CN108627264B - 一种管内壁温多点测量装置及其测量方法 - Google Patents

一种管内壁温多点测量装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管内壁温多点测量装置及其测量方法，其中测量装置包括圆柱状的膨胀母体、贯穿所述膨胀母体的螺纹孔，所述膨胀母体的一端沿周向均匀分布N个切口，N个切口将膨胀母体的一端分为N个分瓣，N个分瓣外套设弹性卡件，其中N≥3；每个分瓣外均固定绝缘件，绝缘件外设置导热片，所述绝缘件和导热片之间夹设热电偶。测量方法包括：将膨胀母体置入待测管体的内部，将与所述螺纹孔相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔中，使各分瓣向外胀开紧贴在待测管体的内壁；通过热电偶进行温度测量，并向外传输测量结果；测量结束后，从螺纹孔中旋出所述膨胀螺丝，弹性卡件带动各分瓣复位，取出膨胀母体。

Description

一种管内壁温多点测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及管内测量领域，具体涉及一种管内壁温多点测量装置及其测量方法。
背景技术
反应堆系统和化工系统的实验研究装置中存在多种电加热管道，与传统的外部加热方式不同，反应堆系统中流体通常在管外进行流动，被管内的发热元件加热升温，在实验研究过程中，需要对管内内壁温度进行精确的监测，以便换算出传热系数或流体温度。现有技术中，多采用将热电偶焊接到传热管壁面的方法实现对管内内壁温度的测量，但是对于反应堆系统的电加热管道而言，其通径很小、焊接难度极大，而且稳定性较差，热电偶易损坏，且损坏后又不便取出更换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管内壁温多点测量装置及其测量方法，以解决现有技术中测量电加热管道内壁温度的难度大、稳定性差的问题，实现简单、稳定的对管内壁温进行测量的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种管内壁温多点测量装置，包括圆柱状的膨胀母体、贯穿所述膨胀母体的螺纹孔，所述膨胀母体的一端沿周向均匀分布N个切口，N个切口将膨胀母体的一端分为N个分瓣，N个分瓣外套设弹性卡件，其中N≥3；每个分瓣外均固定绝缘件，绝缘件外设置导热片，所述绝缘件和导热片之间夹设热电偶。
针对现有技术中测量电加热管道内壁温度的难度大、稳定性差的问题，本发明提出一种管内壁温多点测量装置，膨胀母体呈圆柱状，便于将其置入待测量的电加热管道内部，膨胀母体上设置贯穿的螺纹孔，用于插入膨胀螺丝使得膨胀母体胀大开来。本发明在膨胀母体的一端设置N个切口，N个切口沿周向均匀分布，因此N个切口将膨胀母体的一端分为了N个分瓣，并通过弹性卡件套在N个分瓣的外侧，使得N个分瓣在常态下被弹性卡件所卡住。每个分瓣的外层均固定绝缘件，绝缘件外设置导热片，通过绝缘件实现导热片与膨胀母体之间的绝缘，避免膨胀母体通电老化或受损，防止对电加热管路造成短路。热电偶夹在绝缘件和导热片之间，因此热电偶的数量也为N个。本装置使用时，仅需将膨胀母体置入需测量的的电机热管路中，将与所述螺纹孔相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔中，膨胀螺丝旋入过程中，膨胀母体不断向外被挤压，因此使得各分瓣克服弹性卡件的弹性力，逐渐向外展开，在此过程中绝缘件和导热片均被向外推动，导热片紧密的贴靠在管体内壁，绝缘件与导热片之间被充分挤压，使得热电偶也能够紧密的被挤压在导热片内表面，相较于传统的焊接方式，能够提高热电偶对管壁温度的感应灵敏度，极大的提高热电偶的测量精度与准确性。在需要更换热电偶，或是测量结束需要取出时，本装置也仅需旋出螺纹孔内的膨胀螺丝，没有了膨胀螺丝的支撑，膨胀母体复位收缩，各分瓣也在弹性卡件的复位力作用下收缩回位，使得膨胀母体不再与被测管壁过盈配合，此时即可将膨胀母体从管内取出，实现灵活方便的对热电偶进行更换检查的目的。本发明不仅结构简单、操作方便，还实现了对管壁在周向上的多点同时测量，拆装使用均及其容易，充分解决了现有技术中测量电加热管道内壁温度的难度大、稳定性差的问题，实现了简单、稳定的对管内壁温进行测量的目的。
