CN108279047A - 一种热式流量传感器 - Google Patents

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李白
徐利
钱鹏
张娟利
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BRILLIANCE CHINA PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd SHAANXI
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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Abstract

本发明涉及一种热式流量传感器，包括温度传感器、电热丝和耐高温管，耐高温管上设有容线窗口和安装窗口，耐高温管的中心沿耐高温管的轴线开设有引线孔，温度传感器固定在安装窗口内，温度传感器的引线穿过引线孔在容线窗口内固定；电热丝将温度传感器缠绕在耐高温管上，缠绕后电热丝穿过引线孔在容线窗口内固定。本发明解决了现有的热式流量传感器无法应用在高温高压的井下环境中的技术问题，本发明所提供一种热式流量传感器以耐高温管为载体，将电热丝及温度传感器集合在其上，能够应用于高温高压的井下环境中。

Description

一种热式流量传感器
技术领域
本发明涉及一种热式流量传感器，具体涉及一种能够在高温高压的井下环境中测量流体流量的热式流量传感器。
背景技术
热式流量计采用热扩散原理，热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。热式流量计有两个温度传感器被置于介质中时，其中一个传感器被加热到环境温度以上的的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。介质流速增加，介质带走的热量增多，两个温度传感器的温度差将随介质的流速变化而变化，根据温度差与介质流速的比例关系，可得出流体的流量Q。
目前常用的热式流量传感器如在中国专利CN202814471U中记载的，在铂电阻温度传感器的外表面封装有不锈钢材质构成的铂电阻温度传感器外铠，在铂电阻温度传感器外铠的外表面外敷有高温绝缘陶瓷管，在高温绝缘陶瓷管的外表面缠绕电热丝。该热式流量传感器可以有效提高油水两相流流量测量的成功率，但是还存在以下问题：
1、该热式流量传感器结构复杂，层层设置导致发热元件导热不畅，热效率低，无法应用在高温高压领域；
2、该热式流量传感器结构比较复杂，铂电阻和电热丝之间间隔由不锈钢外铠和陶瓷管，温度感应慢，并且测温不精准；
3、该热式流量层状设计、尺寸比较大，包括铂电阻、温度传感器外铠、高温绝缘陶瓷管以及电热丝，这就导致热量比较分散，热损耗及热扩散大。
发明内容
为了解决现有的热式流量传感器无法应用在高温高压的井下环境中的技术问题，本发明提供一种热式流量传感器，该传感器以耐高温管为载体，将电热丝及温度传感器集合在其上，能够应用于高温高压的井下环境中。
本发明的技术解决方案：
一种热式流量传感器，其特殊之处在于：包括温度传感器、电热丝和耐高温管，所述耐高温管上设有容线窗口和安装窗口，所述耐高温管的中心沿耐高温管的轴线开设有引线孔，所述温度传感器固定在安装窗口内，温度传感器的引线穿过引线孔在容线窗口内固定；所述电热丝将温度传感器缠绕在耐高温管上，缠绕后电热丝穿过引线孔在容线窗口内固定。
为了方便取材，经济耐用，耐高温管为无机盐陶瓷管，进一步的，所述耐高温管为陶瓷管。
为了防止电热丝在缠绕时打滑，进一步的，所述陶瓷管上还均匀刻多条有绕线槽，电热丝沿着绕线槽缠绕将温度传感器固定在陶瓷管上。
为了满足功率大，测量范围宽，进一步的，所述温度传感器为PT1000铂电阻，PT1000铂电阻放置在安装窗口时，所述PT1000铂电阻的绝缘侧朝上。
进一步的，所述绕线槽有5圈。
进一步的，所述电热丝的直径为0.07mm，阻值为10欧姆，长度为30mm。
进一步的，陶瓷管为长度为10mm-12mm。
进一步的，所述引线孔为四个。
热式流量传感器制备方法，包括以下步骤；
1)选用10mm-12mm的四孔陶瓷管，在陶瓷管上开安装窗口和容线窗口；
2)按照电热丝的直径和陶瓷管的长度计算绕线槽的宽度后，在陶瓷管上刻对应的绕线槽；
3)将PT1000铂电阻按压在安装窗口内，PT1000铂电阻的绝缘侧朝上，并将PT1000铂电阻引线穿过引线孔在容线窗口内烧结固定；
4)把电热丝沿着绕线槽缠绕在陶瓷管上，将PT1000铂电阻固定在陶瓷管上，引出导线在容县窗口内。
5)封装涂上导热硅脂将其装入探头机壳中。
