CN113405679B - 一种用于管道内壁的测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及管道内壁测量技术领域，公开了一种用于管道内壁的测量装置。包括夹持件以及控制件。通过控制件可拆卸地与夹持件连接，在夹持件的一端固定测量元件，夹持件固定测量元件的一端在控制件的作用下能够形成打开状态，在控制件对夹持件的作用力撤除后能够形成收拢状态。通过控制件控制夹持件形成收拢状态，将测量装置放置到需要测量的管道内壁，再操作控制件控制夹持件形成打开状态，以使测量元件与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定。本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置，不需要通过焊接的方式便可简便地将测量元件放置到需要测温的管道内壁，省去了热电偶焊接工序，降低了在管道内壁固定测量元件的操作难度。

Description

一种用于管道内壁的测量装置

技术领域

本申请涉及管道测量技术领域，尤其涉及一种用于管道内壁的测量装置。

背景技术

在研究过程中，有许多管道内壁的参数需要测量，例如温度、压力等。以核反应堆燃料包壳的温度测量为例，在新型燃料元件研究的过程中，包壳和包壳-芯块间隙的热阻都是很重要的参数，因此在研究阶段，通过试验测量的方法确定上述参数的值，需要对包壳内壁进行测温。对于包壳内部有流道的燃料元件，在对其进行热工性能试验和安全性能试验时，也需要对燃料包壳内壁温度进行测量。且包壳内部有蒸汽流动，研究在高温蒸汽环境中包壳管发生氧化，并实时监测包壳管温度，能测温的同时不能堵塞蒸汽流道，使蒸汽能够充分与包壳内壁发生氧化。

对燃料包壳进行测温，最直接方式就是用热电偶。由于燃料包壳细长的结构，热电偶在其内壁很难进行焊接，且即使能点焊上，可能也不牢固并严重影响包壳内部流道通行，现有技术中存在管道内壁固定测量元件困难的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例在于提供一种用于管道内壁的测量装置，以解决管道内壁固定测量元件困难的问题。

为达到上述目的，本申请实施例提供一种用于管道内壁的测量装置，包括：

夹持件，一端用于固定测量元件，固定所述测量元件的一端在外力作用下能够形成打开状态，在外力撤除后能够形成收拢状态；以及

控制件，可拆卸地与所述夹持件连接，以控制所述夹持件形成打开状态，所述夹持件位于所述管道内且为打开状态时，能够使所述测量元件与所述管道的内壁抵接。

进一步地，所述夹持件包括外套管，所述外套管的侧壁沿轴向形成有一端开口的至少一个豁口，所述外套管的一端被所述豁口分离形成叶片，所述叶片用于固定所述测量元件，所述控制件能够控制所述叶片向外扩张形成打开状态。

进一步地，所述叶片沿径向向内延伸形成凸台，所述控制件与所述凸台抵接以使所述叶片沿径向向外扩张形成打开状态。

进一步地，所述凸台形成有第一导向斜面，所述第一导向斜面与所述外套管中心的距离随着靠近所述夹持件固定所述测量元件的一端逐渐变小。

进一步地，所述叶片的端部形成有安装槽，用于使所述测量元件的一端从所述外套管内侧穿设于所述安装槽，并露出于所述外套管外侧。

进一步地，所述外套管的侧壁均匀形成有至少两个所述豁口。

进一步地，所述控制件为具有通孔的控制轴，所述通孔用于穿设所述测量元件，所述控制轴的一端抵接所述夹持件，以使所述夹持件形成打开状态。

进一步地，所述控制轴的一端形成有第二导向斜面，所述第二导向斜面与所述控制轴中心的距离随着靠近所述夹持件固定所述测量元件的一端逐渐变小。

进一步地，所述夹持件远离固定所述测量元件的一端形成第一安装部，所述控制件远离所述夹持件固定所述测量元件的一端形成有第二安装部，所述夹持件与所述控制件通过所述第一安装部与所述第二安装部螺纹连接。

