CN112888922A - 表皮点温度测量组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于安装测量插入件(3)的安装组件(7)，该测量插入件用于确定和/或监测至少管道或容器(2)中/管道或容器(2)上的介质(M)的温度。所述安装组件(7)至少包括用于容纳所述测量插入件(3)的保持构件(8)，其中，所述保持构件(8)包括：至少一个紧固装置(9)，该至少一个紧固装置用于将所述测量插入件(3)的至少一部分分离和固定在相对于所述管道或容器(3)的限定位置；以及防护单元(10)，该防护单元用于使由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的至少所述部分与环境隔离。所述防护单元(10)被实施为使得其至少部分地围绕所述保持构件(8)和由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的所述部分，并且至少包括：至少一个开口(11)，该至少一个开口用于接纳所述测量插入件(3)；以及至少一个紧固单元(12)，该至少一个紧固单元用于将所述防护单元(10)分离和固定到所述管道或容器(2)。

Description

表皮点温度测量组件

技术领域

本发明涉及一种用于安装测量插入件的安装组件，该测量插入件用于确定和/或监测至少管道或容器中/管道或容器上的介质的温度。本发明还涉及一种用于确定和/或监测至少管道或容器中/管道或容器上的介质的温度的测量装置。测量插入件优选地是包括用于确定和/或监测温度的至少一个感测元件，例如，热电偶或电阻元件。测量装置则优选地是温度计，特别是自动化技术中的温度计。

背景技术

温度计已经以多种设计从现有技术中公知。例如，存在使用具有已知膨胀系数的液体、气体或固体的膨胀来测量温度的温度计。例如当使用电阻元件或热电偶时，其它温度计将材料的电导率与温度相关联。另一方面，高温计使用物质的热辐射来确定物质的温度。相应的基本测量原理已在大量公开文献中进行了描述。

例如，所谓的薄膜传感器形式的温度传感器(特别是电阻温度检测器(RTD))使用设置有连接线并施加到载体基板上的传感器元件，由此载体基板的后侧通常被金属涂覆。所使用的传感器元件是所谓的电阻器元件，该电阻器元件例如由铂元件给出，该铂元件也可以是可商购的PT10、PT100和PT1000元件。

进而，在热电偶的情况下，借助于在一端处连接并由不同材料构成的热电偶线之间出现的热电电压来确定温度。对于温度测量，使用通常根据DIN标准IES584的热电偶(例如K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶)作为温度传感器。但是，其它材料对(特别是具有可测量的塞贝克效应的材料对)也是可能的。

温度计的测量精度高度取决于相应介质、过程环境和/或温度计之间的热耦合。以这种方式，主要的热量流动起着决定性的作用。例如，温度的可靠确定由此需要温度计和介质处于热平衡状态达至少一段确定温度所需的时间。因此，至少在该时间段内，温度计的温度和介质的温度理想地是应基本相同。

温度计对温度变化的反应(即，所谓的温度计响应时间)在此起着决定性的作用，特别是在介质的温度基本连续变化的情况下。取决于温度计的特定设计、其安装并且取决于相应的应用，在这方面会出现各种问题。

一方面，已知这样的温度计，其中，使传感器元件或多或少地直接与相应的介质接触。这些温度计在介质与传感器元件之间具有相对良好的耦合。然而，可替代地是，温度计通常设计成使得它们可以从外部/内部附接到容纳有介质的相应容器。这样的装置(也称为表面或表皮点温度计)已经从诸如DE 102014118206 A1或DE 102015113237 A1的文献中已知。在这种温度计的情况下，传感器元件有利地是不与过程接触。然而，为了良好的热耦合，必须考虑各种附加方面。例如，容器与温度计之间的机械接触(并因此还有热接触)对于可实现的测量精度是决定性的。如果接触不充分，则无法准确确定温度。

对于需要使用表面或表皮点测量装置的各种应用，经常使用具有热电偶形式的感测元件的测量插入件，该热电偶直接焊接在管道或容器的外表面或表皮上。然而，在这种情况下，特别是因为更换可能需要暂时停止该过程和/或应用，所以更换热电偶可能变成耗时且昂贵的过程。

