CN117203507A - 柱形表面感测方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了用于感测管壁的温度并且推理地感测管内流体温度的设备和方法。该设备包括第一夹具主体和第二夹具主体，第一夹具主体包括热传递元件，以及连接至热传递元件的第一电连接和第二电连接，第二夹具主体能够连接至第一夹具主体以在第一夹具主体和第二夹具主体之间形成夹持腔，具有壁的被夹持元件能够被固定在夹持腔内，热传递元件被配置为接触第一夹具主体和第二夹具主体之间的被夹持元件的外表面。热传递元件可以包括延伸穿过其中一个夹具主体并且相对于夹持腔向内延伸的导热柔顺元件。

Description

柱形表面感测方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年3月5日提交的、序列号为63/157,086的美国临时专利申请的权益，该临时专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明实施例主要涉及用于感测管或管道壁的温度并且推理地感测管或管道内的流体温度的设备和方法。更特别地，本发明涉及一种设备和该设备的使用方法，其中该设备被可释放地连接至管或管道，并被配置为感测管道或管壁的温度，并且推理地感测管道或管内的流体温度或感测管道或管壁的外壁或内壁上的元件的温度。

背景技术

目前，几乎没有用于测量管或管道的外壁温度的稳健解决方案。一种已知的方法是使用夹式装置卡合或夹持在管或管道上。这些装置的问题在于对管或管道的夹持力较小，以及因管或管道外壁与夹子的温度感测元件之间的热传递不良而导致精度较低。将热敏元件夹持在管或管道上的其他实施方式存在至少以下问题：难以安装或温度灵敏度低，例如由于热传递不良、尺寸大以及流体或元件的热损失而导致的温度测量精度差，该流体或元件的温度被测量，该热损失由热敏元件引起。

发明内容

本文提供了用于感测管壁的温度并且推理地感测管内流体温度的设备和方法。该设备包括第一夹具主体和第二夹具主体，第一夹具主体包括热传递元件，以及连接至热传递元件的第一电连接和第二电连接，第二夹具主体能够连接至第一夹具主体，以在第一夹具主体和第二夹具主体之间形成夹持腔，具有壁的被夹持元件能够固定在夹持腔内，热传递元件被配置为接触第一夹具主体和第二夹具主体之间的被夹持元件的外表面。热传递元件可以包括导热柔顺元件，导热柔顺元件延伸穿过其中一个夹具主体并且相对于夹持腔向内延伸。

附图说明

为了能够详细理解本公开的上述特征，可以参考实施例来获得对以上简要概述的本公开更具体的描述，一些实施例在附图中进行说明。然而，应当注意，附图仅说明示例性实施例，因此不应被视为限制其范围，并且可以允许其他等效实施例。

图1A至1C是用于将温度敏感元件安装成与管或管道的外壁热连通的夹具组件的等距视图。

图2A至2F是用于将温度敏感元件安装成与管或管道的外壁热连通的夹具组件的等距视图，包括其中各夹具主体的单独视图。

图3是部分地用虚线表示的等距视图，其中示出了温度敏感元件与夹具组件的一个主体的连接以及与夹具组件内部部件的连接。

图4是其中固定有管的夹具组件的侧视图。

图5A和5B是内部紧固有管和没有管的夹具组件的剖视图。

图6是图3的绝缘棒的截面图，其中示出了绝缘棒的内部电气布线。

图7是夹具组件的夹具主体的一部分的侧剖视图，包括在夹具主体上延伸并延伸至夹具主体内的热垫，以及与热垫接触的热装置。

图8是另外备选的夹具组件的等距视图。

图9是另外附加的备选夹具组件的等距视图。

图10A是图1A至1C的夹具组件的剖视图，该夹具组件被修改为包括被连接至其夹具主体的相邻侧壁的销铰链。

图10B是图1A至1C的夹具组件的剖视图，该夹具组件被修改为包括被连接至其夹具主体的相邻侧壁的腹板铰链。

图11是移除了盖的改进夹具组件的等距视图，其中示出了夹具组件第一主体的热耦合和电连接的修改细节。

图12A是用于夹具组件的主体盖的俯视图。

图12B是图12A的主体盖的仰视图。

图12C是图12A和12B的主体盖的等距视图。

图12D是图12A、12B和12C的主体盖的侧视图。

为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。可以预期在不作进一步记载的情况下，一个实施例中的元件和特征可以有益地结合在其他实施例中。

具体实施方式

本文提供了一种被配置为夹具组件1的温度感测或热量生成装置。在一个方面，夹具组件1由相对的第一和第二半部或主体4、5构成，第一和第二主体4、5能够利用紧固件(诸如螺栓或夹子或其他附接元件)在管8上牢固地紧固在一起，以将管道或管固定在这两个主体之间。热装置2被配置为温度监测或测量装置，或者被配置为发热或接收装置，并且能够容纳在其中一个主体(这里是第一主体4)上，该主体在此被配置为允许热装置2(例如温度感测元件)安装在上面，以感测被夹具组件1夹持的管8的外壁的温度。这里，热装置2可以被配置为用于温度监测电路的温度测量元件、热熔丝、热报警装置或感测元件温度的其他元件中的一个或多个，在这里是至少推理地感测管8的外壁的温度，或感测热生成或吸收元件温度，该热生成或吸收元件用于局部地从管8的外壁吸收热量或将热量导入管8的外壁。该热吸收或生成元件可以至少局部地改变存在于管8中的流体(包括在管中流动的流体)的温度，或局部地加热或冷却管8内或上的另一材料。

