CN104390714B - 用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法 - Google Patents
用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，包含第1至第N热电偶固定单元，分别对应设置在管子1内的第1至第N测温点处，用于固定分别对管子1内壁上的各个测温点进行温度测量的第1至第N热电偶。本发明还提供一种利用上述的热电偶固定装置进行小直径管内多点测温的方法。本发明结构简单，拆卸方便，测量便捷，可对长度较长且直径较小的管子内的多个测量点同时进行精确的温度测量，并且不会对管子内壁造成损伤，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种热电偶固定装置及利用该装置进行测温的方法，具体是指一种用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法。
背景技术
现有技术中，对于某些设备要求测量长度较长、直径较小的管子（例如：管子直径＜50mm，管子长度＞5m）内不同距离处的管壁温度时，需要采用热电偶进行测量，并且测量时不能对管子内壁造成损伤。
但是，目前一般在测量过程中是不采用热电偶固定装置的，而是直接将热电偶插入管子内部，因此当测温点位置距离管子端口越远时，就越不能保证热电偶能够完全接触到管壁，从而造成无法测量到管壁真实温度的情况，导致测量不准确。
又或者在测量过程中，所采用的热电偶固定装置结构较复杂，导致其在放入管子内部、在管子内部延伸以及从管子内取出时非常不方便，并且对于测温点距离管子端口位置越远时，上述放入和取出的操作就越困难，极易对管子内壁造成损伤。
基于上述，亟需提出一种结构简单、测温点定位准确并可实现对多个测量点进行温度测量的热电偶固定装置，该装置必须使得热电偶在放入管内和从管内取出时不会对管子内壁造成损伤，达到安全可靠、拆卸方便快捷的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法，结构简单，拆卸方便，测量便捷，可对长度较长且直径较小的管子内的多个测量点同时进行精确的温度测量，并且不会对管子内壁造成损伤，安全可靠。
为实现上述目的，本发明提供一种用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，包含第1至第N热电偶固定单元，分别对应设置在管子内的第1至第N测温点处，用于固定分别对管子内壁上的各个测温点进行温度测量的第1至第N热电偶；其中，所述的第1测温点位于距离管子的端口位置最远处，第2测温点位于距离管子的端口位置第2远处，以此类推，第N测温点位于距离管子的端口位置最近处；用于测量管子上的其中第m测温点的第m热电偶，其尾端依次穿过位于该第m测温点与管子端口之间的第m至第N热电偶固定单元，并利用上述第m至第N热电偶固定单元分别对其进行固定定位，使该第m热电偶的测量端接触第m测温点处的管子内壁；其中，m=1,2,……,N。
每个所述的热电偶固定单元包含：导向筒，其内部中空，该导向筒的外径与所述的管子的内径相匹配；该导向筒的一端设有开口，另一端设有呈半球状的导向头；拉杆，其一端设置在导向头的外侧，另一端穿过所述的导向头进入导向筒的内部，并由该导向筒的开口处伸出；定位凸块，其套设在所述的拉杆上，位于所述的导向筒的开口处，且全部或部分设置在该导向筒的内部。
所述的定位凸块的外径小于所述的导向筒的内径，即该定位凸块与导向筒的内壁之间设有间隙；所述的间隙的宽度与热电偶的直径相匹配。
所述的导向头的中心位置设置有拉杆通孔，所述的拉杆穿过该拉杆通孔。
所述的导向头上设置有第1至第N热电偶通孔，该些热电偶通孔是以拉杆通孔为中心围绕其均匀间隔设置的；所述的第1至第N热电偶的尾端分别穿过各个热电偶固定单元上对应的第1至第N热电偶通孔进入导向筒的内部，并穿过定位凸块与导向筒的内壁之间的间隙，由该导向筒的开口处伸出。
所述的热电偶固定单元还包含固定螺母，其套设在所述的拉杆上，且位于所述的导向头的外侧，当拧紧固定螺母时，其一端抵住导向头的外侧，将拉杆固定设置在导向头上，使得套设在拉杆上的定位凸块与导向筒的内壁夹紧穿过该热电偶固定单元的热电偶以将其固定定位，保证热电偶能够接触到管子的内壁。
本发明还提供一种利用上述的热电偶固定装置进行小直径管内多点测温的方法，包含以下步骤：
S1、设定管子上的第1至第N测温点的位置，并依次测量相邻两个测温点之间的距离；
S2、利用第1热电偶固定单元，对第1热电偶进行固定定位，使该第1热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最远的第1测温点处，接触并测量该第1测温点处的管子内壁的温度；
S3、根据测量得到的第1测温点与第2测温点之间的距离，在与第1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第2热电偶固定单元，对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位；使该第2热电偶的测量端位于距离管子的端口位置第2远的第2测温点处，接触并测量该第2测温点处的管子内壁的温度；
S4、以此类推，根据测量得到的第N-1测温点与第N测温点之间的距离，在与第N-1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第N热电偶固定单元，对第1至第N热电偶一同进行固定定位；使该第N热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最近的第N测温点处，接触并测量该第N测温点处的管子内壁的温度；