为了克服这些缺点，从US 5382093已知使用一种用于护套式热电偶的器皿，该器皿包括在一端处承载有开槽部分的弯曲管，并被固定到待测量温度的导管。护套式热电偶可以可移除地插入管中，以允许直截了当地安装和更换用于表面或表皮温度测量的热电偶。

发明内容

基于已知的解决方案，本发明的目的是提供一种用于表面或表皮温度测量的可能性，其允许容易地实现和更换测量插入件。

该目的通过根据权利要求1的安装组件并通过根据权利要求13的测量装置来实现。

关于安装组件，本发明的目的是借助于一种用于安装测量插入件的安装组件来实现的，该测量插入件用于确定和/或监测至少管道或容器中/管道或容器上的介质的温度。安装组件至少包括用于容纳所述测量插入件的保持构件，其中，所述保持构件包括至少一个紧固装置，该至少一个紧固装置用于将测量插入件的至少一部分分离和固定在相对于管道或容器的限定位置。安装组件还包括用于使由所述保持构件容纳的所述测量插入件的至少所述部分与环境隔离的防护单元，该防护单元被实施为使得其至少部分地围绕所述保持构件和由所述保持构件容纳的所述测量插入件的所述部分。防护单元由此至少包括用于接纳所述测量插入件的至少一个开口，以及用于将所述防护单元分离和固定到管道或容器的至少一个紧固单元。

借助于根据本发明的安装组件，测量插入件可以特别地是被安装在管道或容器的外壁上，从而允许以高精度进行表面或表皮点温度测量。

保持构件用于将测量插入件可分离地紧固在管道或容器处/管道或容器上。由此，可以以直截了当的方式更换测量插入件。

防护单元则用于热防护，以免环境影响。周围温度或环境温度通常不同于过程温度。这导致从介质经由管道或容器的壁到测量插入件的温度梯度。测量插入件一方面与管道或容器热接触，且另一方面暴露于周围温度或环境温度下。以这种方式，至少在由温度计记录测量值的时间段内难以实现热平衡。借助于防护单元，显著降低由于与表面或表皮点温度测量装置相关的特殊情况所导致的测量不确定性或偏差。特别地是，可以减少来自测量插入件的热量流动，从而导致测量插入件的提高的测量精度。

在安装组件的一个实施例中，所述防护单元被实施为使得在其附接到管道或容器的壁的情况下限定内部容积，保持构件和由所述保持构件容纳的所述测量插入件的至少所述部分位于该内部容积中。内部容积可以例如由防护单元并由容器或管道的壁的一部分和防护单元限定。

在一个实施例中，所述紧固单元包括至少一个夹子、夹具(特别是两半式夹具或夹具环)、焊接部或扎带，以用于将所述防护单元分离和固定到管道或容器。

在优选实施例中，所述防护单元由至少一个防护元件构成，该至少一个防护元件被实施为使得在其被紧固到管道或容器的所述壁的情况下，其限定内部容积，保持构件和由所述保持构件容纳的所述测量插入件的至少所述部分位于该内部容积中。在防护单元仅包括一个防护元件的情况下，如果该防护元件与至少其所紧固到的壁或管道的部分一起限定出所述容积，则这是有利的。在防护单元进而包括多于一个防护元件的情况下，如果所述至少两个防护元件限定出所述容积，则这是有利的。然而，也可能的是，所述至少两个防护元件与至少防护单元所紧固到的壁或管道的所述部分一起限定出所述容积。

如果使用多于一个防护元件，则至少两个所述防护元件可以至少部分地被实施为使得它们彼此互补。

关于防护单元，一个实施例包括：防护单元包括至少两个防护元件，其中，所述紧固单元用于连接两个防护元件，并且用于将所述防护单元分离和固定到管道或容器。在这种情况下，紧固单元既用于连接防护元件，又用于将防护单元分离和固定到管道或容器。可替代地是，所述至少两个防护元件借助于至少一个连接装置可分离地彼此连接。