夹具组件1被配置为提供管道或管8的外表面和承载在夹具组件1的一个主体(这里是第一主体4)的一部分上的热装置2之间的热传递路径。在图1A至1C所示的方面，夹具组件1包括具有相同构造的第一夹具主体4和第二夹具主体5，只是第一夹具主体4中的某些特征在第二夹具主体5中不存在或不需要。然而，夹具主体4、5中的每一个均可以相同地构造，只是用于实现热装置2和管8之间的热传递的元件以及用于控制或监测热装置2的元件(安装在第一夹具主体4上或内)不需要存在于第二夹具主体5内或上。这里，第一夹具主体4和第二夹具主体5中的每一个均包括两个紧固件腔，即第一对紧固件腔13、14(第一夹具主体4、图2B)和第二对紧固件腔22、24(第二夹具主体5、图2D)，以及拱形凹部11，这里是半圆形凹部11A，半圆形凹部11A具有半径为R的半柱形表面40(图5A)，半柱形表面40相对于面向管8的一侧向内延伸，即第一和第二主体4、5的朝内的面10F，并且还在相对端面10D、10E之间延伸并在相对端面10D、10E处形成开口。此外，第一主体4包括：热传递热垫3，该热传递热垫3连接至第一主体4并从中延伸穿过(图5A、5B)，并且被配置为用于容纳靠在上面的热装置2；以及成对母线6a、6b，成对母线6a、6b被设置为将热装置2与位于夹具组件1外部的装置互连。盖7在第一主体4的朝外的面10A上延伸(图1A、1B)，并且在位于朝外的面10A上或内的母线6a、6b和热垫3的上方延伸，如图1C所示。这里，使用粘合剂将盖7粘附至第一主体4。夹具组件1的主要功能是通过热垫3在被保持在夹具组件内或上的管道或管8的表面与热装置2之间建立热传递。因此，当热装置2是温度感测元件时，热装置可以精确地检测或推断管道或管8的外壁的温度。类似地，如果热装置2被配置为局部地加热或冷却管道或管8的外表面，则热垫3将热装置2热耦合至管道或管8的外表面，从而能够通过热垫3控制进入或离开管道或管8的壁的热传递。因此，热传递热垫3和第一主体4一起被配置为允许热垫3延伸穿过第一主体4并且相对于第一主体4的半柱形内表面40向外延伸(即从主体4的半柱形内表面40朝半柱形表面40沿其延伸的半径的中心延伸，如图5A所示)，并且在相对的上方设置有盖7(图1C)的第一主体4的朝外的面10A上方延伸。结果，热装置2可以与热垫3的在第一主体4的上表面上方延伸的部分接触，而热垫3的延伸穿过第一主体4的部分将接触被夹持在第一和第二主体4、5之间的管8的外表面。

图2A是夹具组件1的第一或第二主体4、5的等距视图。图2B和2C是夹具组件1的第一主体4的相对的朝外的面和朝内的面10A、10F的平面图。图2D和2E是夹具组件1的第二主体5的相对的朝外的面和朝内的面10A、10F的平面图。图2F是夹具组件1的等距视图，包括上面的盖7。在该实施例中，总体上，第一和第二夹具主体4、5中的每一个均被配置为具有弯曲外边缘和平坦外表面的矩形棱柱，但是在面向内部或管的一侧，半柱形表面40相对于第一和第二夹具主体4、5从第一和第二夹具主体4、5的朝内的表面呈弧形向内延伸。在一个实施例中，夹具主体4具有六个彼此不同的外表面，一般是大致平或平坦的面10A至10F，以及相对于面10F向内延伸的半柱形表面40。顶面或朝外的面10A在平面图中是方形或矩形，可以具有圆角，并且在使用夹具组件1时，主体4的外面10A由盖7覆盖。盖7被紧固在组件上方，以提供防潮密封和电隔离。

再次参见图1至图6，主体4的与朝外的面10A相对的一侧是朝内的面10F，朝内的面10F也是大致平坦表面，由向内延伸的半柱形表面40形成的凹部平分。第一对紧固件腔13、14延伸穿过主体4，第二对紧固件腔22、24相对于第二主体5的朝内的面10F向内延伸，并且这些紧固件腔分别穿过第一和第二主体4、5的朝外的面10A和朝内的面10F，到达半柱形表面40的两侧。备选地，第二对紧固件腔22、24可以相对于第二夹具主体5的朝内的面10F向内延伸，并且在第二夹具主体5的容积内终止。在这种情况下，如果构成第二夹具主体5的材料屈服强度有限，则第二对紧固件腔22、24中的每个腔内设置有螺纹插入件(未示出)。第一和第二主体4、5中的每一个的外周均包括相对的侧面10B、10C，侧面10B、10C大致彼此平行地延伸，并且其各自的相对端终止于相对的端面10D、10E。半柱形表面40的非圆周方向上的相对端终止于端面10D、10E，并且类似地，朝外的面10A和朝内的面10F的第一方向上的相对端终止于端面10D、10E，并且与第一方向相反的第二方向上的相对侧终止于端面10B、10C。

这里，第一主体4被配置为将热垫3和母线6a、6b容纳在其上或其中，从而能够实现与热垫3接触的热装置2和外表面之间，以及进而和管道或管8的壁之间的热传递，管道或管8被夹持或以其他方式固定在第一和第二夹具主体4、5的相对的半柱形表面40之间。热装置2通过导电母线6a、6b连接至位于夹具组件1外部的装置，从而允许将电信号传送至诸如热监测装置的装置，或者允许电源将电力输入热装置2以加热或冷却热装置2(未示出)。