S5、将固定连接完成的具有N个热电偶固定单元和N个热电偶的多点测温装置插入管子内部，直至第1热电偶的测量端和第1热电偶固定单元到达第1测温点位置，此时其他各个热电偶的测量端和热电偶固定单元都达到对应的测温点位置，即可同时完成管子内的多点温度测量。
所述的S2中，利用第1热电偶固定单元对第1热电偶进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第1热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶进行固定定位。
所述的S3中，利用第2热电偶固定单元对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，将第2热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第2热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶和第2热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶和第2热电偶进行固定定位。
所述的S4中，利用第N热电偶固定单元对第1至第N热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1至第N热电偶的尾端分别穿过第N热电偶固定单元上的第1至第N热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1至第N热电偶，拧紧固定螺母对该第1至第N热电偶进行固定定位。
综上所述，本发明所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法，结构简单，拆卸方便，测量便捷，可对长度较长且直径较小的管子内的多个测量点同时进行温度测量；保证固定后的热电偶在管子内部不会移动，且能接触到管子内壁，对于距离管子端口较远的测温点也能实现温度的精确测量；并且保证热电偶在穿入管子内部和从管子中取出时，不会对管子内壁造成损伤，安全可靠。
附图说明
图1为本发明中的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置的结构示意图；
图2为本发明中的热电偶固定单元的结构示意图；
图3为图2的右视图。
具体实施方式
以下结合图1～图3，详细说明本发明的一个优选实施例。
如图1所示，本发明所提供的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，包含第1至第N热电偶固定单元，分别对应设置在管子1内的第1至第N测温点处，用于固定分别对管子1内壁上的各个测温点进行温度测量的第1至第N热电偶；也就是说，所述的热电偶固定单元的数量与测温点的数量以及热电偶的数量相一致。
所述的第1测温点位于距离管子1的端口位置最远处，第2测温点位于距离管子1的端口位置第2远处，以此类推，第N测温点位于距离管子1的端口位置最近处；用于测量管子上的其中第m测温点的第m热电偶，其尾端依次穿过位于该第m测温点与管子端口之间的第m至第N热电偶固定单元，并利用上述第m至第N热电偶固定单元分别对其进行固定定位，使该第m热电偶的测量端接触第m测温点处的管子内壁；其中，m=1,2,……,N。
如图2所示，每个所述的热电偶固定单元包含：导向筒31，其内部中空，该导向筒31的外径与所述的管子1的内径相匹配；该导向筒31的一端设有开口，另一端设有呈半球状的导向头35；拉杆32，其一端设置在导向头35的外侧，另一端穿过所述的导向头35进入导向筒31的内部，并由该导向筒31的开口处伸出；定位凸块34，其套设在所述的拉杆32上，位于所述的导向筒31的开口处，且全部或部分设置在该导向筒31的内部。
所述的定位凸块34的外径小于所述的导向筒31的内径，即该定位凸块34与导向筒31的内壁之间设有间隙；所述的间隙的宽度与热电偶的直径相匹配。
如图3所示，所述的导向头35的中心位置设置有拉杆通孔36，所述的拉杆32穿过该拉杆通孔36。
如图2和图3所示，所述的导向头35上设置有第1至第N热电偶通孔37，该些热电偶通孔37是以拉杆通孔36为中心围绕其均匀间隔设置的；所述的第1至第N热电偶的尾端分别穿过各个热电偶固定单元上对应的第1至第N热电偶通孔37进入导向筒31的内部，并穿过定位凸块34与导向筒31的内壁之间的间隙，由该导向筒31的开口处伸出。
如图2所示，所述的热电偶固定单元还包含固定螺母33，其套设在所述的拉杆32上，且位于所述的导向头35的外侧，当拧紧固定螺母33时，其一端抵住导向头35的外侧，将拉杆32固定设置在导向头35上，使得套设在拉杆32上的定位凸块34与导向筒31的内壁夹紧穿过该热电偶固定单元的热电偶以将其固定定位，保证热电偶能够接触到管子1的内壁。
具体的，在本发明的一个优选实施例中，以N的值为3举例进行说明。也就是说，本发明中包含3个热电偶固定单元，分别用于对3个热电偶进行固定定位，使得该3个热电偶分别对3个测温点进行温度测量，并且每个热电偶固定单元的导向头上设有3个热电偶通孔。而实际上，一次可同时测量的测温点数量是根据管子的直径来确定的，当管子直径较小时，一次可同时测量的测温点数量较小，当管子直径较大时，一次可同时测量的测温点数量较多。