进一步地，所述控制件具有截面为多边形的连接头，通过驱动所述连接头以使所述控制件控制所述夹持件形成打开状态或收拢状态

本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置，包括夹持件以及控制件。通过控制件可拆卸地与夹持件连接，在夹持件的一端固定测量元件，夹持件固定测量元件的一端在控制件的作用下能够形成打开状态，在控制件对夹持件的作用力撤除后能够形成收拢状态。通过控制件控制夹持件形成收拢状态，将测量装置放置到需要测量的管道内壁，再操作控制件控制夹持件形成打开状态，以使测量元件与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定，不需要通过焊接的方式便可简便地将测量元件放置到需要测量的管道内壁，省去了焊接测量元件的工序，降低了在管道内壁固定测量元件的操作难度。

附图说明

图1为本申请一实施例中测量装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例中测量装置的外套管的结构示意图；

图3为图2中A-A方向的截面图；

图4为本申请一实施例中夹持件的结构示意图；以及

图5为本申请一实施例中控制件的结构示意图。

附图标记说明：

1、夹持件；11、外套管；11a、豁口；11b、安装槽；111、叶片；112、凸台；113、第一导向斜面；12、第一安装部；2、控制件；21、控制轴；21a、通孔；22、第二导向斜面；23、第二安装部；24、连接头；3、测量元件；100、测量装置。

具体实施方式

需要说明的是，本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

现有技术中测量温度采用温度传感器或者热电偶，测量方式简单且易操作，只需将温度传感器或者热电偶的测点附着在被测物体表面即可。但是若想测量细长管的内壁温度就比较困难，主要难点为管内径较小，很难将热电偶固定在被测物体内表面。例如，现有技术中先在外壁铣出一个沟槽，嵌入热电偶到内壁，在外壁喷涂合金，最后用合金将外壁焊好。这种做法操作复杂，且破坏了被测物体本身几何结构的完整性，也会影响材料物性。

本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置，参见图1～5所示，包括夹持件1以及控制件2。夹持件1一端用于固定测量元件3，固定所述测量元件3的一端在外力作用下能够形成打开状态，在外力撤除后能够形成收拢状态；控制件2可拆卸地与所述夹持件1连接，以控制所述夹持件1形成打开状态，所述夹持件1位于管道内且为打开状态时，能够使测量元件3与所述管道的内壁抵接。

通过控制件2可拆卸地与夹持件1连接，在夹持件1的一端固定测量元件3，夹持件1固定测量元件3的一端在控制件2的作用下能够形成打开状态，在控制件2对夹持件1的作用力撤除后能够形成收拢状态。通过控制件2控制夹持件1形成收拢状态，将测量装置100放置到需要测量的管道内壁，再操作控制件2控制夹持件1形成打开状态，以使测量元件3与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定，不需要通过焊接的方式便可简便地将测量元件3放置到需要测温的管道内壁，省去了焊接测量元件3的工序，降低了在管道内壁固定测量元件3的操作难度。

本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置，通过控制夹持件1打开时打开的幅度，可以适用于不同内径规格的管道，具有通用化的有益效果，节约资源。

夹持件1固定测量元件3的一端在控制件2的作用下能够形成打开状态，在控制件2对夹持件1的作用力撤除后能够形成收拢状态。夹持件1可以是具有一定弹性的材料，在控制件2的作用下发生弹性形变，进而形成打开状态，在控制件2的作用力撤除后，夹持件1在弹性力的作用下恢复弹性形变，形成收拢状态。

在一实施例中，参见图1、图2以及图4所示，夹持件1包括外套管11，外套管11的侧壁沿轴向形成有一端开口的至少一个豁口11a，外套管11的一端被豁口11a分离形成叶片111，叶片111用于固定测量元件3，控制件2能够控制叶片111向外扩张形成打开状态。

参见图1、图2以及图4所示，外套管11的一端被豁口11a分离形成叶片111，豁口11a的形成，有利于叶片111产生形变，而叶片111用于固定测量元件3。控制件2通过对叶片111产生作用力，由于豁口11a的存在，控制件2控制叶片111向外扩张形成打开状态，此时叶片111产生形变与管道内壁接触，叶片111上的测量元件3与管道内壁接触，以对管道内壁需测量的参数进行测量。

豁口11a沿外套管11侧壁轴向的长度对叶片111的变形能力有一定影响，豁口11a沿外套管11侧壁轴向的长度越长，变形能力越强，但是叶片111强度会减小；豁口11a沿外套管11侧壁轴向的长度越短，则变形能力越弱，但是叶片111强度相对会大一些。豁口11a沿外套管11侧壁轴向的长度综合考虑所需叶片111的变形能力以及强度确定。