这里，第一主体4包括相对于朝外的面10A向内延伸的三个腔，中间腔12的侧面有两个矩形凹腔16、17，分别设置在中间腔12的两侧。矩形凹腔16、17分别相对于朝外的面10A向内延伸，并且大致平行于端面10D和10E的表面方向，即在端面10D、10E之间延伸的方向。中间腔12相对于朝外的面10A的边缘大致位于朝外的面10A的中心，并且在这里是开口，该开口具有从主体4的朝外的面10A延伸穿过主体的方形或矩形周壁，并且穿过主体4的半柱形表面40开口。中间腔12被配置为允许热传递元件(这里是热垫3的一部分)从中延伸穿过，并且还延伸超过半柱形表面40和主体4的朝外的面10A。因此，当夹具组件1的两个主体4、5固定在一起时，热垫3的延伸超过半柱形表面40的部分与管道或管8的外表面接触，管道或管8的外表面在由第一和第二主体4、5两者的相对半柱形表面40限定的周向边界内延伸，并且热垫3的另一部分相对于朝外的面10A向外延伸。在中间腔12的两侧，中间腔12与主体4的端面10D和10E之间，设置有两个矩形凹腔16、17。每个矩形凹腔16、17相对于朝外的面10A向内延伸但不穿过主体4，从而提供凹入或插入区域，以容纳用于获得和传输例如表示被夹持在第一和第二主体4、5之间的管道或管8的温度的电信号的部件，或者用于提供电力以使热装置2的温度升高或降低，并且由此通过热垫3将热量传递至管道或管8中或从管道或管8中移除热量的部件。

每个侧面10B和10C均为具有弯曲边缘和圆角的矩形面。相对的端面10D和10E分别是具有弯曲边缘和圆角的矩形面，并且具有形成边缘的拱形凹部，半柱形表面40与端面10D、10E在弧形凹部处相接。这里，第一夹具主体4由低热导率塑料材料构成，诸如聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、ABS或其他热导率相对较低的材料，这些材料可以容易地加工、模制或模制为近净成形然后加工，以生产上述结构元件。备选地，在其他应用中，夹具主体4、5可以由高热导率材料构成，例如铝或各种钢。另外，在夹具主体由诸如铝或各种钢的高热导率材料构造而成的情况下，热垫3可以被配置为其中一个主体的一体延伸部。

同样，第二夹具主体5具有弯曲外边缘的大致矩形棱柱。第二夹具主体5也具有六个彼此不同的外表面(一般是面10A至10F)和半柱形表面40。朝外的面15A是具有圆角的方形或矩形表面。每个侧面15B和15C均为具有弯曲边缘和圆角的矩形表面。相对的端面15D和15E分别是具有弯曲边缘和圆角的矩形表面，并且具有拱形凹入边缘，半柱形表面40与端面15D、15E在弧形凹入边缘处相接。朝内的面15F是具有圆角和弯曲边缘的方形或矩形面，并且半柱形表面40延伸至朝内的面15F内以平分朝内的面15F。第二对紧固件腔22、24至少相对于朝内的面15F向内延伸。第二对腔22、24的腔可以是螺纹腔(诸如具有螺纹插入件)，是具有一定直径的盲孔，由此紧固件能够自旋入腔壁中，或者第二对腔22、24的腔延伸穿过第二主体5并在朝外的面15A上开口，使得螺纹紧固件可以固定在腔22、24中，或者螺纹连接至抵靠朝外的面15A支承的紧固件中。因此，通过使用头部支承在主体4的朝外的面10A上，分别延伸穿过第一对腔13、14中的一个和第二对腔22、24中的一个，以螺纹连接至腔中或螺纹连接至支承在第二主体5的朝外的面15A上的阴螺纹紧固件中的紧固件，允许将主体4、5带到一起以将管道或管8夹持在两个主体之间。备选地，第一和第二主体4、5可以通过外部夹具保持在一起，或者在一个侧壁上铰接在一起并在不同侧壁上通过一体卡环构件保持在一起，如图10A和10B所示。与第一主体4类似，第二夹具主体5由低热导率塑料材料构成，诸如聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、陶瓷或其他热导率相对较低的材料，这些材料可以容易地加工、模制或模制为近净成形然后加工，以生产上述结构元件。在另一实施例中，如果设计能保证夹具主体具有高热导率，则第二夹具主体5可以由诸如金属的非电绝缘材料制成。

如图5A和5B所示，第一夹具主体4的中间腔12从朝外的面10A中的开口42延伸，穿过第一夹具主体4，穿过半柱形表面40在开口44处开口。在一个方面，腔12具有方形或矩形横截面，并且从中延伸穿过的部分热垫3具有与开口的周边相同的横截面。本文还设想了其他开口或腔12的形状以及对应的热垫横截面，诸如圆形、卵形、多边形或其他形状。热垫3可以在开口内自由地覆盖，可以具有比腔12的横截面更大的横截面，或者可以诸如利用环氧树脂或其他粘合剂粘附至腔12的(一个或多个)内壁。这里，热垫3包括扩大的尾部46，尾部46的宽度W大于腔12的宽度w，并且可选地，尾部46在正交于图5页面的方向上延伸的深度大于开口44在正交于图5页面的方向上延伸的相应深度。热垫3的突出部48从尾部46相对于腔12向内延伸，使得周边凸台50围绕突出部48和尾部46相交的位置周向地延伸。周边凸台50抵靠第一主体4的半柱形表面40的朝内的表面，围绕开口42的周边支撑尾部46的面向半柱形表面40的一侧，从而限制了突出部48在腔12内的位置，并防止尾部46被推过腔12。这里，突出尾部46的外表面54具有与腔12的大致矩形周边相同的横截面形状(这里是尺寸略大于腔12的平坦侧壁的四个大致平坦壁)，从而使突出尾部46可以容易地放置在开口中，并且如果需要，可以诸如用环氧树脂或其他粘合剂粘附至腔12的侧壁。在另一实施例中，突出部48可以容易地放置在腔12中和从腔12中移除，即不粘附至第一主体4或腔12的侧壁。

