严苛环境下露头型热电偶探头的内粘接失效分析与设计改进

发布时间：2020-05-16 09:49

【摘要】：深低温热电偶广泛应用在运载火箭低温燃料箱内液氢与液氧的温度测量。为满足航天测温的响应时间要求,常采用露端型热电偶探头。而该露端型热电偶探头服役于高压力、深低温的环境,探头内粘接失效时有发生,造成液氢泄露,产生重大安全隐患。因此,对深低温热电偶的粘接失效分析对系统的安全运行具有重要意义。针对热电偶探头在深低温环境下的内粘接失效,首先采用扫描电镜分析了工艺对其粘接行为的影响,同时对不同位置的粘接形貌进行了分析。对固化后的探头施加预紧载荷时,可发现探头端部胶粘剂与探头偶杆之间存在明显的缝隙,形成泄漏通道;对固化后的探头进行冷冲击后,受温度影响胶粘剂易与偶丝包覆层、偶杆产生裂缝。而当偶丝与胶粘剂直接粘合时两者接触状态较好,无明显缺陷,但难以保证偶丝较长距离的绝缘。为表征胶粘剂与偶丝的粘结质量,设计了低温胶与偶丝粘接质量试验,结果表明绝缘层是影响粘结质量的主要因素,除去绝缘层后的偶丝与低温胶的粘接质量显著提高。对此,本文设计了一种增加橡胶圈的密封结构。通过数值模拟分析了该结构在预紧载荷下密封圈与偶丝、偶杆之间的接触应力,并讨论了橡胶圈长度、个数以及形状等因素对结构密封性能的影响。结果表明橡胶圈个数和形状对结构产生的接触应力的影响很小,而橡胶圈长度越小产生的接触应力分布越集中,最小接触应力越大。最后,确定了直圆筒整型橡胶圈方案,并给出了相应的预紧载荷。改型热电偶在响应时间和耐压测试合格后,需评估其测温质量。测量不确定度是评估改进热电偶的测温质量的重要指标。文中采用不确定度准则(GUM)和蒙特卡洛法(MCM)对其不确定度进行评定,两者评定结果虽存在微小差异,均符合检定规程的要求,表明该产品能够满足航天测温的使用要求。
【图文】：

深低温,组成部件,热电偶,低温胶

图 1-5 深低温热电偶组成部件端去除一段金属屏蔽网，长度为偶杆底面至球右的聚四氟乙烯塑料绝缘层，露出偶丝，并将进行酸洗、去污脱脂处理，然后使用酒精擦拭、无水分，，充分清洁并做打毛处理。，将偶丝线放入偶杆内部，保证偶线基本位于.2 的比例将三种低温胶成分充分混合，混合后部，为保持胶在偶杆内的流动性，使用酒精灯使低温胶在偶杆内部充分填灌。低温胶开始固化，基本没有流动性时，将灌入热鼓风干燥箱箱体内，加热 8h 后固化过程即完

低温胶,丝线,流动性,深低温

图 1-5 深低温热电偶组成部件2）偶丝线测温端去除一段金属屏蔽网，长度为偶杆底面至球头体上 3cm 左同时去除 2cm 左右的聚四氟乙烯塑料绝缘层，露出偶丝，并将金铁丝和镍铬起。3）偶杆内部需进行酸洗、去污脱脂处理，然后使用酒精擦拭内表面，并放置保持内部无油渍、无水分，充分清洁并做打毛处理。4）偶杆竖直放置，将偶丝线放入偶杆内部，保证偶线基本位于偶杆内腔中部质量比为 5:1:0.2 的比例将三种低温胶成分充分混合，混合后的液态胶中应将其灌入偶杆内部，为保持胶在偶杆内的流动性，使用酒精灯将偶杆加热；置一段时间，以使低温胶在偶杆内部充分填灌。5）待偶杆内的低温胶开始固化，基本没有流动性时，将灌入低温胶的偶杆竖置为 100℃的电热鼓风干燥箱箱体内，加热 8h 后固化过程即完成。图 1-6 为燥箱。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH811

【参考文献】