进一步的，每个分瓣上均设置螺纹定位孔，所述螺纹定位孔的轴线平行于螺纹孔的轴线，所述螺纹定位孔的敞口端与切口的起始端共面；每个螺纹定位孔均配备有相匹配的定位螺杆。即是螺纹定位孔的长度方向平行于切口的切入方向，通过将定位螺杆旋入螺纹定位孔中，使得膨胀母体置入管体中或从管体中取出时都能够通过定位螺杆进行操作，首先进一步提高本发明的使用方便性；其次，对于每个分瓣而言，其上的螺纹定位孔与连接的热电偶之间的相对位置是固定不变的，而置入管体内后工作人员无法得知热电偶的朝向，本方案通过定位螺杆与螺纹定位孔的设置，工作人员可以根据定位螺杆的位置，从而判断出热电偶的所处方向，从而极大的提高本发明在进行精确测量时的安装精度。此外，本方案还能够通过定位螺杆的插入深度，从而判断测量位置的深度，以此为工作人员提供更加充分的测量依据，进一步提高测量的精度。
优选的，所述分瓣外表面设置凹槽，N个分瓣上的凹槽连成圆环结构，所述弹性卡件置于凹槽内。通过分瓣外表面的凹槽进行安装弹性卡件，避免弹性卡件凸出在分瓣表面影响分瓣与绝缘件之间的紧密接触。
优选的，所述弹性卡件为C形的记忆弹簧。本方案中的弹性卡件为C形的记忆弹簧，便于将其灵活方便的从N个分瓣上的凹槽内取出或进行安装，便于更换使用，提高本发明的整体寿命。
优选的，所述绝缘件为绝缘陶瓷片。陶瓷片易于成型，便于与分瓣的外表面充分贴合，减少缝隙存在，提高绝缘性能。
优选的，所述导热片为厚度≤0.2mm的铜片。确保本发明中的导热片具有优良的导热性能，使得热电偶能够充分的接收到管壁的温度，从而为工作人员提供更为精确、稳定、可靠的测量数据。
优选的，N个切口的长度相等。使得每个分瓣能够向外翻转的幅度也相等，极大的提高本装置的应力稳定性。
基于所述多点测量装置的测量方法，包括以下步骤：
(a)将膨胀母体置入待测管体的内部，将与所述螺纹孔相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔中，使各分瓣向外胀开紧贴在待测管体的内壁；
(b)通过热电偶进行温度测量，并向外传输测量结果；
(c)测量结束后，从螺纹孔中旋出所述膨胀螺丝，弹性卡件带动各分瓣复位，取出膨胀母体。
优选的，各热电偶向外传输的测量结果各自独立进行显示。以便于工作人员对管壁各方向上的温度及温度变化情况进行比较分析，从而提供更为精确有效的测量数据。
优选的，通过插入在分瓣内的定位螺杆实现膨胀母体的置入和取出。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明工作时导热片紧密的贴靠在管体内壁，绝缘件与导热片之间被充分挤压，使得热电偶也能够紧密的被挤压在导热片内表面，相较于传统的焊接方式，能够提高热电偶对管壁温度的感应灵敏度，极大的提高热电偶的测量精度与准确性。
2、本发明一种管内壁温多点测量装置及其测量方法，不仅结构简单、操作方便，还实现了对管壁在周向上的多点同时测量，拆装使用均及其容易，充分解决了现有技术中测量电加热管道内壁温度的难度大、稳定性差的问题，实现了简单、稳定的对管内壁温进行测量的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例的示意图；
图2为本发明具体实施例中膨胀母体的剖视图；
图3为本发明具体实施例中弹性卡件的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-膨胀母体，2-螺纹孔，3-切口，4-分瓣，5-弹性卡件，6-绝缘件，7-导热片，8-热电偶，9-螺纹定位孔，10-定位螺杆，11-凹槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1与图2所示的一种管内壁温多点测量装置，包括圆柱状的膨胀母体1、贯穿所述膨胀母体1的螺纹孔2，所述膨胀母体1的一端沿周向均匀分布四个切口3，四个切口3将膨胀母体1的一端分为四个分瓣4，四个分瓣4外套设弹性卡件5；每个分瓣4外均固定绝缘件6，绝缘件6外设置导热片7，所述绝缘件6和导热片7之间夹设热电偶8。本实施例工作时，将膨胀母体1置入需测量的的电机热管路中，将与所述螺纹孔2相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔2中，膨胀螺丝旋入过程中，膨胀母体1不断向外被挤压，因此使得各分瓣4克服弹性卡件5的弹性力，逐渐向外展开，在此过程中绝缘件6和导热片7均被向外推动，导热片7紧密的贴靠在管体内壁，绝缘件6与导热片7之间被充分挤压，使得热电偶8也能够紧密的被挤压在导热片7内表面，