延伸部分的接合面52形成突出部的远离周边凸台50的终点。在延伸尾部46的自由状态下，即没有沿半柱形表面40或腔12的方向被压缩或偏压的情况下，延伸尾部46的接合面52作为平坦平面相对于相邻的半柱形表面40向外延伸，并且跨过相邻的半柱形表面40的相对侧到达腔12的两侧。结果，当管8被容纳在第一和第二主体4、5的半柱形表面40的周边内并且夹持两个主体之间时，管8的外表面41将接触接合面52。当第一和第二主体4、5诸如通过紧固件、夹具或其他机构被拉在一起时，管8的外表面41将使接合面52的表面向内朝延伸尾部46偏压，以适形于管道或管8的外表面41，如图5B中的接合面52的压缩轮廓56所示。结果，这确保了接合面52的压缩轮廓56的表面与管道或管8的外表面41的接触部分之间的接触压力，从而确保了突出部48的接合面52与管道或管8的外表面之间的高热导率。另外，在图5B所示的压缩状态下(其中第一和第二主体4、5将管道或管8夹持中间)，尾部46使得管道或管8的外表面41与第一主体4的整个半柱形表面40隔开，并且与第二主体5的基本上整个半柱形表面40隔开。本文设想了第二主体5与管道或管的外壁之间的接触可以低至线接触，相对于图5B的页面向内延伸。结果，因通过第一和第二主体向管道或管8的外表面41传递热量或从管道或管8的外表面41传出热量所导致的管道或管8的外表面41的温度变化，以及在第二主体形成第二主体5的热沉的情况下将会发生的热滞后效应被最小化。

在开口12具有大致方形或矩形周边的情况下，热垫3的尾部46具有大致立方体形状，并且具有四个头部周壁60a至60d，这四个头部周壁大致垂直地远离周边凸台50和突出部48延伸，并且终止于上安装面62，如图1C和5A所示。尾部周壁60b、60d彼此平行，在平行于第一主体4的朝外的面10A的方向上具有相同的长度，并且周壁60b、60d的相对端终止于更长的周壁60a、60c，周壁60a、60c同样在平行于朝外的面10A的方向上具有彼此相等的长度。元件凹部58相对于热垫3的尾部46的上安装面62向内延伸，大致平行于头部周壁60a、60c的延伸方向，并且元件凹部58的相对端终止于并且通向头部周壁60b、60d。

参见图1C和图3，元件凹部58被配置为具有与热装置2的外表面相同的总体轮廓，热装置2将部分地延伸至元件凹部58中。例如，这里，在温度感测元件具有正圆柱形外表面64(图6)的情况下，凹部58同样具有大致半柱形轮廓，即凹部58的通向头部周壁60b、60d的端部是半圆形的或几乎是半圆形。这里，热装置2可以包括温度测量装置、热熔丝、热开关、温度传感器、固态温度传感器、热电偶、恒温器、加热元件或冷却元件中的一个或多个。在一个方面，这里，盖7的跨越壁66接触热装置2的外表面，以将热装置2的与盖7相对的表面相对于元件凹部58向内挤压，从而确保热装置2与元件凹部58之间良好的热接触。在另一方面，热装置2的柱形外表面64的至少面向凹部58的一部分使用导热粘合剂粘附至凹部58。

如前所述并且如图2B和图3所示，两个椭圆(在这里是矩形)凹腔16和17相对于第一主体4的朝外的面10A向内延伸，在不包含紧固件腔13和14的第一主体4的相对侧上分别位于中间腔12的两侧，即凹腔16位于中间腔12和侧面10E之间，凹腔17位于中间腔12和侧面10D之间。矩形凹腔16和17从第一夹具主体4的朝外的面10A延伸至第一夹具主体4的主体中，但并不延伸至第一夹具主体4的半圆周表面40。这里，热装置2包括从其延伸的成对导电线25、25'。矩形凹腔16和17被成型为分别保持第一和第二母线6a、6b，第一和第二母线6a、6b中的每一个具有相同构造。母线6a、6b中每一者都是导电的，并且被配置为将导电线25、25'和与之相关联的相应导线9、9'电互连。如图6所示，这里，每个母线6a、6b均具有相同构造并且是可互换的，并且每个母线容纳导电线25、25'中的一者，使用与母线6a、6b物理和电接触的第一导电紧固件20将导电线25、25'压接或夹持在母线中，以将导电线25或25'电连接至母线6a、6b，并且母线6a、6b容纳导线9、9'，使用被物理和电连接至母线6a、6b的第二导电紧固件26将导线9、9'压接或夹持在母线中，以通过导线9、9'将热装置2电连接至夹具组件1的外部。导线9可以连接至温度阈值警报器、温度读出监测器、控制诸如流速、温度、粘度的流体特性的控制器，以及加热器或冷却器控制器或电源(在热装置是加热或冷却装置等的情况下)或另外的监测或控制元件。

