CH678891A5

CH678891A5 - Improving heat transfer to temp. sensor on pipeline - accommodating sensor in channel of plastically deformable heat transfer sleeve

Info

Publication number: CH678891A5
Application number: CH87889A
Authority: CH
Inventors: Helmut Schneider
Original assignee: Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1991-11-15

Abstract

The temp. sensor (1) provides an output signal representing the temp. variations of medium flowing in the pipe. This signal is fed to a display or a control stage. The sensor is fitted in the outside of a plastically deformable sleeve (3) of heat-conductive material by stamping a reception channel (4) in the outside of the sleeve of complementary shape to the sensor. The inserted sensor is then enclosed by a heat insulating layer (6). A heat transfer mass (7) ensures efficient heat transfer between the reception channel (4) and the sensor. ADVANTAGE - Can be retrofitted without damaging pipe or hindering flow.

Description

       

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern des Wärmeübergangs für einen Temperaturfühler an einer Rohrleitung, der die Temperaturschwankungen eines Fluids in einer Rohrleitung erfasst und ein entsprechendes Signal zu Anzeige- und/oder Steuerungszwecken weiterleitet, sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens als auch Rohre mit Temperaturfühlern, an denen das Verfahren durchgeführt wird. 



  Temperaturfühler an Rohrleitungen werden auf zwei Arten montiert: Einmal in Tauchhülsen, die als abgeblindetes Rohrstück in das Rohr mit dem zu messenden Fluid hineinragen und zum anderen als Kontaktfühler mit Linienberührung am Rohr mit dem zu messenden Fluid. Tauchhülsen stellen an sich eine aufwendige Lösung dar, bei der sowohl Strömungskräfte an der abgeblindeten Hülse als auch Dichtigkeit der mechanischen Verbindung zwischen der Hülse und dem Fluid führenden Rohr als auch der für den Aus- und Einbau des Temperaturfühlers notwendige Raum beachtet werden müssen. Wenn der Durchmesser eines Temperaturfühlers in einer ähnlichen Grössenordnung wie das Fluid führende Rohr liegt, werden Winkelstücke mit Erweiterungen im Bereich der Tauchhülse notwendig, um den Strömungswiderstand  in erträglichen Grenzen zu halten.

  Die Verwendung von Tauchhülsen setzt frühzeitige Planung und Massnahmen für den Einbau voraus. Kontaktfühler, die lediglich am Rohr angepresst sind, nehmen selbst bei guter Isolation nur verzögert und mit einem systematischen, vom Wärmeübergang her beeinflussten Fehler die Temperatur des vom Fluid durchflossenen Rohres an. Für Temperaturfühler, die eine Temperaturänderung als Volumenänderung über ein Kapillarrohr weitergeben, trifft dies besonders zu, obwohl sie wegen ihrer Möglichkeit, Ventile, Schalter und Instrumente direkt anzusteuern, sehr beliebt sind. 



  Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Sie löst die Aufgabe, Temperaturfühler unter guten Wärmeübertragungsbedingungen und ohne wesentliche Beeinträchtigung des Strömungswiderstandes an Rohrleitungen einzubauen, wobei der Einbau auch nachträglich und ohne Verletzung des Rohres möglich sein soll. 



  Erfindungsgemäss wird
 in einem ersten Verfahrensschritt für den Anbringort des Temperaturfühlers ein plastisch deformierbares Rohrstück aus einem wärmeleitenden Werkstoff vorgesehen,
 in einem zweiten Verfahrensschritt dieses Rohrstück mit einer Vorrichtung so eingebeult, dass die äussere, in das Rohrstück hineinragende Kontur einem Grossteil der wirksamen Wärmeübertragungsfläche des Temperaturfühlers entspricht,
 in einem dritten Verfahrensschritt bei der Montage des Temperaturfühlers eine bleibende Anpressung zwischen Kontur des eingebeulten Rohrstücks und der Wärmeübertragungsfläche des Temperaturfühlers erzeugt,  
 in einem vierten Verfahrensschritt eine strahlungs- und/oder wärmehemmende Isolationsschicht über dem Temperaturfühler und dem eingebeulten Rohrstück angebracht,
 während die dafür vorgesehene Vorrichtung einen Stempel aufweist,

   der mit seiner Prägeform einem Teil der Wärmeübertragungsfläche des Temperaturfühlers entspricht und das Rohrstück einbeult. 



  Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass mit geringem Aufwand ein guter Wärmeübergang zwischen Temperaturfühler und Rohrwand geschaffen wird, der die systematischen Messfehler bei der Erfassung der Temperatur des Fluids auch bei schnellen Temperaturänderungen klein hält. Die Einbeulung stellt für die Strömung des Fluids einen nur geringen Widerstand dar. Es besteht sehr viel Freiheit für die Wahl des Ortes, an dem der Temperaturfühler am betreffenden Rohr angebracht wird. Der Entschluss für das Anbringen eines Temperaturfühlers und für die Wahl des Ortes kann irgendwann nach der mechanischen Fertigstellung des Rohrsystems gefasst werden, ohne dass das System geöffnet werden muss.

  Für das Anbringen von Isolierschichten können die für Normrohre üblichen Isolierungen, wie Schläuche, Schalen oder Bandagen, verwendet werden, da die Formabweichung von Rohrstück mit Fühler gegenüber dem Rohrstück ohne Fühler nur geringfügig sind. 



  Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 einen perspektivischen Ausschnitt eines eingebeulten Rohrstücks mit montiertem Temperaturfühler und mit einer Isolationsschicht; 
   Fig. 2 einen Schnitt durch ein eingebeultes Rohrstück mit einer Vorrichtung zur Vorfabrikation der Einbeulung und 
   Fig. 3 eine perspektivische Prinzipskizze mit einer als Zange ausgeführten Vorrichtung zum Anbringen der Einbeulung. 
 



  In den Figuren ist ein Temperaturfühler 1 gezeigt, der nach dem Verfahren zum Verbessern des Wärmeübergangs für Temperaturfühler 1 an Rohrleitungen 3 die Temperaturschwankungen eines Fluids 2 erfasst und ein entsprechendes Signal zu Anzeige und/oder Steuerzwecken weiterleitet, sowie Vorrichtungen zum Erzeugen einer Aufnahmeform im Rohrstück 3. 



  Erfindungsgemäss ist ein plastisch deformierbares Rohr aus einem wärmeleitenden Werkstoff als Anbringort für den Temperaturfühler 1 vorgesehen. Dieses Rohrstück 3 wird derart in einer Vorrichtung mit einer Einbeulung 4 versehen, dass das Gegenstück zu einem Teil der Wärmeübertragungsfläche des Temperaturfühlers 1 auf dem Rohrstück 3 abgebildet ist und in das Rohr hineinsteht. Die Form der Einbeulung 4 setzt sich in Längsrichtung des Rohrstückes 3 über die Länge des Temperaturfühlers 1 hinaus, jedoch sanft abnehmend fort. Vor der definitiven Montage des Temperaturfühlers wird die Einbeulung 4 mit einer pastösen Wärmeübertragungsmasse 7 bestrichen, die im Bereich der Einbeulung 4 beim Anbringen des Temperaturfühlers unter bleibender Anpressung mit Bride 5 die Formunterschiede zwischen Temperaturfühler 1 und Einbeulung 4 ausfüllt.

  Eine anschliessend aufgebrachte Isolierschicht 6, die strahlungs- und/oder wärmehemmend ausgeführt ist, hilft die Temperaturunterschiede zwischen Temperaturfühler 1, Rohrstück 3 und Fluid 2 klein zu halten. Der Durchbruch  der Isolation für das Kapillarrohr 1a erfolgt frühestens im Abstand von einigen Rohrdurchmessern vom Temperaturfühler 1. Die Formgebung der Einbeulung 4 wird primär mit einem Stempel 8 vorgenommen, der als Prägeform einen Teil der wirksamen Wärmeübertragungsfläche des Temperaturfühlers 1 aufweist. Die Formgebung erfolgt durch Pressen, einmaliges Schlagen oder intermittierendes Schlagen des Stempels 8, das maschinen- oder handbetätigt ist.