如图1所示，用于测量距离管子1的端口位置最远的第1测温点41的第1热电偶21，尾端穿过第1热电偶固定单元51上的第1热电偶通孔，并利用该第1热电偶固定单元51对其进行固定定位，该第1热点偶21的测量端伸入管子1的内部对第1测温点41处的管子内壁进行温度测量；用于测量距离管子1的端口位置第2远的第2测温点42的第2热电偶22，其尾端穿过第2热电偶固定单元52上的第2热电偶通孔，并且同时所述的第1热电偶21的尾端穿过该第2热电偶固定单元52上的第1热电偶通孔，利用该第2热电偶固定单元52同时对第1热电偶21和第2热电偶22进行固定定位，使得第2热电偶22的测量端对第2测温点42处的管子内壁进行温度测量；用于测量距离管子1的端口位置第3远的第3测温点43的第3热电偶23，其尾端穿过第3热电偶固定单元53上的第3热电偶通孔，并且同时所述的第2热电偶22的尾端穿过第3热电偶固定单元53上的第2热电偶通孔，而所述的第1热电偶21的尾端再次穿过第3热电偶固定单元53上的第1热电偶通孔，利用该第3热电偶固定单元53同时对第1热电偶21、第2热电偶22和第3热电偶23进行固定定位，使得第3热电偶23的测量端对第3测温点43处的管子内壁进行温度测量。
也就是说，上述用于测量距离管子1的端口位置最远的第1测温点41的第1热电偶21，需要依次穿过位于第1测温点41与管子端口之间的第1热电偶固定单元51、第2热电偶固定单元52和第3热电偶固定单元53上对应的第1热电偶通孔，并利用该些热电偶固定单元对其进行固定定位；而用于测量距离管子1的端口位置第2远的第2测温点42的第2热电偶22，则只需要依次穿过位于第2测温点42与管子端口之间的第2热电偶固定单元52和第3热电偶固定单元53上对应的第2热电偶通孔，并利用该些热电偶固定单元对其进行固定定位；而用于测量距离管子1的端口位置最近的第3测温点43的第3热电偶23，则只需要穿过位于第3测温点43与管子端口之间的第3热电偶固定单元53上对应的第3热电偶通孔，并利用这个热电偶固定单元对其进行固定定位即可。
本发明还提供一种利用上述的热电偶固定装置进行小直径管内多点测温的方法，包含以下步骤：
S1、设定管子1上的第1至第N测温点的位置，并依次测量相邻两个测温点之间的距离；
S2、利用第1热电偶固定单元，对第1热电偶进行固定定位，使该第1热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最远的第1测温点处，接触并测量该第1测温点处的管子内壁的温度；
S3、根据测量得到的第1测温点与第2测温点之间的距离，在与第1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第2热电偶固定单元，对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位；使该第2热电偶的测量端位于距离管子的端口位置第2远的第2测温点处，接触并测量该第2测温点处的管子内壁的温度；
S4、以此类推，根据测量得到的第N-1测温点与第N测温点之间的距离，在与第N-1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第N热电偶固定单元，对第1至第N热电偶一同进行固定定位；使该第N热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最近的第N测温点处，接触并测量该第N测温点处的管子内壁的温度；
在本发明的一个优选实施例中，N的取值为3；
S5、将固定连接完成的具有N个热电偶固定单元和N个热电偶的多点测温装置插入管子内部，直至第1热电偶的测量端和第1热电偶固定单元到达第1测温点位置；由于后续的其他热电偶固定单元彼此之间的间隔距离即为相邻两个测温点之间的间隔距离，因此其他各个热电偶的测量端和热电偶固定单元都达到对应的测温点位置，即可同时完成管子内的多点温度测量。
所述的S2中，利用第1热电偶固定单元对第1热电偶进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第1热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶进行固定定位。
所述的S3中，利用第2热电偶固定单元对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，将第2热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第2热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶和第2热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶和第2热电偶进行固定定位。
所述的S4中，利用第N热电偶固定单元对第1至第N热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1至第N热电偶的尾端分别穿过第N热电偶固定单元上的第1至第N热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1至第N热电偶，拧紧固定螺母对该第1至第N热电偶进行固定定位。
综上所述，本发明所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置及测温方法，结构简单，拆卸方便，测量便捷，可对长度较长且直径较小的管子内的多个测量点同时进行温度测量；保证固定后的热电偶在管子内部不会移动，且能接触到管子内壁，对于距离管子端口较远的测温点也能实现温度的精确测量；并且保证热电偶在穿入管子内部和从管子中取出时，不会对管子内壁造成损伤，安全可靠。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，管子直径＜50mm，其特征在于，包含：第1至第N热电偶固定单元，分别对应设置在管子内的第1至第N测温点处，用于固定分别对管子内壁上的各个测温点进行温度测量的第1至第N热电偶；
