CN111727339B - 用于输送流体的管 - Google Patents

Abstract

一种用于输送流体的管区段(9)，包括第一管状元件(12)，该第一管状元件至少部分地限定腔(10)，并且进而包括导热部分(16)，该导热部分所具有的导热率高于这种第一管状元件(12)的导热率，其中，导热部分(16)径向延伸穿过第一管状元件(12)的厚度的至少一部分，以便在流体与管区段(9)的径向外表面之间建立热桥。

Description

用于输送流体的管

技术领域

本发明总体上涉及液压领域，具体地，本发明涉及用于输送流体的管区段，该管区段装备有使得这种管区段的外部的温度信号可获取的系统，而不会显著地干扰信号值和传播时间(诸如延迟)。

发明内容

已知用于输送流体的管，特别是用于将水(或一般来说混合物形式的热载体流体)输送到加热系统(例如输送到热水生产锅炉或这种锅炉的内部以及从热水生产锅炉或这种锅炉的内部将水输送处出)的液压管将同一锅炉的部件(诸如，热发生器、膨胀容器、泵、阀、液压单元)彼此液压连通。通过非穷尽的示例，“锅炉”的含义为挂壁式或立地式的类型的用于产生供住宅用热量的锅炉。同样，液压管可存在于热产生系统和冷产生系统中，诸如热泵、太阳能、地热或生物质系统或者区域热分配系统。

当前优选柔性塑料管来取代过去常用的金属管，无论该管是否覆盖有给予管机械强度和/或隔热的护套或编织物(通常由橡胶制成)。

然而，这种构造妨碍或阻止接触式传感器检测来自管的外部并由其承载的流体的温度，但是该检测在流体被加热时尤其有用。实际上，制造这些管的材料的特征为非常低的导热率，并且因此，通过与管的外表面的简单接触来可靠地测量流体的温度变得非常困难。

本发明的目的是通过在输送的流体与管的径向最外侧的部分之间建立热桥来克服这种问题，使得管的径向最外侧的部分的温度指示流体温度(即，尽可能接近流体的温度，优选地在最小的时间延迟内，例如从几秒到约20秒)；这个温度可通过应用到这种径向最外侧部分的特殊传感器来检测(如将在下文中更好地理解的，如果管的部分径向分层，则该传感器可与外部管状覆盖物的至少一部分重合)。

通过非穷尽的示例，“传感器”应被理解为恒温器(例如，双金属蜡式的)、电阻温度计(例如，NTC、PTC类型的)、热电偶或其他本领域已知的随时间连续或瞬时读取的系统。

为了获得这些结果，管区段具有至少一个导热部分，该导热部分从这种管区段的径向最内侧的部分(与流体接触)朝向管的径向最外侧延伸。

这种管区段可以是轴向延伸的管区段或周向延伸的成角度的管区段。这种管区段具体可以是管的端部部分，或者是允许管经由接口被连接到不同的管道或者液压系统或液压部件的一部分的液压连接器，在常用的液压实践中，这种液压连接器例如凸缘、耦接件、螺纹系统、配件。

导热部分所具有的导热率比周围材料高。以这种方式，这种导热部分将热量从管的内腔朝向管的径向外表面传导，在该径向外表面处，温度传感器可检测所输送的流体的温度。

根据优选的实施例，该管区段包括径向重叠的至少两个管状元件，其中，径向最外侧的元件所具有的导热率比下层的管区段(径向最内侧的元件)的导热率大，下层的管区段进而结合导热部分，该导热部分从管腔(以便与流体接触)穿过这种最内侧的管区段的径向厚度的至少一部分朝向外部覆盖物延伸。

如在本描述的其余部分中将更好地理解的，可在多个实施例中构造导热部分。例如，这种导热部分可以是简单的径向孔(穿过或不穿过管的径向厚度)，该径向孔使管的内腔与外部覆盖物流体连通，从而使得所输送的流体可接触这种覆盖物的内壁并且与之热交换。管的外表面、导热部分处或附近所达到的温度然后可由相关传感器来检测。