   Je nach Rohrwerkstoff, Rohrwandstärke, Rohrdurchmesser und Breite der Einbeulung 4 quer zur Rohrachse muss das Rohr 3 mehr oder weniger gestützt werden, wobei die einfachste Abstützung 9 aus einer Halbschale auf der dem Stempel abgekehrten Rohrunterseite besteht, die eine ähnliche Länge längs der Rohrachse wie der Stempel 8 aufweist. Als weitere Verstärkung der Abstützung sind Niederhalteflächen 10 auf der dem Stempel zugekehrten Halbschale installiert, die ein Ausweichen des Rohrmaterials nach aussen verhindern. Eine zwangsweise Formgebung der Einbeulung durch Vorfabrikation, die auch die Partien des Rohrstücks 3, die nicht mit dem Stempel 8 in Berührung sind, erfasst, wird mit der Verwendung eines matrizenähnlichen Stützkerns 11 erreicht, dessen formerzeugende Fläche korrigiert um die Rohrwandstärke der Prägefläche des Stempels 8 in seiner Endlage entspricht.

   In einer bevorzugten Form wird der Stützkern 11 einteilig ausgeführt, indem zur besseren Entformung einerseits die erzeugende Prägeflächen am Stützkern 11 und Stempel 8 eine Neigung zur Rohrachse aufweisen, derart, dass der Temperaturfühler 1 längs der Rohrachse unterschiedlich tief eintaucht und andererseits der Stützkern auf der Seite entgegen zur Entformungsrichtung auf der gleichen Länge wie der Temperaturfühler 1 aufhört. Mindestens beim langsamen Pressen des Stempels 8 und/oder bei der Verwendung von Abstützungen 9, 10, 11 am Rohr empfiehlt sich eine mechanisch geführte Bewegung des Stempels und eine Begrenzung der Bewegung durch  Endanschlag. Bevorzugte mechanisch geführte Bewegungen des Stempels liegen in Ebenen oder Flächen, die parallel zur Rohrachse angeordnet sind und senkrecht die Rohrwand durchdringen, wie sie durch Pressen oder Stanzwerkzeuge oder Zangen erzeugt werden. 



  
 



  The invention relates to a method for improving the heat transfer for a temperature sensor on a pipeline, which detects the temperature fluctuations of a fluid in a pipeline and forwards a corresponding signal for display and / or control purposes, and devices for carrying out the method and also pipes with temperature sensors. on which the procedure is carried out.



  Temperature sensors on pipes are mounted in two ways: firstly in immersion sleeves, which protrude as a shielded piece of pipe into the pipe with the fluid to be measured, and secondly as a contact sensor with line contact on the pipe with the fluid to be measured. Immersion sleeves are in themselves a complex solution in which both flow forces on the shielded sleeve and the tightness of the mechanical connection between the sleeve and the fluid-carrying tube and the space required for removing and installing the temperature sensor must be taken into account. If the diameter of a temperature sensor is of the same order of magnitude as the pipe carrying the fluid, elbows with extensions in the area of the immersion sleeve are necessary in order to keep the flow resistance within tolerable limits.

  The use of immersion sleeves requires early planning and measures for installation. Contact sensors, which are only pressed onto the pipe, take on the temperature of the pipe through which the fluid flows, even with good insulation, with a delay and with a systematic error influenced by heat transfer. This is particularly true for temperature sensors that pass on a change in temperature as a change in volume via a capillary tube, although they are very popular because of their ability to directly control valves, switches and instruments.