所述的第1测温点位于距离管子的端口位置最远处，第2测温点位于距离管子的端口位置第2远处，以此类推，第N测温点位于距离管子的端口位置最近处；
用于测量管子上的其中第m测温点的第m热电偶，其尾端依次穿过位于该第m测温点与管子端口之间的第m至第N热电偶固定单元，并利用上述第m至第N热电偶固定单元分别对其进行固定定位，使该第m热电偶的测量端接触第m测温点处的管子内壁；
其中，m=1,2,……,N；
每个所述的热电偶固定单元包含：
导向筒，其内部中空，该导向筒的外径与所述的管子的内径相匹配；该导向筒的一端设有开口，另一端设有呈半球状的导向头；
拉杆，其一端设置在导向头的外侧，另一端穿过所述的导向头进入导向筒的内部，并由该导向筒的开口处伸出；
定位凸块，其套设在所述的拉杆上，位于所述的导向筒的开口处，且全部或部分设置在该导向筒的内部。
2.如权利要求1所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，其特征在于，所述的定位凸块的外径小于所述的导向筒的内径，即该定位凸块与导向筒的内壁之间设有间隙；所述的间隙的宽度与热电偶的直径相匹配。
3.如权利要求2所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，其特征在于，所述的导向头的中心位置设置有拉杆通孔，所述的拉杆穿过该拉杆通孔。
4.如权利要求3所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，其特征在于，所述的导向头上设置有第1至第N热电偶通孔，该些热电偶通孔是以拉杆通孔为中心围绕其均匀间隔设置的；
所述的第1至第N热电偶的尾端分别穿过各个热电偶固定单元上对应的第1至第N热电偶通孔进入导向筒的内部，并穿过定位凸块与导向筒的内壁之间的间隙，由该导向筒的开口处伸出。
5.如权利要求4所述的用于小直径管内多点测温的热电偶固定装置，其特征在于，所述的热电偶固定单元还包含固定螺母，其套设在所述的拉杆上，且位于所述的导向头的外侧；
当拧紧固定螺母时，其一端抵住导向头的外侧，将拉杆固定设置在导向头上，使得套设在拉杆上的定位凸块与导向筒的内壁夹紧穿过该热电偶固定单元的热电偶以将其固定定位，使热电偶接触到管子的内壁。
6.一种利用上述任一权利要求所述的热电偶固定装置进行小直径管内多点测温的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、设定管子上的第1至第N测温点的位置，并依次测量相邻两个测温点之间的距离；
S2、利用第1热电偶固定单元，对第1热电偶进行固定定位，使该第1热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最远的第1测温点处，接触并测量该第1测温点处的管子内壁的温度；
S3、根据测量得到的第1测温点与第2测温点之间的距离，在与第1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第2热电偶固定单元，对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位；使该第2热电偶的测量端位于距离管子的端口位置第2远的第2测温点处，接触并测量该第2测温点处的管子内壁的温度；
S4、以此类推，根据测量得到的第N-1测温点与第N测温点之间的距离，在与第N-1热电偶固定单元间隔相应距离的位置处，利用第N热电偶固定单元，对第1至第N热电偶一同进行固定定位；使该第N热电偶的测量端位于距离管子的端口位置最近的第N测温点处，接触并测量该第N测温点处的管子内壁的温度；
S5、将固定连接完成的具有N个热电偶固定单元和N个热电偶的多点测温装置插入管子内部，直至第1热电偶的测量端和第1热电偶固定单元到达第1测温点位置，此时其他各个热电偶的测量端和热电偶固定单元都达到对应的测温点位置，即可同时完成管子内的多点温度测量。
7.如权利要求6所述的小直径管内多点测温的方法，其特征在于，所述的S2中，利用第1热电偶固定单元对第1热电偶进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第1热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶进行固定定位。
8.如权利要求7所述的小直径管内多点测温的方法，其特征在于，所述的S3中，利用第2热电偶固定单元对第1热电偶和第2热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第1热电偶通孔，将第2热电偶的尾端穿过第2热电偶固定单元上的第2热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1热电偶和第2热电偶，拧紧固定螺母对该第1热电偶和第2热电偶进行固定定位。
9.如权利要求8所述的小直径管内多点测温的方法，其特征在于，所述的S4中，利用第N热电偶固定单元对第1至第N热电偶一同进行固定定位的步骤，具体为：将第1至第N热电偶的尾端分别穿过第N热电偶固定单元上的第1至第N热电偶通孔，调整拉杆，使套设在该拉杆上的定位凸块移动至导向筒开口处，并与导向筒的内壁一同夹紧所述的第1至第N热电偶，拧紧固定螺母对该第1至第N热电偶进行固定定位。
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