还可以存在环形凹槽来作为替代方案或与径向孔组合，对于给定区段来说，该环形凹槽可形成管的外表面、或与管的外部覆盖物接触、或为朝向腔的内部径向突出的传导翅片或其他元件，从而使得外表面(例如，外部覆盖物的形式的外表面)热连接到管的内腔。

根据本发明的一个方面，这些和其他目的和优点通过一种用于输送流体的管以及一种包括与这种管相关联的温度传感器的组件来实现，它们具有权利要求限定的特征。

附图说明

现在将描述根据本发明的用于输送流体以及测量其温度的管和组件的一些优选实施例的功能和结构特征。参考附图来进行描述，在附图中：

-图1是根据本发明的实施例的用于测量流体的温度的组件的示意性立体图，该组件包括与用于输送流体的管的终端区段相关联的温度传感器；

-图2A和图2B分别是根据本发明的实施例的管的示意性立体图(该管包括覆盖有护套的波纹区段以及两个端部区段之间用来耦接的连接配件)以及同一管的示意性局部立体剖视图，在示意性局部立体剖视图中，波纹区段内的流体输送腔可见；

-图3A和图3B是根据本发明的实施例的管的端部区段的两个示意性立体图，它们示出了形成这种端部区段的一部分的管状元件的径向分层，其中导热部分构造为多个径向孔的形式；

-图4A和图4B分别是根据本发明的实施例的管的端部区段(其中，导热部分构造为环形凹槽的形式)以及图4A的细节的两个示意性局部立体剖视图；

-图5A和图5B分别是根据本发明的实施例的管的端部区段(其中，导热部分构造为多个径向盲孔的形式)以及图6A的细节的两个示意性局部立体剖视图；

-图6A、图6B和图6C分别是根据本发明的实施例的管的端部区段、图6A的细节以及连接配件或插入件的示意性局部立体剖视图，其中，导热部分构造为多个径向孔的形式，该多个径向孔终止于环形插入件(在所示示例中，与管的外部覆盖物接触)，这种环形插入件安装在连接配件或插入件上；

-图7A、图7B和图7C分别是根据本发明的一些实施例的管的端部区段的示意性立体图(其中，导热部分构造为相对于径向凹槽的同轴环形突起部的形式，该径向凹槽在径向内部的管状元件的厚度中获得)以及这种环形突起部内部的通道的可能构造的两个示意性立体图；

-图8A和图8B分别是根据本发明的实施例的管的截面的示意性局部立体图(其中，导热部分构造为多个翅片的形式，该多个翅片朝向流体输送腔的内部径向突出)以及环形本体的半透明的示意性立体图；

-图9是根据本发明的实施例的管的端部区段的示意性局部立体剖视图，其中该导热部分构造为朝向流体输送腔的内部径向地突出的多个柱形部的形式；

-图10是根据本发明的实施例的管的端部区段的示意性横向剖视图，其中该导热部分构造为环形凹槽，该环形凹槽通过会聚管道与管的内腔流体连通，该会聚管道在径向内部的管状元件的厚度中获得；

-图11A和图11B是根据本发明的两个实施例的管区段的示意性横向剖视图，其中导热部分与温度传感器直接接触；

-图12A至图12C是根据本发明的一些替代性实施例的管区段的示意性横向剖视图；以及

-图13是根据本发明的实施例的管区段的示意性横向剖视图，其中热桥通过由导热材料制成的端部插入件形成。

具体实施方式

在详细解释本发明的多个实施例之前，应阐明的是，本发明不将其应用限制于以及下文的描述中呈现的、或附图中示出的配置细节以及部件构造。

本发明可采用其他实施例并且可凭借本质上不同的方式来实施或实现。还应理解，措辞和术语具有描述性目的，并且不应将其解释为限制性的。

例如，参考附图，用于输送流体(有利地，用于热液压回路的循环水)的管区段9包括第一管状元件12，该第一管状元件至少部分地限定腔10，该腔沿着管区段9的纵向轴线x延伸并且适于输送流体。

第一管状元件12进而包括导热部分16，该导热部分所具有的导热率高于这种第一管状元件12的导热率，这种导热部分16径向延伸穿过第一管状元件12的径向厚度的至少一部分，使得导热部分16能够在流体与管区段9的径向外表面之间建立热桥。