导线9、9'分别延伸至相应的开口72、72'中，这些开口相对于第一夹具主体4的端面10B和10C中的一个端面(这里是面10B)向内延伸，并且进入凹腔16、17中的对应凹腔。如图6所示，图中是母线6a、6b的截面图，每个导线9包括外绝缘护套9a和中心导电芯9b。护套9a在每个导线的终端附近从芯剥离，使得导电芯9b相对于每个母线6a、6b的侧壁中的连接开口70向内延伸。第二导电紧固件26(例如同样与导电母线6a、6b接触的机器螺钉)被拧紧，以将每个导电线的导电芯9b夹在第二导电紧固件26的表面和连接开口70的内表面之间。因此，每个母线6a、6b电连接至导线9、9'的导电芯9b。母线6a和6b从母线6的第一端30纵向延伸至相对于母线6的第二端32向内的位置，其中母线6接触包括导电材料的第一导电紧固件20，例如机器螺钉。母线6的第二端32具有：上突起或唇缘33，电线收纳口31延伸至上突起或唇缘33中；以及螺纹开口，第一导电紧固件20螺纹连接至螺纹开口中。第一导电紧固件20的轴的基部面向电线收纳口的下部。导电线25、25'(示出为第一导电线25)的端部向电线收纳口31的内部延伸。通过向上唇缘的内部螺纹连接第一导电紧固件20，第一导电紧固件20轴的基部将第一导电线25的部分偏压抵靠在电线收纳口31的壁上，从而通过母线6a、6b和向外延伸的导线9将导电线25电连接至夹具组件1的外部。类似地，第二导电线25'通过第二母线6b电连接至外部导线9'，以将第一和第二导电线25、25'连接至夹具组件外部的部件。

如前所述，热装置2可以包括温度测量装置、热熔丝、热开关、温度传感器、固态温度传感器、热电偶、恒温器或其他热敏元件或发热或散热(冷却)元件中的一个或多个。因此，夹具组件1可以与外部监测电路一起被配置为用作管道或管8的外壁高温或低温警报器、切断器或实时测量或监测装置，并且壁温的监测或测量值用于控制或关闭设备(未示出)，由夹具组件监测的管道或管8中的流体流向该设备、从该设备流出、在该设备内流动或存在于该设备中。例如，当管道或管8的外表面41温度期望地在特定温度范围内操作时，测量或监控的温度可以用于出于安全或性能原因中断供应给设备的电力，或者用于控制与设备相关联的热流体回路，以将壁温维持在指示管道或管8中的期望流体温度的范围内。另外，热装置2可以被配置为以无线方式传送所接收或产生的指示管8的壁温的数据。在这种情况下，母线6a、6b不是必需的。另外，导线9、9'可以连接至无线发射器，以将关于管道或管8的壁温的数据传送至设备的控制装置。同样，可以记录或录入从热装置输出的数据，以监测管道或管8的外壁的热力条件、热装置的电气条件或两者。这里，导电线25、25'的相对端部或侧面从热装置延伸。然而，也可以考虑其他构造，例如导电线25、25'形式的导体从热装置2的同一侧或同一端延伸。此外，热装置2可以被配置为加热或冷却装置，由此通过热垫3发生热传递，以将热量从管道或管8传递至热装置2，或者将热量从热装置2传递至管道或管8。根据热装置2的用途或要求，可以将热装置2接地至夹具组件1或从夹具组件1不接地。如果热装置2接地至夹具组件，则第一和第二主体4、5中的至少一个需要是导电的并且通过接地带接地，其中热装置电连接至接地主体，或者需要在管道或管8接地的情况下是导电的，并且至少第二夹具主体5与管道或管8的壁之间的接触质量足以提供两者之间的导电路径，或者需要是绝缘的并提供接地带以接地，热装置2可以电连接至该接地带。

如图2D和图3所示，为了将第一主体4和第二主体5紧固在一起，紧固件(这里是具有机器螺钉螺纹的螺栓74)延伸穿过第一主体4并容纳在第二主体5中的螺纹腔22、24内，或者延伸穿过完全延伸穿过第二主体5的无螺纹腔22、24。另外，螺栓74可以配置有自攻螺纹，其中自攻螺纹将在旋入腔22、24中时在腔22、24内形成螺纹，从而将第一和第二主体4、5固定在一起。每个螺栓74分别具有扩大的螺栓头76和细长螺纹轴78。螺栓头76的底部或底侧放置或支承在第一主体的朝外的面10A上的凹入表面上。螺栓轴78延伸穿过从面10A延伸的腔13或14，穿过第一夹具主体4，并且相对于第一主体4的朝内的面10F向外延伸。螺纹垫圈19连接至螺栓轴78，靠近第一主体4的朝内的面10F，以将螺栓74保持在朝内的面10F上。螺栓74延伸穿过的每个腔13、14，腔13、14均延伸穿过第一夹具主体4。这里，螺栓74的轴78的端部延伸至腔22、24内，腔22、24延伸至第二夹具主体5内并且通向第二夹具主体5的朝内的面15F。腔22、24内可以包括螺纹插入件，螺栓74的轴78螺纹连接至该插入件中，以将第一和第二主体4、5拉在一起并固定，或者腔22、24可以延伸通过第二主体并通向第二主体的朝外的面15A内，其中位于锁定垫圈上方的诸如螺母的螺纹紧固件螺纹连接在轴78的端部上并拧紧，以将第一和第二主体4、5拉到一起。

