CN110726488A - 狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置及组装工艺 - Google Patents

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毕景良
昝元锋
卓文彬
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Abstract

本发明公开了狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置及组装工艺，所述温度测量装置包括热电偶、条带和圆柱体，所述条带焊接在圆柱体的一端，所述条带为扁平结构，所述热电偶一端弯折90°形成L形端，所述L形端设置在条带相对较宽的一个侧壁上，且L形端的端头凸出于条带相对较窄的侧壁，热电偶的另一端沿着轴向插入圆柱体内且凸出于圆柱体的端部。本发明解决了传统测温装置在高速流体冲刷下容易发生弯折、变形的问题，同时能够适用于狭窄通道内的高速流体温度测量，对下游流动影响较小。

Description

狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置及组装工艺
技术领域
本发明涉及流体温度测量领域，具体涉及狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置及组装工艺。
背景技术
流体温度测量装置是热工水力实验的重要设备，已经有很多成熟技术和产品，如热电偶、电阻式温度计等。但是，传统测温装置在高速流体冲刷下容易发生弯折、变形等。对于狭窄通道和高速流体的应用环境，需要解决测温装置对下游流动影响小、耐高速流体冲刷、容易拆装等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，解决传统测温装置在高速流体冲刷下容易发生弯折、变形的问题，同时能够适用于狭窄通道内的高速流体温度测量，对下游流动影响较小。
此外，本发明还提供上述温度测量装置的组装工艺。
本发明通过下述技术方案实现：
狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，包括热电偶、条带和圆柱体，所述条带焊接在圆柱体的一端，所述条带为扁平结构，所述热电偶一端弯折90°形成L形端，所述L形端设置在条带相对较宽的一个侧壁上，且L形端的端头凸出于条带相对较窄的侧壁，热电偶的另一端沿着轴向插入圆柱体内且凸出于圆柱体的端部。
本发明所述L形端为热电偶的测量段，在测量过程中，将条带伸入到流体中，将条带设计成扁平结构，一方面尽可能地降低条带厚度，从而增加在狭窄通道内的应用能力；另一方面尽可能地增加条带高度，从而增加在高流速环境中的抗冲刷能力。流体测温装置与下载通道的密封面位于圆柱体处，规则的几何结构有利于简化装置的密封、拆装等问题。
本发明通过将热电偶、条带和圆柱体集成在一起，在不影响热电偶测量能力的条件下，所述条带能够提高测量段的结构强度，从而增加测量装置的抗冲刷能力，同时扁平结构的条带能够适用于狭窄通道，有利于降低装置对下游流动的影响。
本发明的热电偶顶端采用预先弯曲90°的方式，使测点处于迎流方向，可以进一步提高装置在复杂流动环境下的生存能力。
进一步地，条带相对较宽的一个侧壁上设置有L形槽，所述圆柱体上沿着轴向设置有通孔，所述通孔与L形槽连通设置，所述热电偶的L形端嵌入L形槽内并焊接，另一端插入通孔内并焊接。
所述L形槽的尺寸略大于热电偶的直径，所述通孔的内径略大于热电偶的直径。
采用高熔点焊接钎料，如高纯度银钎焊料将L形槽与热电偶之间的间隙、通孔与热电偶之间的间隙填满，实现热电偶与条带和圆柱体的集成。
进一步地，热电偶的顶部与条带的顶部齐平。
确保条带的顶部的平整。
进一步地，L形槽的截面为与热电偶匹配的弧形面。
即所述L形槽的直径略大于热电偶的直径。
进一步地，条带的厚度为热电偶直径的1.5-2倍。
条带的厚度即条带相对较窄的侧壁的宽度，条带的厚度理论上应当尽可小才能满足狭窄通道，但是考虑到热电偶安装后的结构稳定性，将条带的厚度设置为热电偶直径的1.5-2倍，在不影响结构稳定性的前提下，尽可能降低条带的厚度。
进一步地，条带的高度大于等于条带厚度的5倍。
所述条带的高度具体是指条带的端部到圆柱体与条带连接一端端部的距离。
理论上条带的高度应当尽可能增大，以增加测温装置在高流速环境中的抗冲刷能力。
进一步地，条带和圆柱体均采用不锈钢制成。
所述不锈钢就有耐腐蚀且强度高的优点。
进一步地，温度测量装置上设置有多个热电偶。
实现温度测量装置的多点测量。
进一步地，条带沿着圆柱体的径向设置。
一种狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置的组装工艺，包括以下步骤：
1)、在圆柱体上加工通孔、在条带上加工L形槽、将热电偶一端弯折90°形成L形端；
2)、将热电偶的一端插入通孔内且凸出于圆柱体的端部并焊接；
3)、将条带放置在圆柱体的端部调整位置使得通孔与L形槽连通，确保热电偶的L形端嵌入L形槽并使L形端的端头凸出于条带相对较窄的侧壁；
4)、将条带焊接在圆柱体的端部；
5)、将热电偶的L形端焊接在L形槽内。
按照上述组装工艺能够较好实现将热电偶集成在条带和圆柱体上。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过将热电偶、条带和圆柱体集成在一起，在不影响热电偶测量能力的条件下，所述条带能够提高测量段的结构强度，从而增加测量装置的抗冲刷能力，同时扁平结构的条带能够适用于狭窄通道，有利于降低装置对下游流动的影响。
2、本发明将热电偶、条带和圆柱体集成，降低了热电偶的损坏率，也便于实验过程中整体拆装和更换。
3、本发明的条带采用扁平结构，在尽可能减小厚度的同时，增大迎流方向上的面积，有利于提高装置的抗流体冲刷能力。
4、本发明的热电偶顶端采用预先弯曲90°的方式，使测点处于迎流方向，可以进一步提高装置在复杂流动环境下的生存能力。
5、本发明所述装置可以集成1个到多个热电偶，满足测量单个位置或者同时测量多个位置温度值的需要。
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为实施例1温度测量装置的结构示意图；
图2为实施例1温度测量装置的剖面图；
图3为实施例2温度测量装置的结构示意图；
图4为实施例2温度测量装置的剖面图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-热电偶，2-条带，3-圆柱体。
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、图2所示，狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，包括1个热电偶1、条带2和圆柱体3，所述条带2焊接在圆柱体3的一端，所述条带2为扁平结构，所述热电偶1一端弯折90°形成L形端，所述L形端设置在条带2相对较宽的一个侧壁上，具体地，所述条带2相对较宽的一个侧壁上设置有直径略大于热电偶1直径的L形槽，所述L形槽的截面为与热电偶1匹配的弧形面，所述热电偶1的L形端嵌入L形槽内并焊接填满L形槽与热电偶1之间的间隙，且L形端的端头凸出于条带2相对较窄的侧壁，焊接后确保热电偶1的顶部与条带2的顶部齐平，热电偶1的另一端沿着轴向插入圆柱体3内且凸出于圆柱体3的端部，具体地，所述圆柱体3上沿着轴向设置有直径略大于热电偶1直径的通孔，所述通孔与L形槽连通设置，热电偶1的另一端插入通孔内并焊接。
在本实施例中，热电偶1直径为1mm，条带2的厚度为1.6mm、高度为10mm、宽度与圆柱体3的半径相等，所述条带2沿着圆柱体3的径向设置且条带2刚好处圆柱体3的中心轴到外壁之间，所述条带2和圆柱体3均采用不锈钢制成，本实施例适用于单点测量。
实施例2：
如图3、图4所示，本实施例基于实施例1，与实施例的区别在于：条带2和圆柱体3集成有3个热电偶1，3个热电偶1平成设置，对应地在条带2设置3个L形槽、圆柱体3内设置有3个通孔。
在本实施例中，热电偶1直径为0.5mm，条带2的厚度为1mm、高度为8mm。本实施例适用于三点测量。
一种实施例1或实施例2所述狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置的组装工艺，包括以下步骤：
1、在圆柱体3上加工通孔、在条带2上加工L形槽、将热电偶1一端弯折90°形成L形端；
2、将热电偶1的一端插入通孔内且凸出于圆柱体3的端部并焊接；
3、将条带2放置在圆柱体3的端部调整位置使得通孔与L形槽连通，确保热电偶1的L形端嵌入L形槽并使L形端的端头凸出于条带2相对较窄的侧壁；
4、将条带2焊接在圆柱体3的端部；
5、将热电偶1的L形端焊接在L形槽内。
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 (10)