  The invention provides a remedy here. It solves the task of installing temperature sensors under good heat transfer conditions and without significant impairment of the flow resistance on pipes, whereby the installation should also be possible afterwards and without damaging the pipe.



  According to the invention
 in a first process step, a plastically deformable piece of pipe made of a heat-conducting material is provided for the location of the temperature sensor,
 in a second process step, this pipe section is dented with a device such that the outer contour protruding into the pipe section corresponds to a large part of the effective heat transfer surface of the temperature sensor,
 in a third step in the process of assembling the temperature sensor, a permanent contact pressure is generated between the contour of the dented pipe section and the heat transfer surface of the temperature sensor,
 in a fourth process step, a radiation and / or heat-insulating layer is applied over the temperature sensor and the dented pipe section,
 while the device provided for this purpose has a stamp,

   which corresponds with its embossing shape to part of the heat transfer surface of the temperature sensor and bulges the pipe section.



  The advantages of the invention can be seen in the fact that a good heat transfer between the temperature sensor and the tube wall is created with little effort, which keeps the systematic measurement errors in the detection of the temperature of the fluid small even with rapid temperature changes. The indentation represents only a slight resistance to the flow of the fluid. There is a great deal of freedom in the choice of the location at which the temperature sensor is attached to the pipe in question. The decision to attach a temperature sensor and to choose the location can be made at some point after the mechanical completion of the pipe system without having to open the system.

  The usual insulation for standard pipes, such as hoses, shells or bandages, can be used to attach insulating layers, since the shape of the pipe section with sensor compared to the pipe section without sensor is only slight.



  The invention is described below using exemplary embodiments. It shows:
 
   1 shows a perspective section of a dented tube piece with a mounted temperature sensor and with an insulation layer;
   Fig. 2 shows a section through a dented pipe section with a device for prefabrication of the dent and
   Fig. 3 is a perspective schematic diagram with a device designed as pliers for attaching the dent.
 



  In the figures, a temperature sensor 1 is shown, which detects the temperature fluctuations of a fluid 2 according to the method for improving the heat transfer for temperature sensors 1 on pipes 3 and forwards a corresponding signal for display and / or control purposes, as well as devices for generating a recording shape in the pipe section 3 .



  According to the invention, a plastically deformable tube made of a heat-conducting material is provided as the mounting location for the temperature sensor 1. This pipe section 3 is provided with a dent 4 in a device such that the counterpart to part of the heat transfer surface of the temperature sensor 1 is shown on the pipe section 3 and protrudes into the pipe. The shape of the indentation 4 continues in the longitudinal direction of the pipe section 3 beyond the length of the temperature sensor 1, but decreases gently. Before the final assembly of the temperature sensor, the dent 4 is coated with a pasty heat transfer mass 7, which fills the shape differences between the temperature sensor 1 and dent 4 in the area of the dent 4 when the temperature sensor is attached while permanently pressing with clamp 5.

  A subsequently applied insulating layer 6, which is designed to inhibit radiation and / or heat, helps to keep the temperature differences between temperature sensor 1, pipe section 3 and fluid 2 small. The breakthrough of the insulation for the capillary tube 1a takes place at the earliest at a distance of a few tube diameters from the temperature sensor 1. The indentation 4 is shaped primarily with a stamp 8 which, as an embossing mold, has part of the effective heat transfer surface of the temperature sensor 1. The shaping takes place by pressing, one-time striking or intermittent striking of the stamp 8, which is machine or manually operated.

   Depending on the pipe material, pipe wall thickness, pipe diameter and width of the indentation 4 transversely to the pipe axis, the pipe 3 must be supported more or less, whereby the simplest support 9 consists of a half-shell on the pipe underside facing away from the punch, which has a similar length along the pipe axis as that Stamp 8 has. As a further reinforcement of the support, hold-down surfaces 10 are installed on the half-shell facing the punch, which prevent the pipe material from escaping to the outside. A forced shaping of the dent by prefabrication, which also covers the parts of the pipe section 3 that are not in contact with the punch 8, is achieved with the use of a matrix-like support core 11, the shape-generating surface of which is corrected by the pipe wall thickness of the stamping surface of the punch 8 corresponds in its end position.