进一步的优点是，第一防护元件(例如，借助于焊接部或钎焊部)固定地连接到管道或容器的壁。在这种情况下，保持单元可以例如直接位于管道或容器的壁处/管道或容器的壁上，或者其可以连接到防护单元(特别是连接到第一防护元件)。

关于连接装置，如果连接装置至少包括铰链、螺栓连接、棘爪机构、焊接部或钎焊部，则这是有利的。

在安装组件的优选实施例中，安装组件还包括隔热元件，该隔热元件特别地是能引入到由防护单元限定的所述内部容积中，并且该隔热元件用于对容纳在所述保持单元中的所述测量插入件的至少所述部分进行隔热。

在安装组件的另一优选实施例中，所述保持单元被实施为伸长形体的形式，该伸长形体具有用于容纳测量插入件的内部容积。

在安装组件的又一优选实施例中，保持单元的所述紧固装置包括螺钉或推动元件，该螺钉或推动元件用于将测量插入件的至少一部分分离和固定在所述保持单元中。保持单元和紧固单元的实施例优选地是彼此匹配。例如，保持单元的至少一个壁可以包括至少一个孔，以用于接纳所述紧固单元的至少一个部件。

关于保持单元，如果保持单元包括具有可调节的直径的环形夹紧元件，该夹紧元件用于将测量插入件的至少一部分分离和固定在相对于管道或容器的限定位置，则这是有利的。

本发明的目的还借助于一种用于确定和/或监测至少管道或容器中/管道或容器上的介质的温度的测量装置来实现，该测量装置至少包括具有用于确定和/或监测温度的至少一个感测元件的测量插入件，以及根据结合本发明描述的安装组件的实施例中的至少一个实施例的安装组件。

测量装置还可以包括测量换能器，该测量换能器可以与测量插入件布置在一起，或者被测量插入件分开。换能器优选地是用于处理至少由测量插入件确定的介质的温度。

关于测量插入件，如果所述感测元件是热电偶或电阻元件，则这是有利的。测量插入件可以例如至少部分地布置在包围并保护测量插入件的保护管中。

在测量装置的一个实施例中，安装组件用于将所述测量插入件安装在管道或容器的外壁上/管道或容器的外壁处。因此，测量装置用于感测被包含在管道或容器中的介质的表面或表皮点温度。

应当注意，结合安装组件描述的实施例在作必要修改后可适用于结合测量装置，并且反之亦然。

附图说明

在下文中，将基于图1至图3中所示的附图更详细地说明本发明。

图1示出了根据现有技术的表面温度测量探头，

图2示出了根据本发明的具有一体式防护单元的安装组件的第一实施例，

图3示出了根据本发明的具有防护元件的安装组件的第一实施例，

图4示出了根据本发明的具有防护单元的安装组件的第二实施例，该防护单元具有两个防护元件，

图5示出了根据本发明的具有防护单元的安装组件的第三实施例，该防护单元具有两个防护元件，以及

图6示出了根据本发明的具有防护单元的安装组件的第四实施例，该防护单元具有两个防护元件。

在附图中，相同的元件总是设有相同的附图标记。

具体实施方式

尽管所示出的所有附图都涉及用于管道2的表皮点温度计的情况，但是本发明的布置结构也可以用于容器或器具。因此，本发明决不限于管道。类似地是，即使所有附图均涉及热电偶形式的测量插入件3，本发明也绝不限于热电偶。

图1示出了表面温度测量装置1，该表面温度测量装置用于确定和/或监测管道2中的介质M的温度。装置1包括测量插入件3和电子器件6，该电子器件例如用于能源供应和信号处理。测量插入件3被实施为具有两根热电偶线4a和4b的热电偶形式，该两根热电偶线在管2的壁W上于连接点5(也称为热结)处彼此连接起来。热电偶线4a和4b直接焊接在壁W上，这使得安装和更换相当困难。