在一实施例中，夹持件1在没有开设豁口11a的一端为延长管，叶片111的厚度相对延长管的厚度较小，叶片111的厚度相对较小以使叶片111具备足够的变形能力，延长管的厚度相对较大以使延长管以及夹持件1具备足够的强度。

其中，外套管11的侧壁形成豁口11a的数量至少为一个，即可以为1个、2个、3个或者多个。当为1个时，控制件2对夹持件1的叶片111产生作用力时，叶片111会产生形变向外扩张。豁口11a的数量可以根据所需固定测量元件3的数量决定，当需要多个测量元件3同时进行，以实现多点测量时，通过开设多个豁口11a以形成多个叶片111，通过叶片111固定测量元件3进行测量。可以理解的是，可以通过控制叶片111的长度以实现对管道内壁的不同深度进行测量。

具体的，外套管11的侧壁均匀形成有至少两个豁口11a。由于豁口11a均匀形成在外套管11的侧壁上，此时叶片111也会均匀分布，所以控制件2对叶片111产生作用力时，叶片111会均匀向外扩张，以使叶片111上的测量元件3更好的抵接管道内壁。例如，豁口11a为3个，3个豁口11a将外套管11分离成了3个弧度120°的叶片111。

在一实施例中，参见图2以及图3所示，叶片111沿径向向内延伸形成凸台112，控制件2与凸台112抵接以使叶片111沿径向向外扩张形成打开状态。控制件2与凸台112接触，对凸台112产生一个向外的作用力，对凸台112向外挤压，以使叶片111沿径向向外扩张形成打开状态。其中，当凸台112位于叶片111上靠近豁口11a开口处的一端，与凸台112位于叶片111上远离豁口11a开口处的一端相比，叶片111端部的扩张角度相对较小。可以理解的是，在其他因素不变的情况下，凸台112的高度越高，叶片111端部的扩张角度越大。

在一实施例中，参见图2以及图3所示，凸台112形成有第一导向斜面113，第一导向斜面113与外套管11中心的距离随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小。即在外套管11形成凸台112那一段的管径，随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小，控制件2在向靠近夹持件1固定测量元件3的一端移动的时候，以使叶片111逐渐扩张，直到叶片111端部紧紧的撑在管道内壁。第一导向斜面113的形成方便控制件2慢慢控制叶片111的张开角度，不会突然的张开一定角度，以防张开角度太大，造成管道内壁损坏叶片111。另一方面，第一导向斜面113的设置，以对控制件2进行引导，防止控制件2与凸台112的端部卡住，造成控制件2与夹持件1装配失败的情况。同时，第一导向斜面113的设置可以使本申请的测量装置100适用于更多不同管径的管道。

在一实施例中，参见图1～4所示，叶片111的端部形成有安装槽11b，用于使测量元件3的一端从外套管11内侧穿设于安装槽11b，并露出于外套管11外侧。测量元件3的一端从外套管11内侧穿设于安装槽11b，可以通过测量元件3过盈卡设在安装槽11b中，也可以将测量元件3焊接固定在安装槽11b中。例如，测量装置100为测量管道内壁温度的装置，测量元件3为热电偶，热电偶的一端从外套管11内侧穿设于安装槽11b，并焊接固定在安装槽11b中。

测量元件3固定在叶片111的端部，通过控制控制件2与叶片111凸台112的作用力，形成收拢状态，或者张开时叶片111不能抵接于管道内壁的张开状态，将测量元件3放置到需要测量的管道内壁，通过控制件2对叶片111的凸台112产生作用力，再操作控制件2控制叶片111形成打开状态，由于测量元件3固定于叶片111的端部，所以测量元件3会先与管道内壁抵接，以使测量元件3与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定，操作简单可靠。

在一实施例中，参见图1以及图5所示，控制件2为具有通孔21a的控制轴21，通孔21a用于穿设测量元件3，控制轴21的一端抵接夹持件1，以使夹持件1形成打开状态。测量元件3穿设于控制轴21的通孔21a，然后一端固定在夹持件1的一端。然后通过控制轴21的一端抵接夹持件1，对夹持件1产生作用力，以使夹持件1形成打开状态，进而使测量元件3与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定。