   In a preferred form, the support core 11 is made in one piece by, for better demolding, on the one hand the embossing surfaces on the support core 11 and punch 8 have an inclination to the tube axis, such that the temperature sensor 1 is immersed at different depths along the tube axis and on the other hand the support core on the side opposite to the demolding direction on the same length as the temperature sensor 1 stops. At least when the punch 8 is pressed slowly and / or when supports 9, 10, 11 are used on the tube, a mechanically guided movement of the punch and a limitation of the movement by an end stop are recommended. Preferred mechanically guided movements of the punch lie in planes or surfaces which are arranged parallel to the pipe axis and penetrate the pipe wall perpendicularly, as are produced by presses or punching tools or pliers.

Claims

1. A method for improving the heat transfer for a temperature sensor (1) on a pipe which detects the temperature fluctuations of a fluid (2) on a pipe and forwards a corresponding signal for display and / or control purposes, characterized in that in a first process step, a plastically deformable pipe section (3) made of a heat-conducting material is provided for the location of the temperature sensor (1), in a second step, this piece of pipe (3) is dented with a device,

that the indentation (4) protruding into the pipe section (3) corresponds to a large part of the effective heat transfer area of the temperature sensor (1), in a third step in the assembly of the temperature sensor (1), a permanent contact pressure is generated between the dent (4) of the pipe section and the heat transfer surface of the temperature sensor (1), in a fourth process step, a radiation and / or heat-insulating layer (6) is applied over the temperature sensor (1) and the dented pipe section (3).

2. The method according to claim 1, characterized in that prior to the assembly of the temperature sensor (1) a pasty heat transfer mass (7) is applied in the dent (4), the difference in shape between the shape of the temperature sensor (1) with Bride (5) the dent and the temperature sensor inside.

3rd

Method according to claim 2, characterized in that the indentation (4) in the pipe section (3) provided for this purpose continues to gently taper on both sides in the longitudinal direction beyond the contact length of the temperature sensor (1).

4. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a plastically deformable pipe section (3) made of a heat-conducting material can be dented by a stamp (8), the stamp with its embossing shape being part of the heat transfer surface of the temperature sensor (1) corresponds.

5. The device according to claim 4, characterized in that the stamp (8) with its embossing mold is machine or manually operated in order to take a partial image of the surface of the temperature sensor (1) in the tube wall of the plastically deformable tube piece (3).

6.

Device according to claims 4 and 5, characterized in that the stamp (8) can be actuated by intermittent strikes.

7. Device according to claims 4 to 6, characterized in that the tube piece (3) on the side facing away from the stamp is supported on a length of a similar length to that of the stamp with a support (9) effective on half the circumference.

8. Device according to claims 4 to 7, characterized in that the movement of the stamp (8) relative to the support (9) is mechanically guided and the depth of penetration of the stamp (8) is limited by a stop.

9. Device according to claims 4 to 8, characterized in that on the stamp-facing side of the pipe section (3) hold-down surfaces (10) prevent the pipe material from escaping to the outside.

10th

Device according to claims 4 to 9, characterized in that on the inside of the tube along the length of the temperature sensor, a tube-like, matrix-like support core (11) is positioned relative to the punch (8), and that its contour is corrected by the tube wall thickness of the shape and position of the temperature sensor to be installed.

11. The device according to claim 10, characterized in that the shape-generating surfaces (4, 12) on the punch (8) and support core (11) have a slight inclination to the longitudinal axis of the pipe section (3) to support core (11) and pipe section (3rd ) easier to separate after the pressing process.

12. The device according to claims 4 to 9, characterized in that the punch (8) and support (9, 10) form part of a pair of pliers (13) or a tool that can be operated by hand or with an external power source.