为了便于实施和更换表面温度测量装置1的测量插入件3，本发明提出了一种根据权利要求1的安装组件7。

在图2中示出了安装组件7的第一示例性实施例。安装组件7包括保持构件8(在图2中未示出)和一体式防护单元10。测量插入件3通过开口11被引入防护单元10的内部容积V(在图2中不可见)，而容积V至少部分地由防护单元10的几何形状和布置结构限定。防护单元10借助于紧固单元12固定在管2的壁W上，例如，其可以焊接到壁W。然而，本领域技术人员已知的将紧固单元12附接到管道或容器2的其它方法也落入本发明的范围内。

图3中示出了具有一体式保持构件8的安装组件7的第二实施例。图3与图2的不同之处在于，紧固单元12具有夹具环的形式。在此不再赘述已经结合前述实施例描述的附图标记。

对于图4中所示的实施例而言，防护单元10则包括两个防护元件10a和10b，该两个防护单元彼此互补并构造成根据管道2的直径进行调节的两个半防护件的形式。防护元件中的一个防护元件10a包括用于接纳测量插入件3的开口11。安装组件还包括保持构件8(图4中的虚线)。紧固单元12则包括四个夹子12a-12d(在图4中仅可见两个)，其中，每个夹子被实施为类似于图2的情况。紧固单元12用于将两个防护元件10a和10d彼此连接。同时，它用于将防护单元固定到管道2。

在图5中，防护单元10也包括两个防护元件10a和10b。与图4不同，两个防护元件10a和10b具有当彼此连接时形成长方体的两个矩形的半防护件的形式。第一防护元件10a固定地连接到管道2。在这种情况下，紧固单元12包括焊接部。第二防护元件10b借助于包括棘爪机构的连接装置13而可分离地连接到第一防护元件10a。

防护元件10a和10b在相连接时限定出内部容积V，在该内部容积中布置有保持构件8。保持构件8用于容纳测量插入件3的至少一部分。在此，测量插入件3包括热电偶。在这种情况下，在安装组件7的安装之后，热电偶的热结优选地是位于保持单元8内。保持构件8具有伸长形体的形式，该伸长形体具有用于容纳测量插入件3的内部容积。由此，测量插入件3借助于包括螺钉的紧固装置9而被固定在保持构件8内。应当注意，保持构件8和紧固装置9在仍落入本发明范围内的同时也可以不同地实施。

独立于上述实施例，保持构件8和紧固装置9用于将测量插入件3的至少一部分可分离地固定在相对于管道或容器2的限定位置。重要的是，在测量插入件3与介质M之间提供良好的热接触。因此，例如，如图5中所示的实施例的情况那样，测量插入件3优选地是与管道的壁W直接接触，或者与防护单元10的与壁W直接接触的一部分直接接触。

图5中所示的安装组件7还包括隔热元件14。隔热元件14可以被引入到由防护单元10限定的内部容积V中。这种元件14用于对测量插入件3进行附加隔热。

最后，图6中所示的安装组件7的实施例与图5中所示的安装组件的实施例的不同之处在于，连接装置13包括螺钉。

图2至图6中所示的各种实施例也可以以不同的方式彼此组合。还应当注意，所示的所有附图仅应被理解为所选出的实施例的可能示例。不用说，除了示出的那些实施例之外，许多其它实施例也是可以想到的，并且落入本发明的范围内。

附图标记

1 测量装置

2 管道或容器

3 测量插入件

4a，4b 热电偶线

5 热结

6 电子器件

7 安装组件

8 保持构件

9 紧固装置

10 防护单元

10a，10b 防护元件

11 开口

12,12a-12d 紧固元件

13 连接装置

14 隔热元件

M 介质

W 壁

V 内部容积

Claims (15)

1.用于安装测量插入件(3)的安装组件(7)，所述测量插入件用于确定和/或监测至少管道或容器(2)中/管道或容器(2)上的介质(M)的温度，

所述安装组件至少包括：

保持构件(8)，所述保持构件用于容纳所述测量插入件(3)，

其中，所述保持构件(8)包括至少一个紧固装置(9)，所述至少一个紧固装置用于将所述测量插入件(3)的至少一部分分离和固定在相对于所述管道或容器(2)的限定位置，以及

防护单元(10)，所述防护单元用于使由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的至少所述部分与环境隔离

所述防护单元(10)被实施为使得其至少部分地围绕所述保持构件(8)和由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的所述部分，并且