在一实施例中，参见图1所示，控制轴21位于外套管11内，测量元件3穿设于控制轴21的通孔21a，穿过控制轴21后穿过叶片111的凸台112，焊接固定在叶片111端部的安装槽11b中。在控制轴21没有抵接凸台112时，夹持件1为收拢状态，此时将测量装置100放置到需要测量的管道内壁处。控制控制轴21朝向凸台112继续移动，当控制轴21与凸台112抵接并对凸台112施加作用力时，叶片111在控制轴21的作用力下开始向外扩张，直至叶片111端部的测量元件3与管道内壁抵接，并固定在管道内壁。此时将测量装置100的另一端与管道固定，即可开始测量。

在一实施例中，参见图5所示，控制轴21的一端形成有第二导向斜面22，第二导向斜面22与控制轴21中心的距离随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小。即在控制轴21形成第二导向斜面22那一段的管径，随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小，控制轴21在朝向靠近夹持件1固定测量元件3的一端移动的时候，以使叶片111逐渐扩张，直到叶片111端部紧紧的撑在管道内壁。第二导向斜面22的形成方便控制轴21慢慢控制叶片111的张开角度，不会突然的张开一定角度，以防张开角度太大，造成管道内壁损坏叶片111。另一方面，第二导向斜面22的设置，以对控制轴21进行引导，防止控制轴21与凸台112的端部卡住，造成控制轴21与夹持件1装配失败的情况。同时，第二导向斜面22的设置可以使本申请的测量装置100适用于更多不同管径的管道。

在一实施例中，凸台112形成有第一导向斜面113，第一导向斜面113与外套管11中心的距离随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小；控制轴21的一端形成有第二导向斜面22，第二导向斜面22与控制轴21中心的距离随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小。第一导向斜面113与第二导向斜面22配合，可以更好的使控制轴21慢慢控制叶片111的张开角度。

在一实施例中，参见图1、图4以及图5所示，夹持件1远离固定测量元件3的一端形成第一安装部12，控制件2远离夹持件1固定测量元件3的一端形成有第二安装部23，夹持件1与控制件2通过第一安装部12与第二安装部23配合螺纹连接。夹持件1与控制件2的一端通过螺纹连接，安装简单，且能实现密封。

在一实施例中，第一安装部12形成有内螺纹，第二安装部23形成有与第一安装部12上内螺纹相适配的外螺纹，由于控制轴21穿设于外套管11，通过旋转控制轴21以使控制轴21朝向凸台112移动。当控制轴21旋转至外套管11一定位置时，控制轴21的端部与叶片111的凸台112开始接触并对凸台112施加作用力，进而控制叶片111形成打开状态，由于测量元件3固定于叶片111的端部，所以测量元件3会先与管道内壁抵接，以使测量元件3与管道的内壁抵接以对管道内壁进行测量并固定。通过外套管11与控制轴21间的螺纹配合，控制叶片111的扩张角度，操作简单灵活。

在一实施例中，参见图4所示，夹持件1远离固定测量元件3的一端形成第一安装部12，控制件2远离夹持件1固定测量元件3的一端形成有第二安装部23，夹持件1与控制件2通过第一安装部12与第二安装部23配合形成卡扣连接。

在一实施例中，参见图1以及图5所示，控制件2具有截面为多边形的连接头24，通过驱动连接头24以使控制件2控制夹持件1形成打开状态或收拢状态。由于在第二安装部23一端形成六边形的连接头24，通过扳手或其他工具操作连接头24，可以轻松驱动控制件2，以使控制件2控制夹持件1形成打开状态，操作方便。

在一实施例中，控制件2还包括“T”字型的连接头24，连接头24与第二安装部23连接，通过驱动连接头24以使控制件2控制夹持件1形成打开状态或收拢状态。方便手扭动该连接头24，进而驱动控制件2。

在开展包壳安全性能试验时，包壳管内径一般为8.0mm，长度一般为500mm，且包壳管内有蒸汽流动，研究在高温蒸汽环境中包壳管发生氧化，并实时监测包壳管温度，要求热电偶布置在轴向中间的位置，能测温的同时不能堵塞蒸汽流道，使蒸汽能够充分与包壳内壁发生氧化。