在图5A和5B中，第一和第二夹具主体4、5被示出为设置在管8上方并包围管8，并且通过诸如螺栓74的紧固件互连，该紧固件螺纹连接至第二夹具主体5的腔22、24内的螺纹插入件(未示出)中。可以采用其他连接范例(例如夹具)来将第一和第二夹具主体一起保持在管8上。热垫3的突出部48的接合面52变形，以遵循抵靠其偏压的管8的外周或轮廓。这里，热垫3的至少与接合面52相邻的部分是可适形或可变形的，以匹配被夹持在第一和第二夹具主体4、5之间的元件的壁的轮廓，并且当热垫3不再接触被夹持在第一和第二夹具主体4、5之间的元件的壁时，该部分自恢复到未变形或未适形的轮廓。备选地，接合面52和管道或管8的外表面41可以使用导电粘合剂彼此粘附。

参见图5，夹具组件1在此被配置为使得热传递热垫3的接合面52能够通过接触而物理连接至管道或管8的外表面41。例如，夹具组件1可以用于执行管道或管8的自动温度测试，并且被配置为连接至温度读出监测器或温度阈值警报器。另外，管道/管8的不同区域或不同管道或管8的温度测试可以通过在对其温度感兴趣的管道或管8的不同区段(诸如已知的有极热或极冷流体流动的管8的区域)上拆卸和重新附接夹具组件1来执行。在使用时，夹具组件1包括第一夹具主体4、第二夹具主体5、热传递热垫3和母线6，并且可选地包括盖7。热装置2被容纳在夹具组件1中，与热垫3接触。夹具组件1的一个功能是在测量表面(诸如管道或管8的壁)和热装置2之间传递热量，并且进而关联或测量外表面41的温度(热或冷)以用于分析或安全目的。因此，在热装置2是加热器或冷却装置中的一者的情况下，热装置2可以用于升高或降低管道或管8的壁的温度，并且进而至少局部地改变其中的流体的温度。当热装置2被配置为加热器或冷却装置时，热装置2还可以结合温度感测功能，以允许夹具组件1的用户将传入或传出管道或管8的壁的热量与管道或管8的壁的温度和温度变化相关联，并且进而推断紧贴该壁的流体的变化。

在温度测量或监测期间，夹具组件1的第一夹具主体4用于两个目的。第一夹具主体4用作围绕被测量管/管道8延伸的夹持机构的一部分，并且在一个方面，经由热垫3将热装置2与被夹持的构件壁热连接，并且还提供热装置2与导线9之间的电连接。在该实施例中，第一夹具主体4由不导电材料和低导热材料制成。第一夹具主体4可以适形于被测量管/管道8以夹持更大的表面积，或者包括偏离半柱形表面40的部分，以减少离开热装置2进入夹具的热传递(称为热分流)，其中被夹持构件与第二夹具主体5之间的接触低至线接触，并且仅与热垫3接触而不与第一夹具主体4的其余部分接触。备选地，第一主体4和热垫3可以被配置成单个整体部件，并且具有足够的适形性以适形于被夹持在其中的元件的外表面。

可以使用多种方法来物理地适形于管/管道8。第二夹具主体5可以针对强度、成本、热性能或防止来自外部部件的物理干扰而进行优化。这可以通过设计和/或材料选择来实现。通过选择低热传递或热导率材料(诸如陶瓷或塑料)，第二夹具主体5具有最少的接触点和/或低热传递或热导率。如果强度是优先考虑的，则考虑选择低热导率材料，诸如填充塑料。在一个方面，第二夹具主体5的半柱形表面40的尺寸相对于管道或管8的外圆周被设计为使两者之间的接触面积最小化，并且进而使第二夹具主体5与管道或管的半柱形表面40之间的热耦合最小化。这将减少在管道或管8与第二夹具主体之间的不受控制热传递。优选地，可以在半柱形表面40和管道或管8的外表面之间实现半柱形表面40的非圆周方向上的线接触或甚至点接触，以限制两者之间的热传递。线接触可以通过下述方式实现：将半柱形表面40的半径构造为大于管道或管8的外表面的半径，但不会大到使得管道或管8不会被夹在(并且进而被夹持在)接合面52和管道或管与第二夹具主体5的半柱形表面40之间的接触线之间。另外，代替半柱形表面40，弧形表面可以是半椭圆体表面，其中弧形表面相对于朝内的面10F向内的深度例如小于其在面10B和10C之间的方向上的宽度的1/2。

在如图7所示的另一实施例中，示出了替代形状的夹具主体。这里，第一和第二替代夹具主体4"、5"(仅示出4")总体上被配置为具有弯曲外边缘和平坦外表面的椭圆或蛋形棱柱，但是在面向内部或管的一侧，半柱形表面40相对于第一和第二替代夹具主体4"、5"从其朝内的表面呈弧形向内延伸，即从每个夹具主体4"、5"的面向夹具主体4"、5"中的另一个的表面延伸。替代夹具主体4"具有八个彼此不同的外表面，一般是六个平的或平坦侧面10A"至10F"、上表面10G"和下表面(未示出)，图2A中的半柱形表面40延伸至下表面中。顶部或面向外的上表面10G″在平面图中是椭圆多边形并且可以具有圆角，并且在使用夹具组件1时，主体4的外面10A由改进的椭圆盖7"覆盖。椭圆盖7"紧固在组件上方，以提供防潮密封和电隔离，并且可以用粘合剂粘附至组件。

在另一实施例中，总体上，第一和第二夹具主体4、5中的每一个夹具主体均被配置为具有弯曲外边缘和平坦外表面的n面棱柱，但是在面向内部或管的一侧，半柱形表面40相对于第一和第二夹具主体4、5从其朝内的表面呈弧形向内延伸。