所述防护单元(10)至少包括

至少一个开口(11)，所述至少一个开口用于接纳所述测量插入件(3)，以及

至少一个紧固单元(12)，所述至少一个紧固单元用于将所述防护单元(10)分离和固定到所述管道或容器(2)。

2.根据权利要求1所述的安装组件(7)

其中，所述防护单元(10)被实施为使得在其被紧固到所述管道或容器(2)的壁(W)的情况下限定内部容积(V)，所述保持构件(8)和由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的至少所述部分位于所述内部容积中。

3.根据权利要求1或2所述的安装组件(7)。

其中，所述紧固单元(12)包括至少一个夹子、夹具，特别是两半式夹具或夹具环、焊接部或扎带，以用于将所述防护单元(10)分离和固定到所述管道或容器(2)。

4.根据权利要求1或2至少一项所述的安装组件(7)。

其中，所述防护单元(10)由至少一个防护元件(10a，10b)构成，所述至少一个防护元件被实施为使得在其被紧固到所述管道或容器的所述壁的情况下，其限定内部容积(V)，所述保持构件(8)和由所述保持构件(8)容纳的所述测量插入件(3)的至少所述部分位于所述内部容积中。

5.根据权利要求4所述的安装组件(7)，

其中，所述防护单元(10)包括至少两个防护元件(10a，10b)，并且其中，所述紧固单元(12)用于连接所述两个防护元件(10a，10b)并且用于将所述防护单元(10)分离和固定到所述管道或容器(2)，或者其中，所述至少两个防护元件(10a，10b)借助于至少一个连接装置(13)以可分离的方式彼此连接。

6.根据权利要求4或5中的至少一项所述的安装组件(7)，

其中，所述防护单元(10)包括至少两个防护元件(10a，10b)，并且其中，第一防护元件(10a)被构造成使得其能附接到所述容器和/或管道(2)的所述壁(W)。

7.根据权利要求6所述的安装组件(7)

其中，所述第一防护元件(10a)固定地连接到所述管道或容器(2)的所述壁(W)，例如借助于焊接部或钎焊部。

8.根据权利要求6或7所述的安装组件(7)。

其中，所述连接装置(13)至少包括铰链、螺栓连接、棘爪机构、焊接部或钎焊部。

9.根据前述权利要求中的至少一项所述的安装组件(7)，

所述安装组件还包括隔热元件(14)，所述隔热元件特别地是能引入到由所述防护单元(10)限定的所述内部容积(V)中，并且

所述隔热元件(14)用于对容纳在所述保持单元(8)中的所述测量插入件(3)的至少所述部分进行隔热。

10.根据前述权利要求中的至少一项所述的安装组件(7)，

其中，所述保持单元(8)被实施为伸长形体的形式，所述伸长形体具有用于容纳所述测量插入件(3)的内部容积。

11.根据前述权利要求中的至少一项所述的安装组件(7)，

其中，所述保持单元(8)的所述紧固装置(9)包括螺钉或推动元件，所述螺钉或推动元件用于将所述测量插入件(2)的至少一部分分离和固定在所述保持单元(8)中。

12.根据权利要求1至11中的至少一项所述的安装组件(7)，

其中，所述保持单元(8)包括具有能调节的直径的环形夹紧元件，所述夹紧元件用于将所述测量插入件(3)的至少一部分分离和固定在相对于所述管道或容器(2)的限定位置。

13.测量装置(1)，用于确定和/或监测至少管道或容器(2)中/管道或容器(2)上的介质(M)的温度，

所述测量装置至少包括

测量插入件(3)，所述测量插入件具有用于确定和/或监测所述温度的至少一个感测元件，以及

根据前述权利要求中的至少一项所述的安装组件(7)。

14.根据权利要求13所述的测量装置(1)，

其中，所述感测元件(3)是热电偶或电阻元件。

15.根据权利要求13或14所述的测量装置(1)。

其中，所述安装组件(7)用于将所述测量插入件(3)安装在所述容器或管道(2)的外壁(W)上/所述容器或管道(2)的外壁(W)处。

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