本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置，参见图1～5所示，以用热电偶对核反应堆燃料包壳的温度测量举例说明，测量装置100的目的是将作为测量元件3的热电偶伸进作为管道的包壳管内，叶片111在控制轴21的作用下打开使得热电偶紧紧抵接在包壳管内壁，此时外套管11的第一安装部12位于包壳管的端部，再利用卡套将包壳管与外套管11的第一安装部12密封连接，以使蒸汽封闭在包壳管内。由夹持件1和控制件2组成，控制轴21的一端为外螺纹结构，另一端铣成锥面形成第二导向斜面22，控制轴21中心形成通孔21a用于穿设热电偶；外套管11由叶片111、延长管、第一安装部12构成，外套管11的一端沿轴向开设3个豁口11a，形成3个圆心角120°的叶片111，叶片111端部开设安装槽11b用于焊接固定热电偶，叶片111的内侧形成凸台112，凸台112上形成第一导向斜面113，第一导向斜面113与外套管11中心的距离随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小，即在外套管11形成凸台112那一段的管径，随着靠近夹持件1固定测量元件3的一端逐渐变小。

测温时只需将控制轴21插入外套管11中，外套管11的第一安装部12为内螺纹，通过拧动控制轴21端部的螺栓，控制轴21的形成第二导向斜面22的一端朝向凸台112，与凸台112接触时，由于管径逐渐变小，挤压外套管11的3个叶片111逐渐张开，直到紧紧的撑在包壳管内，热电偶端部也就固定包壳管内壁，达到测量包壳管内壁温度的目的。如要固定多个热电偶测量周向和轴向温度，只需调整叶片111高度或者叶片111安装槽11b的个数即可，即可实现多点测温。本申请实施例提供的一种用于管道内壁的测量装置100，装置结构简单，便于密封，操作灵活，且无需定制，降低了成本，可实现多场景应用，不同内径规格的管道均可使用，且便于操作，解决了实验中测温的关键技术核心问题，保障了实验的顺利实施。

其中，叶片111的尺寸不限，结构不限于圆弧，也可以是片状、方形或其他形式，可推广至测量管道或者任何物体内表面的压力、变形等任何参数。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于管道内壁的测量装置，其特征在于，包括：

夹持件，所述夹持件包括外套管，所述外套管的侧壁沿轴向形成有一端开口的至少一个豁口，所述外套管的一端被所述豁口分离形成叶片，所述叶片的一端用于固定测量元件，固定所述测量元件的一端在外力作用下能够形成打开状态，在外力撤除后能够形成收拢状态；以及

控制件，可拆卸地与所述夹持件连接，所述控制件能够控制所述叶片向外扩张形成打开状态，所述夹持件位于所述管道内且为打开状态时，能够使所述测量元件与所述管道的内壁抵接；

其中，所述叶片沿径向向内延伸形成凸台，所述控制件与所述凸台抵接以使所述叶片沿径向向外扩张形成打开状态。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述凸台形成有第一导向斜面，所述第一导向斜面与所述外套管中心的距离随着靠近所述夹持件固定所述测量元件的一端逐渐变小。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述叶片的端部形成有安装槽，用于使所述测量元件的一端从所述外套管内侧穿设于所述安装槽，并露出于所述外套管外侧。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述外套管的侧壁均匀形成有至少两个所述豁口。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述控制件为具有通孔的控制轴，所述通孔用于穿设所述测量元件，所述控制轴的一端抵接所述夹持件，以使所述夹持件形成打开状态。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述控制轴的一端形成有第二导向斜面，所述第二导向斜面与所述控制轴中心的距离随着靠近所述夹持件固定所述测量元件的一端逐渐变小。

7.根据权利要求1～4任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述夹持件远离固定所述测量元件的一端形成第一安装部，所述控制件远离所述夹持件固定所述测量元件的一端形成有第二安装部，所述夹持件与所述控制件通过所述第一安装部与所述第二安装部螺纹连接。

8.根据权利要求1～4任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述控制件具有截面为多边形的连接头，通过驱动所述连接头以使所述控制件控制所述夹持件形成打开状态或收拢状态。

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