根据优选实施例，管区段9还包括径向在外部的第二管状元件14。在径向比这种第二管状元件14更内部的第一管状元件12所具有的导热率比第二管状元件的导热率低，并且以这种方式构造为使得导热部分16能够在流体与这种第二管状元件14之间建立热桥。

有利地，第二管状元件14是金属元件(例如，铜、铝等)或其他导热材料。

根据实施例(未示出)，第一管状元件12包括柔性管18(有利地，波纹管)的一部分和/或覆盖该柔性管18的护套19。因此，根据该实施例，热桥将穿过柔性管18(和/或护套19)制成，使得腔10在柔性管18内部与管区段9的径向外表面(或与第二管状元件14，如果存在的话)热交换。

根据优选的替换方案(通过示例的方式在图3A至图10中示出)，通过其建立热桥的第一管状元件12是连接插入件或配件20(众所周知的)，其包括第一连接部分22和第二连接部分23，第一连接部分耦接到第二管状元件14，第二连接部分从管区段9轴向突出且适于将管区段与外部元件(未示出)耦接。例如，配件20可将管区段9连接到交换器或其他锅炉部件、同一锅炉或者热液压系统的其他元件。

在所示示例中，第一管状元件(外部管状元件)12是柱形衬套，该柱形衬套位于柔性管18的端部(以已知的方式)，以将护套19和柔性管18保持在一起，和/或允许柔性管18与连接配件20耦接。

根据实施例，导热部分16包括至少一个径向孔24，该径向孔从第一管状元件12的径向最内侧的区段朝向这种第一管状元件12的径向最外侧的区段延伸。

有利地，导热部分16包括沿第一管状元件12周向地间隔开的多个径向孔24。

根据实施例(例如，图3A和3B所示的实施例)，径向孔24穿过第一管状元件12的径向厚度。有利地，在这种径向孔24可在腔10与第二管状元件14之间建立流体连通，使得流体可穿过径向孔24与这种第二管状元件14接触(如通过示例由附图中的箭头所示，该箭头示意性地示出了流体可流动的方向)。

根据实施方式(例如，图4A和4B所示的实施例)，导热部分16包括环形凹槽26，该环形凹槽径向外部于径向孔24并且在上方由第二管状元件14径向定界；通过这种径向孔24，这种环形凹槽26与管区段9的腔10流体连通。因此，流体可填充环形凹槽26，以接触第二管状元件14的内壁，以便与第二管状元件热交换。

根据可替代的实施例(例如，图5A和5B所示的实施例)，径向孔24是盲孔，使得在径向孔24处，第一管状元件12(根据优选实施例，该第一管状元件与第二管状元件14接触)的径向厚度不为零。这种径向厚度(如在前述附图中通过示例所示的)将足够薄以允许径向孔24中的流体与管区段9的径向外表面(即，第二管状元件14的内壁，如果存在的话)之间充分地热交换，但不破坏管沿轴线液压隔离的连续性。本质上，不产生流体从管到外部的潜在泄漏点，以允许消除任何垫圈15。

根据实施例(例如，在图6A至图6C所示的实施例)，导热部分16包括与第二管状元件14接触的环形插入件28(有利地，与第一管状元件12共模制)。这种环形插入件28有利地为平坦或可成形的环形带的形式(例如，Ω形，如图6A、图6B、图6C中所示)，该环形插入件封堵径向孔24的径向最外侧的区段，使得进入径向孔24的流体接触环形插入件28，热量从该环形插入件传递到管区段9的径向最外侧的表面(或传递到径向最外侧的第二管状元件14)。在图6C的实施例中发现第一管状元件12制成为相对于轴线x的两个部分22、23，并且通过这种环形插入件28来将它们保持在一起；即，用环形插入件28和第二管状元件14来制成环形的凹陷。