在另一实施例中，第二夹具主体5大致为具有弯曲外边缘的3D拱形棱柱，如图8所示。这里，第二夹具主体的朝外的面包括向外延伸的拱形部分，该拱形部分从其朝外的面延伸并且在朝外的面之间延伸。在所示方面，第二夹具主体的厚度保持相对连续。在另一实施例中，第二夹具主体5大致为平坦矩形棱柱或板，其中第二夹具主体5的轮廓不与管的曲率相符，如图9所示。在第二夹具主体的板形主体的面向第一夹具主体4的面110是平面的情况下，可以实现管道或管8的外表面41与下夹具主体5之间的线接触或接近线接触。另外，通过将表面110斜切成在凸台112处相交的两个平面110a、110b，可以实现管道或管8的外表面41与下夹具主体5之间的点接触。

在如图10A所示的另一实施例中，示出了铰接夹具组件100的示意性剖视图，该夹具组件具有与销铰链200铰接在一起的如本文先前所述的第一主体4和第二主体5。在如图10B所示的另一实施例中，示出了腹板铰接夹具组件200的示意性剖视图，该夹具组件200与柔性铰链铰接在一起，并且被配置为由夹具主体材料制成的腹板250。铰链200、250允许第一和第二夹具主体4、5沿箭头O/C的方向弧形地打开，以增加面10C和15C的相邻端部之间的间隙，将容纳管道或管8容纳在两个主体之间，然后沿箭头O/C的方向在管道或管8上闭合并彼此附接。在第一和第二主体4、5通过销铰链附接的情况下，销铰链200的上面板210通过紧固件201附接至第一夹具主体4的端面10B，紧固件201穿过销铰链200的上面板210，穿过第一夹具主体4的端面10B，并螺纹连接至第一夹具主体4内。销铰链200的下面板211通过紧固件202附接至第二夹具主体5的外壁15B，紧固件202穿过销铰链200的下面板211，穿过第二夹具主体5的外壁15B，并螺纹连接至第二夹具主体5内。在夹具主体4、5通过柔性腹板铰链250附接的情况下，柔性腹板铰链由夹具主体材料构成，但足够薄以具有柔性，同时坚固以提供夹持力。柔性腹板铰链250被模制或环氧结合到第一夹具主体4的朝内的面10F上，并且被模制或环氧结合到第二夹具主体5的朝内的面15F上。这里，夹具组件100被配置为实现热传递热垫3的接合面52以及第二主体5的半柱形表面40的一部分与管道或管8的物理接触。在一个方面，提供卡环以将第一和第二主体4、5沿其表面10C、15C保持在一起。这里，卡环包括凸台112，凸台112从面10C向外突出并与面10C连续地形成，活动铰链114，活动铰链114从第二主体5的外面15C延伸，并且还包括从面15C延伸的连接部116、从连接部116沿第一夹具主体的方向延伸的延伸弯曲部118，以及从弯曲部118向内延伸并且被配置为将凸台112容纳在其中的容纳槽120。本文还具体设想了其他卡环构造、使用如关于本文的图1至图5的夹具主体描述的紧固件、夹具、或其他互连范例来保持第一和第二主体4、5，以将管道或管8夹在或夹持在两个主体之间。

在图11所示的另一实施例中，示出了具有替代布线连接构造的夹具组件1的示意性剖视图。这里，一个中间腔12'相对于第一主体4的朝外的面10A向内延伸。这里，腔12'朝朝外的面10A的一侧偏移，这里是靠近面10E。第一和第二导线器240a、240b具有彼此相同的构造，位于第一主体4的朝外的面10A的顶部，并且大致平行于相对面10B、10C延伸。总体上，导线器240a、240b分别为矩形棱柱形状，具有6个面；两个方形壁143、144、朝外的面145、与第一夹具主体4的朝外的面10A环氧结合的朝内的面，以及第一和第二椭圆区域141、142，第一和第二椭圆区域141、142的中心设有圆形棱柱孔149，圆形棱柱孔149延伸穿过第一和第二椭圆区域141、142。导线器240a、240b由导电材料构成。第一导线器240a被配置为电连接和物理连接至第一导电线125。第一导线器250a将第一导电线125和第一导线134容纳在其中，使用与第一导线器240a电接触的第一导电紧固件29a将第一电线125压接在其中，并且使用在其中电连接的第二导电紧固件29b将第一导线134压接在其中。第一热装置导线134从第一导线器240a延伸至如前所述靠在热传递热垫3'的凹部中的热装置2'。第二导线130从热装置2'的相对端延伸至第二导线器240b，使用第三导电紧固件29c将第二导线130压接在其中。第二导线器240b将第二导电线126容纳在其中，并且使用与第二导线器240b电接触的第四导电紧固件29d将第二导电线126压接在其中。第二导电线126从第二导线器240b延伸，穿过第一导线器240a中的孔149，并通过第二导电线上的外部绝缘护套与第一导线器240a电隔离，由此第一和第二导电线125、126均可以连接至温度阈值警报器、温度读出监测器、控制诸如流速、温度、粘度的流体特性的控制器，以及加热器或冷却器控制器(在热装置是加热或冷却装置等的情况下)或另一监测或控制元件。