13.

Device according to claims 4 to 12, characterized in that the punch (8) has a gently decreasing profile in the longitudinal direction of the pipe section (3) over the intended length of the temperature sensor (1).

14. Pipe (3) with built-in temperature sensor (1), which is applied according to a method of claims 1 to 3, characterized in that the tube in the longitudinal direction of its surface line has a dent (4) which as a contact surface part of the heat transfer surface of the applied temperature sensor corresponds. 1. A method for improving the heat transfer for a temperature sensor (1) on a pipe which detects the temperature fluctuations of a fluid (2) on a pipe and forwards a corresponding signal for display and / or control purposes, characterized in that in a first process step, a plastically deformable pipe section (3) made of a heat-conducting material is provided for the location of the temperature sensor (1), in a second step, this piece of pipe (3) is dented with a device,

that the indentation (4) protruding into the pipe section (3) corresponds to a large part of the effective heat transfer area of the temperature sensor (1), in a third step in the assembly of the temperature sensor (1), a permanent contact pressure is generated between the dent (4) of the pipe section and the heat transfer surface of the temperature sensor (1), in a fourth process step, a radiation and / or heat-insulating layer (6) is applied over the temperature sensor (1) and the dented pipe section (3). 2. The method according to claim 1, characterized in that prior to the assembly of the temperature sensor (1) a pasty heat transfer mass (7) is applied in the dent (4), the difference in shape between the shape of the temperature sensor (1) with Bride (5) the dent and the temperature sensor inside. 3rd

Method according to claim 2, characterized in that the indentation (4) in the pipe section (3) provided for this purpose continues to gently taper on both sides in the longitudinal direction beyond the contact length of the temperature sensor (1). 4. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a plastically deformable pipe section (3) made of a heat-conducting material can be dented by a stamp (8), the stamp with its embossing shape being part of the heat transfer surface of the temperature sensor (1) corresponds. 5. The device according to claim 4, characterized in that the stamp (8) with its embossing mold is machine or manually operated in order to take a partial image of the surface of the temperature sensor (1) in the tube wall of the plastically deformable tube piece (3). 6.

Device according to claims 4 and 5, characterized in that the stamp (8) can be actuated by intermittent strikes. 7. Device according to claims 4 to 6, characterized in that the tube piece (3) on the side facing away from the stamp is supported on a length of a similar length to that of the stamp with a support (9) effective on half the circumference. 8. Device according to claims 4 to 7, characterized in that the movement of the stamp (8) relative to the support (9) is mechanically guided and the depth of penetration of the stamp (8) is limited by a stop. 9. Device according to claims 4 to 8, characterized in that on the stamp-facing side of the pipe section (3) hold-down surfaces (10) prevent the pipe material from escaping to the outside. 10th

Device according to claims 4 to 9, characterized in that on the inside of the tube along the length of the temperature sensor, a tube-like, matrix-like support core (11) is positioned relative to the punch (8), and that its contour is corrected by the tube wall thickness of the shape and position of the temperature sensor to be installed. 11. The device according to claim 10, characterized in that the shape-generating surfaces (4, 12) on the punch (8) and support core (11) have a slight inclination to the longitudinal axis of the pipe section (3) to support core (11) and pipe section (3rd ) easier to separate after the pressing process. 12. The device according to claims 4 to 9, characterized in that the punch (8) and support (9, 10) form part of a pair of pliers (13) or a tool that can be operated by hand or with an external power source. 13.

Device according to claims 4 to 12, characterized in that the punch (8) has a gently decreasing profile in the longitudinal direction of the pipe section (3) over the intended length of the temperature sensor (1). 14. Pipe (3) with built-in temperature sensor (1), which is applied according to a method of claims 1 to 3, characterized in that the tube in the longitudinal direction of its surface line has a dent (4) which as a contact surface part of the heat transfer surface of the applied temperature sensor corresponds.