实施例2：
如图1至图3所示的一种管内壁温多点测量装置，每个分瓣4上均设置螺纹定位孔9，所述螺纹定位孔9的轴线平行于螺纹孔2的轴线，所述螺纹定位孔9的敞口端与切口3的起始端共面；每个螺纹定位孔9均配备有相匹配的定位螺杆10。所述分瓣4外表面设置凹槽11，四个分瓣4上的凹槽11连成圆环结构，所述弹性卡件5置于凹槽11内。所述弹性卡件5为C形记忆弹簧。所述绝缘件6为绝缘陶瓷片。所述导热片7为厚度≤0.2mm的铜片。四个切口3的长度相等。本实施例中膨胀母体1置入管体中或从管体中取出时都能够通过定位螺杆10进行操作，首先进一步提高本发明的使用方便性；其次，对于每个分瓣而言，其上的螺纹定位孔9与连接的热电偶之间的相对位置是固定不变的，而置入管体内后工作人员无法得知热电偶的朝向，本方案通过定位螺杆10与螺纹定位孔9的设置，工作人员可以根据定位螺杆10的位置，从而判断出热电偶的所处方向，从而极大的提高本发明在进行精确测量时的安装精度。此外，本方案还能够通过定位螺杆10的插入深度，从而判断测量位置的深度，以此为工作人员提供更加充分的测量依据，进一步提高测量的精度。
实施例3：
一种管内壁温多点测量方法，包括以下步骤：(a)将膨胀母体1置入待测管体的内部，将与所述螺纹孔2相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔2中，使各分瓣4向外胀开紧贴在待测管体的内壁；(b)通过热电偶8进行温度测量，并向外传输测量结果；(c)测量结束后，从螺纹孔2中旋出所述膨胀螺丝，弹性卡件5带动各分瓣4复位，取出膨胀母体1。各热电偶8向外传输的测量结果各自独立进行显示。通过插入在分瓣4内的定位螺杆10实现膨胀母体1的置入和取出。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管内壁温多点测量装置，其特征在于，包括圆柱状的膨胀母体(1)、贯穿所述膨胀母体(1)的螺纹孔(2)，所述膨胀母体(1)的一端沿周向均匀分布N个切口(3)，N个切口(3)将膨胀母体(1)的一端分为N个分瓣(4)，N个分瓣(4)外套设弹性卡件(5)，其中N≥3；每个分瓣(4)外均固定绝缘件(6)，绝缘件(6)外设置导热片(7)，所述绝缘件(6)和导热片(7)之间夹设热电偶(8)；每个分瓣(4)上均设置螺纹定位孔(9)，所述螺纹定位孔(9)的轴线平行于螺纹孔(2)的轴线，所述螺纹定位孔(9)的敞口端与切口(3)的起始端共面；每个螺纹定位孔(9)均配备有相匹配的定位螺杆(10)；所述分瓣(4)外表面设置凹槽(11)，N个分瓣(4)上的凹槽(11)连成圆环结构，所述弹性卡件(5)置于凹槽(11)内。
2.根据权利要求1所述的一种管内壁温多点测量装置，其特征在于，所述弹性卡件(5)为C形记忆弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种管内壁温多点测量装置，其特征在于，所述绝缘件(6)为绝缘陶瓷片。
4.根据权利要求1所述的一种管内壁温多点测量装置，其特征在于，所述导热片(7)为厚度≤0.2mm的铜片。
5.根据权利要求1所述的一种管内壁温多点测量装置，其特征在于，N个切口(3)的长度相等。
6.基于权利要求1至5中任一所述多点测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将膨胀母体(1)置入待测管体的内部，将与所述螺纹孔(2)相匹配的膨胀螺丝旋入螺纹孔(2)中，使各分瓣(4)向外胀开紧贴在待测管体的内壁；
(b)通过热电偶(8)进行温度测量，并向外传输测量结果；
(c)测量结束后，从螺纹孔(2)中旋出所述膨胀螺丝，弹性卡件(5)带动各分瓣(4)复位，取出膨胀母体(1)。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，各热电偶(8)向外传输的测量结果各自独立进行显示。
8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，通过插入在分瓣(4)内的定位螺杆(10)实现膨胀母体(1)的置入和取出。
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