1.狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，包括热电偶(1)、条带(2)和圆柱体(3)，所述条带(2)焊接在圆柱体(3)的一端，所述条带(2)为扁平结构，所述热电偶(1)一端弯折90°形成L形端，所述L形端设置在条带(2)相对较宽的一个侧壁上，且L形端的端头凸出于条带(2)相对较窄的侧壁，热电偶(1)的另一端沿着轴向插入圆柱体(3)内且凸出于圆柱体(3)的端部。
2.根据权利要求1所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述条带(2)相对较宽的一个侧壁上设置有L形槽，所述圆柱体(3)上沿着轴向设置有通孔，所述通孔与L形槽连通设置，所述热电偶(1)的L形端嵌入L形槽内并焊接，另一端插入通孔内并焊接。
3.根据权利要求2所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述热电偶(1)的顶部与条带(2)的顶部齐平。
4.根据权利要求2所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述L形槽的截面为与热电偶(1)匹配的弧形面。
5.根据权利要求1所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述条带(2)的厚度为热电偶(1)直径的1.5-2倍。
6.根据权利要求1所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述条带(2)的高度大于等于条带(2)厚度的5倍。
7.根据权利要求1所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述条带(2)和圆柱体(3)均采用不锈钢制成。
8.根据权利要求1所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置上设置有多个热电偶(1)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置，其特征在于，所述条带(2)沿着圆柱体(3)的径向设置。
10.一种如权利要求2所述狭窄通道内耐高速流体冲刷的温度测量装置的组装工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)、在圆柱体(3)上加工通孔、在条带(2)上加工L形槽、将热电偶(1)一端弯折90°形成L形端；
2)、将热电偶(1)的一端插入通孔内且凸出于圆柱体(3)的端部并焊接；
3)、将条带(2)放置在圆柱体(3)的端部调整位置使得通孔与L形槽连通，确保热电偶(1)的L形端嵌入L形槽并使L形端的端头凸出于条带(2)相对较窄的侧壁；
4)、将条带(2)焊接在圆柱体(3)的端部；
5)、将热电偶(1)的L形端焊接在L形槽内。
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