根据实施例(例如，图7A至7C所示的实施例)，导热部分16包括环形分配器29，该环形分配器形成为环形凹槽26的径向下壁的至少一部分，该环形凹槽在第一管状元件12的径向厚度中获得，其中，环形凹槽26的径向壁由管区段9的径向外表面(或由第二管状元件14的内壁)形成。换句话说，环形凹槽26在上方由管区段9的径向外表面限定(根据未示出的实施例)或由第二管状元件14限定，在下方由环形分配器29限定，该环形分配器构造为从第一管状元件12朝向腔10的纵向轴线x径向突出的环。在环形分配器29的径向厚度中存在多个开口或槽29a，这些开口或槽穿过轴向方向，通过这些开口或槽在腔10中输送的流体可流动。这种开口29a与环形凹槽26的内部流体连通，使得流体可通过前述开口29a进入环形凹槽26。由于环形分配器29的几何形状(其径向上比环形凹槽26更内部)，流体被迫越过台阶以进入环形凹槽26(例如，见图7A)。以这种方式，在环形凹槽内部产生湍流，从而增加与第二管状元件14的热交换。

开口29a可具有不同的形状(例如，见图7B和图7C)，并且可构造为用于例如周向(图7B)或仅轴向(图7C)的槽。

根据实施例(例如，图8A至图9所示的实施例)，导热部分16包括导热的至少一个径向插入件30，该至少一个径向插入件从第一管状元件12朝向腔10的纵向轴线x径向地突出。

有利地，导热部分16包括沿第一管状元件12周向间隔开的多个径向插入件30。有利地，这种径向插入件30通过环形本体31周向地连接，该环形本体径向在最外侧并且与第二管状元件14接触。有利地，径向插入件30由金属材料(例如，铜、铝等)或导热塑料(如本领域已知并可利用的产品，诸如来自Polyone公司的Therma-TechTM的产品)制成。

根据实施例(例如，图8A和8B所示的实施例)，径向插入件30构造为朝向腔10的内部延伸的楔形件或翅片。

根据可替代的实施例(例如，图9所示的实施例)，径向插入件30构造为柱形件。

以未示出的方式，径向插入件30具有基本上至少等于腔10的直径的延伸部。

根据可替代的实施例(例如，图10所示的实施例)，导热部分16包括环形凹槽26，该环形凹槽在上方由第二管状元件14(在径向方向上)定界，并且通过多对第二孔27与腔10流体连通，这些第二孔朝向凹槽26的内部会聚，使得流体从第二孔27中的一个进入环形凹槽26并且从另一个离开，以产生湍流，从而增加与第二管状元件14的热交换。根据未示出的替代方案，环形凹槽26在上方可由第一管状元件12的残余厚度定界，而不由第二管状元件14的残余厚度定界。

在径向孔24或环形凹槽26的侧部上还可存在垫圈15，以防止第一管状元件12与第二管状元件14之间界面处流体泄漏。

根据一些实施例(例如，图11B至图12C所示的实施例)，导热部分16可包括由导热材料制成的环形本体，该环形本体所具有的径向延伸部基本上等于或大于第一管状元件12的径向厚度。根据实施例，环形本体可具有C形的截面，如图12A中通过示例所示的。

根据优选实施例，流体温度的测量组件11包括根据上述任何方法中任一个方法的管区段9，并且还包括温度传感器32，该温度传感器适于测量第二管状元件14附近或导热部分16处的温度。

例如，温度传感器32可以是恒温器，该恒温器放置成与第二管状元件14的热桥搁置在其上的区域接触。

如可从以上描述中看到的，温度传感器32可放置为与导热部分16直接接触(没有第二管状元件14的情况下)，或与第二管状元件14接触(存在第二管状元件的情况下)。

此外，根据一些优选实施例，导热部分16和/或第二管状元件14沿管区段9的整个周缘延伸，以有助于传感器32定位，该传感器可沿管区段9的周缘以适时(而非连续)的方式放置。