在图12描绘的本发明的另一实施例中，可以在没有母线的情况下配置电互连。这里，电互连被装配在主体盖件140中的模制件中。主体盖件将第一夹具主体4和盖7组合在一起。主体盖件具有一个朝外的面165、彼此相对的第一和第二椭圆侧面165C、165D，以及具有拱形凹部的第一和第二较小面165B、165E。第二较小面165E具有从中延伸穿过的两个腔160、162。第一导电线125'通过第一腔162进入主体盖件140。这里，导电线125'、126'中的每一个均包括外绝缘护套125a、126a和中心导电芯125b、126b。护套125a在每个导电线的终端附近从芯剥离，使得导电芯125b、126b相对于与热装置2'的第一或第二导线130'、134'的连接点向内延伸。如前所述，热装置靠在热传递热垫3'的凹部中。这里，热垫3"延伸主体盖件140的朝外的面165A的整个宽度和长度。

热垫3"延伸至主体盖件140的开口区域142中。这里，主体盖件140包括相对的弧形下壁144和相对的侧凸缘146。管道或管8能够容纳在相对的侧凸缘146之间，使得管道或管8的外表面41能够抵靠从主体盖件140的主体向外延伸的热垫3'的位于相对侧凸缘146之间的部分而接合，并且管道或管的外表面41能够抵靠弧形下壁而接合，以限制热垫3'的压缩。主体盖件140可以被连接至第二主体5，如图1至图9中的任一附图所示，或者以其他方式被夹持在管道或管8上。

Claims (20)

1.一种用于容纳热元件的设备，包括；

夹具组件，所述夹具组件包括第一夹具主体和第二夹具主体：

所述第一夹具主体包括热传递元件，以及连接至所述热传递元件的第一电连接和第二电连接；

所述第二夹具主体能够连接至所述第一夹具主体，以在所述第一夹具主体和所述第二夹具主体之间形成夹持腔，具有壁的被夹持元件能够固定在所述夹持腔内，所述热传递元件被配置为接触所述第一夹具主体和所述第二夹具主体之间的所述被夹持元件的外表面。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一主体还包括从中延伸穿过的开口，并且所述热传递元件的一部分延伸穿过所述第一夹具主体并进入所述第一夹具主体与所述第二夹具主体之间的所述夹持腔中。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一电连接和所述第二电连接包括第一母线和第二母线，每个所述母线被配置为容纳并电连接至从所述热元件延伸的不同导电线以及从所述母线延伸的不同导线，所述导线从与所述第一母线和第二母线的导电线的电互连向外延伸。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一夹具主体和所述第二夹具主体包括隔热材料。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述导线和所述导电线各自利用第一紧固件和第二紧固件连接至相应的母线。

6.根据权利要求2所述的设备，其中所述热传递元件包括热垫，所述热垫至少包括其能够可恢复地适形并且相对于所述夹持腔向内延伸的部分，使得所述热垫的相对于所述夹持腔向内延伸的部分在所述被夹持元件被夹持在其中时，能够接触所述被夹持元件的部分壁，并且所述热垫的相对于所述夹持腔向内延伸的部分能够适形于与之接触的所述被夹持元件的所述部分壁的轮廓。

7.根据权利要求2所述的设备，其中所述热传递元件还包括导热材料、导热膏、石墨或金属中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括导热膏，所述导热膏被设置在所述热传递元件的相对于所述夹持腔向内延伸的一部分上。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述热传递元件还包括

第一热垫部和第二热垫部，所述第二热垫部相对于所述第一主体中的开口向内延伸并且相对于所述第一主体的外表面向外延伸。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二热垫部在其中包括热装置凹部，所述热装置凹部被配置为将热装置容纳在其中。

11.根据权利要求10所述的设备，还包括在所述第一夹具主体上方延伸的盖，以相对于所述热装置凹部向内偏压热装置。

12.一种用于元件和热装置之间的热传递的方法，包括；

提供包括第一夹具主体和第二夹具主体的夹具组件：

所述第一夹具主体包括热传递元件，以及被连接至所述热传递元件的第一电连接和第二电连接；

所述第二夹具主体能够连接至所述第一夹具主体，以在所述第一夹具主体和所述第二夹具主体之间形成夹持腔，被夹持元件能够固定在所述夹持腔内，所述热传递元件被配置为接触所述第一夹具主体和所述第二夹具主体之间的被夹持元件的外表面。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一主体还包括从中延伸穿过的开口，并且所述热传递元件包括延伸穿过所述第一夹具主体并进入所述第一夹具主体与所述第二夹具主体之间的所述夹持腔中的热传递元件。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一电连接和所述第二电连接包括第一母线和第二母线，每个母线被配置为容纳并电连接至从所述热元件延伸的不同导电线以及从所述母线延伸的不同导线，所述导线从与所述第一母线和第二母线的导电线的电互连向外延伸。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一夹具主体和所述第二夹具主体包括隔热材料。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述导线和所述导电线各自利用第一紧固件和第二紧固件连接至相应的母线。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述热传递元件包括热垫，所述热垫至少包括相对于所述夹持腔向内延伸的部分，使得所述热垫的相对于所述夹持腔向内延伸的部分在所述被夹持元件被夹持在其中时，能够接触所述被夹持元件的部分外表面，并且所述热垫的相对于所述夹持腔向内延伸的部分能够适形于与之接触的所述被夹持元件的所述部分外表面的轮廓。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述热传递元件还包括导热构件、导热膏、石墨或金属中的至少一者。

19.根据权利要求13所述的方法，还包括导热膏，所述导热膏被设置在所述热传递元件的相对于夹持腔向内延伸的一部分上。

20.根据权利要求12所述的方法，其中所述热传递元件还包括第一热垫部和第二热垫部，所述第二热垫部相对于所述第一主体中的开口向内延伸并且相对于所述第一主体的外表面向外延伸。