоуцарех, С другой стороны при уменьшении концент рации кристаллизируюшегося стекле ухудшаются когезионные характеристики смеси порошков и, кек следствие, ухудшается устойчиво-,;ь положения горячего сная относительно оболочки кабеля. ЮУказанные величины фракций порошка окиси магнич и кристаллизируюшегося стекла найдены кек оптчмальные. При меньших фр-кциях порошка окиси магния происходит чрезмерное обогещени стекле 5 окисью мения в процессе расплавления сгекла, что приводит к недопустимому изменению исхоцного стехиометр "ческого состава сгекле, г, следовательно, к изменению его характеристик. 20Большие фракции порошка окиси магния не позволяют созцать каркас кристаллического стекла с высокими упругими характеристиками и равномерно распределять стекло в объеме смеси пооош ков, Прп больших размерах фракций кристаллизируюшегося стекла появляотся нарушения непрерывности стеклокристаллического каркаса и неравномерные деформации спеченной смеси порошков, При Зс меньших фракциях увеличивается усадка порошков в процессе их жидкофезного спекения, а также измечяется исхоцный стехиометрический состав кристаллизиру юшегося стекла.35Для изготовления термопар с хромельелюминиевыми те рмоэлектродами берут стекло системы 510; -ЬЙС -1 0 -=ТО -М О темпе ре тура кристаллизации 40 которой 1000 оС что совпадает с верхней температурой длительной эксплуатации этого типа термопары. После засыпки области горячего спая смесью порошков порошок стекла расплавляют при 1200 С 45ов среде защитного ге-, - аргона, послео чего охлежцают цо температуры 1000 С и проводят кристаллизацию стекла в течение 1 ч.Выбор стекла с температурой не ниже температуры эксплуатации термопары обусловлен тем, что в процессе работы термопары при температурах выше температуры кристаллизации тонкая криселлическая структура стекла рекристалли зуется, при этом происходит коегуляция кристаллических фаз, чго привоцит к потере исхоцных термомеханических свойств каркасе стеклз е следовательно спекй пороагковой смеси в целом.Выбор кристаллического стекла обуслов.;1 ен высокимп электроизоляционными л ",ер;ломеханическими характеристиками этого класса материалов. Эти стекла по электросопротивлению не уступают монолитной окиси магния, например, удельное электрическое сопротивление кристаллизируюшегося стекла ле,кит в пределах 10"- 10 Ом.см. Структура18изоляционного промежутка области гооячего сная представляет собой порошковую мессу из окиси магния относителино больших фракций сцементированну:; упругим, махани:еским прочным и тер;.:.с стойким каркасом зекристеллизир .енпого стекле кек между собой, так .и с оболочкой кабеля и горячим спаем. Тем самым при воздействии механических и темперету.рных нагрузок горячий спей не смешается относительно оболочки кабеля.Сравнительные испытания термопар с, диаметром кабеля 1,5 мм с хромель-, аллюмилевыми термоэлектродами диамеэоом 0,3 мм, горячий спей которых выполнен с использованием смеси порошков оки си магния и кристеллизируюшегося стекла термопереми, горячий спей которых выполнен только не порошке окиси магния. .показали слецуюшие результаты. В условиях воз,ей;.твия виброперегру-. зок в диапазоне частот 5-5000 Гц с виброускорением до 100. в трех взаимно перпендикулярных положениях, ударов с ускорением 15 о в количестве 2000 тыс, уцеров линейного ускорения 16 в течение 1000 с, а также циклического воздействия температур от - 200 цо плюс +ЯСО С в значение 5 циклов и пятикратного воздействия повышенной температуры 1000 С в течение 60 с, партия термопар, изготовленных согласно поецлегаемому способу, выдержала испытьния. При этом электрическое со противление не уменьшилось и сохранилось не уровне не менее 100 мОм при испытательном напряжении 100 В, а при проверке электрической прочности все термопары выдержали испытательное напряжение переменного тока 50 Гц В в течение 1 мин, в то время термопары партии, изготовленной согласно известному способу, имели заниженные значения указанных характеристик; электрическое сопротивление исчислялось десятками и сотнями кОм и не превышалоиял ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 1 мОм 3 при проверке электрической прочности на отдельных образцах наблюпались пробои промежутка горячиМ спайоболочка кабеля. Таким образом, предлагаемый способ. обесйечивает существенное повьппение надежности термопары за счет увеличения стабильности электрического сопротивления и электрической прочности изоляции между, горячим спаем и оболочкой 5 кабеля при высоких показателях вибростойкости, механической прочности и термостойкости термопары. 73 комитета ССС и открытий ушская наб., д.