根据另一实施例(图13中通过示例示出的实施例)，热桥由管区段9的端部的全部部分来形成，例如由导热材料制成的插入件20形成。

在全部说明书和权利要求书中，指示定位和定向的术语和表述参考轴线x(诸如“纵向”和“径向”)，从而使其本质上是清楚的。

所获得的优点是：提供易于应用的解决方案，从而允许从用于输送流体的管的外部测量流体的温度，即使管具有非常低的导热率。

已描述了根据本发明的用于输送流体并测量其温度的管和组件的不同方面和实施例。应理解，每个实施例均可与任何其他实施例组合。此外，本发明不限于所描述的实施例，而是可在由权利要求限定的范围内变化。

Claims (17)

1.一种用于输送流体的管区段(9)，包括第一管状元件(12)，该第一管状元件至少部分地限定腔(10)，该腔沿着所述管区段(9)的纵向轴线x延伸并且适于输送流体；

其特征在于，所述第一管状元件(12)包括导热部分(16)，该导热部分所具有的导热率高于所述第一管状元件(12)的导热率，所述导热部分(16)径向延伸穿过所述第一管状元件(12)的厚度的至少一部分，使得所述导热部分(16)能够在所述流体与所述管区段(9)的径向外表面之间建立热桥，其中，所述导热部分(16)包括由导热材料制成的环形本体，该环形本体所具有的径向延伸部基本上等于或大于所述第一管状元件(12)的径向厚度。

2.根据权利要求1所述的管区段，包括径向上在外部的第二管状元件(14)，所述第一管状元件(12)所具有的导热率低于径向上在外部的所述第二管状元件(14)的导热率，并且所述第二管状元件构造为使得所述导热部分(16)能够在所述流体与所述第二管状元件(14)之间建立热桥。

3.根据权利要求2所述的管区段，其中，所述第二管状元件(14)是金属元件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的管区段，其中，所述第一管状元件(12)包括柔性管(18)的一部分和/或覆盖所述柔性管(18)的护套(19)。

5.根据权利要求2所述的管区段，其中，所述第一管状元件(12)是插入件(20)，该插入件包括第一连接部分(22)和第二连接部分(23)，所述第一连接部分耦接到所述第二管状元件(14)，所述第二连接部分从所述管区段(9)轴向突出并且适于将所述管区段(9)与外部元件耦接。

6.根据权利要求2所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括至少一个径向孔(24)，所述径向孔从所述第一管状元件(12)的径向最内侧的区段朝向所述第一管状元件(12)的径向最外侧的区段延伸。

7.根据权利要求6所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括沿着所述第一管状元件(12)周向地间隔开的多个径向孔(24)。

8.根据权利要求6或7所述的管区段，其中，所述径向孔(24)是盲孔，使得所述第一管状元件(12)在所述径向孔(24)处的朝向所述管区段(9)的径向外表面的厚度不为零。

9.根据权利要求6或7所述的管区段，其中，所述径向孔(24)穿过所述第一管状元件(12)的径向厚度。

10.根据权利要求9所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括环形凹槽(26)，该环形凹槽径向上在所述径向孔(24)的外部，并且在上方由所述第二管状元件(14)径向地定界，通过所述径向孔(24)，所述环形凹槽(26)与所述管区段(9)的所述腔(10)流体连通。

11.根据权利要求9所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括与所述第二管状元件(14)接触的环形插入件(28)，该环形插入件(28)封堵所述径向孔(24)的径向最外侧的区段。

12.根据权利要求1所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括至少一个径向插入件(30)，该至少一个径向插入件从所述第一管状元件(12)朝向所述腔(10)的纵向轴线x径向突出。

13.根据权利要求12所述的管区段，其中，所述导热部分(16)包括沿所述第一管状元件(12)周向间隔开的多个径向插入件(30)。

14.根据权利要求12或13所述的管区段，其中，所述径向插入件(30)构造为翅片。

15.根据权利要求12或13所述的管区段，其中，所述径向插入件(30)构造为柱形件。

16.根据权利要求15所述的管区段，其中，所述径向插入件(30)所具有的延伸部基本上至少等于所述腔(10)的直径。

17.一种流体温度的测量组件(11)，包括：根据前述权利要求中任一项所述的管区段(9)，并且还包括温度传感器(32)，该温度传感器适于测量所述管区段(9)的靠近所述导热部分(16)或在所述导热部分处的径向外表面的温度。

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