本发明所具有的有益效果：
1、本发明所提供的热式流量传感器能够应用在高温高压的井下环境中。
2、本发明的热式流量传感器，电热丝裸露在外，直接与导热硅脂接触进行封装，没有绝缘层，导热快、响应快。
3、本发明的热式流量传感器所采用的镍铬合金电阻承载的功率大，可以流过1-2A的电流，加热丝的功率能够达到30w-40w，测量流量分布范围广，测量分辨率高。
4、本发明的热式流量传感器设置了放置焊点的容线槽，容线槽设计在陶瓷管上，整个结构紧凑，尺寸短，热量集中，减少热损耗和热扩散，提高了测量的精度。
5、本发明的热式流量传感器将温度传感器和加热丝紧密贴合设置，温感快，容易控制精度。
附图说明
图1为本发明热式流量传感器的剖视图；
图2为本发明热式流量传感器的俯视图；
图3为本发明热式流量传感器的横截面示意图；
图4为本发明热式流量传感器的整体装配示意图；
其中附图标记为：1-陶瓷管，2-安装窗口，3-容线窗口，4-绕线槽，5-引线孔，6-镍铬合金电阻，7-镍铬合金电阻引线，8-电热丝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1所示，一种热式流量传感器，包括温度传感器、电热丝和耐高温管，耐高温管上设有容线窗口和安装窗口，耐高温管的中心沿耐高温管的轴线开设有引线孔，温度传感器固定在安装窗口内，温度传感器的引线穿过引线孔在容线窗口内固定；电热丝将温度传感器缠绕在耐高温管上，缠绕后电热丝穿过引线孔在容线窗口内固定。为了方便取材，经济耐用，耐高温管为无机盐陶瓷管。
实施例2：为了防止电热丝在缠绕时打滑，陶瓷管上还均匀刻多条有绕线槽，电热丝沿着绕线槽缠绕将温度传感器固定在陶瓷管上。
实施例3：为了满足功率大，测量范围宽，温度传感器为PT1000铂电阻，PT1000放置在安装窗口时，PT1000铂电阻的绝缘侧朝上。电热丝与PT1000铂电阻之间通过PT1000铂电阻自带的绝缘层绝缘，无需额外的绝缘层。
实施例4：电热丝的直径为0.07mm，阻值为10欧姆，长度为30mm、陶瓷管为长度为10mm-12mm，按照这样的尺寸算下来在陶瓷管差不多刻5圈绕线槽。
本发明热式流量传感器的制作过程：
1、选用10mm-12mm的四孔陶瓷管，在陶瓷管上开安装窗口和容线窗口；
2、按照电热丝的直径和陶瓷管的长度计算绕线槽的宽度后，在陶瓷管上刻对应的绕线槽；
3、将PT1000铂电阻按压在安装窗口内，并将PT1000铂电阻引线穿过引线孔在容线窗口内烧结固定；
4、把电热丝沿着绕线槽缠绕在陶瓷管上，将PT1000铂电阻固定在陶瓷管上，引出导线在容县窗口内。
5、封装涂上导热硅脂将其装入探头机壳中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热式流量传感器，其特征在于：包括温度传感器、电热丝和耐高温管，所述耐高温管上设有容线窗口和安装窗口，所述耐高温管的中心沿耐高温管的轴线开设有引线孔，所述温度传感器固定在安装窗口内，温度传感器的引线穿过引线孔在容线窗口内固定；所述电热丝将温度传感器缠绕在耐高温管上，缠绕后电热丝穿过引线孔在容线窗口内固定。
2.根据权利要求1所述的热式流量传感器，其特征在于：所述耐高温管为陶瓷管。
3.根据权利要求2所述的热式流量传感器，其特征在于：所述陶瓷管上还均匀刻多条有绕线槽，电热丝沿着绕线槽缠绕将温度传感器固定在陶瓷管上。
4.根据权利要求1或2或3所述的热式流量传感器，其特征在于：所述温度传感器为PT1000铂电阻，PT1000铂电阻放置在安装窗口时，所述PT1000铂电阻的绝缘侧朝上。
5.根据权利要求3所述的热式流量传感器，其特征在于：所述绕线槽有5圈。
6.根据权利要求5所述的热式流量传感器，其特征在于：所述电热丝的直径为0.07mm，阻值为10欧姆，长度为30mm。
7.根据权利要求5所述的热式流量传感器，其特征在于：陶瓷管为长度为10mm-12mm。
8.根据权利要求7所述的热式流量传感器，其特征在于：所述引线孔为四个。
9.热式流量传感器制备方法，其特征在于包括以下步骤；
1)选用10mm-12mm的四孔陶瓷管，在陶瓷管上开安装窗口和容线窗口；
2)按照电热丝的直径和陶瓷管的长度计算绕线槽的宽度后，在陶瓷管上刻对应的绕线槽；
3)将PT1000铂电阻按压在安装窗口内，PT1000铂电阻的绝缘侧朝上，并将PT1000铂电阻引线穿过引线孔在容线窗口内烧结固定；
4)把电热丝沿着绕线槽缠绕在陶瓷管上，将PT1000铂电阻固定在陶瓷管上，引出导线在容县窗口内；
5)封装涂上导热硅脂将其装入探头机壳中。
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