CN203432703U - 一种双层套管抽气热电偶结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双层套管抽气热电偶结构。为了解决现有的抽气热电偶由于辐射导致测量误差大，且使用寿命不长的问题，所述双层套管抽气热电偶结构，包括内套管和套装在内套管外的外套管；所述内套管内设有沿其轴线方向布置的热电偶；所述内套管与热电偶的测量端之间设有屏蔽罩，且屏蔽罩与内套管之间具有间隙；所述内套管与一抽气管连通。本实用新型的热电偶测温温度高、测温误差低、使用寿命长、结构合理、操作相对方便及抽气设备选用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及抽气热电偶领域，具体为一种双层套管抽气热电偶结构。
背景技术
传统水冷套管式抽气热电偶质量大，使用时存在安全隐患，且不能实现长时间在线测量烟气温度。
中国专利CN2599552Y公开了一种耐火材料保护套管抽气热电偶，该抽气热电偶改进原有的水冷套管式抽气热电偶为耐火材料保护套管式抽气热电偶，其主要包括热电偶、套管和不锈钢管；然而这种热电偶由于辐射导致测量误差大，且热电偶使用寿命不长。
实用新型内容
为了克服现有的抽气热电偶由于辐射导致测量误差大，且使用寿命不长的不足，本实用新型旨在提供一种双层套管抽气热电偶结构，该热电偶测温温度高、测温误差低、使用寿命长、结构合理、操作相对方便及抽气设备选用方便。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种双层套管抽气热电偶结构，包括内套管和套装在内套管外的外套管；所述内套管内设有沿其轴线方向布置的热电偶；其结构特点是，所述内套管与热电偶的测量端之间设有屏蔽罩，且屏蔽罩与内套管之间具有间隙；所述内套管与一抽气管连通。
以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：
为了方便安装屏蔽罩和固定热电偶，所述屏蔽罩的外壁面设有与内套管保持接触的外支架，该屏蔽罩的内壁面上设有固定热电偶的内支架，进一步地，屏蔽罩的外壁面设有三角支架，该屏蔽罩的内壁面上设有三角支架。
进一步地，所述屏蔽罩沿其轴线方向的长度为60mm~100mm，可有效减小因辐射造成的测量误差。
所述内套管和外套管在热电偶的测量端为内径渐缩式结构，该内套管和外套管的渐缩段长度为400mm~600mm。由此，测量端采用渐缩式结构可起到节流作用，从而可在相同的抽气量、层数和黑度条件下，提高高温气流对热电偶的对流传热系数，进一步减小测温误差。
所述内套管和外套管之间设有容纳粉体耐火材料的封闭腔，该内套管和外套管之间的间隙为3mm~5mm。其中粉体耐火材料为低导热系数的粉体耐火材料，可以有效地提高热电偶内套管的温度，进一步减少测温误差。
所述外套管的测温端上装有管板。进一步地，所述管板上开有通气孔，由此，既减少了进气口的轴向热辐射损失，提高了测温精度，又因开孔减轻了管板的自重。
所述抽气管外套装有水冷套管，该水冷套管与所述外套管通过法兰相连。由此，测温时水冷套管处于常温环境中，通过水冷套管冷却，降低了所测气体出口温度，因而增加了抽气方式选用的灵活性，既可采用抽气机抽气，又可采用喷射器抽气。
优选地，所述屏蔽罩与内套管之间的间隙为10mm~15mm。
所述内套管和屏蔽罩均由轻质碳化硅材料制成，所述外套管由高温强度性能好的氧化锆陶瓷材料制成，既赋予了热电偶较高的测温灵敏性，又保证热电偶测量端承重所需的较高强度性能。抽气热电偶可在1600℃的高温环境下短期使用，在1400℃的高温下可长期使用。由此，窑内部分均为耐高温材料套管，窑外部分装水冷却套管，降低设备的投资和重量，减少水管泄露问题造成的窑体内部损害，便于更换，成本低。
以下以一种具体的例子对本实用新型做进一步的描述：
一种渐缩式双层保护套管抽气热电偶结构，伸入窑内部分采用长2000mm的填充粉末状耐火材料的渐缩式双层耐火保护套管，窑外部分采用长2000mm水冷套管冷却。窑内部分内套管采用碳化硅材料制成，该套管前段渐缩部分长500mm，入口段内径90mm，后段直管部分内径30mm，整个套管管壁厚度均为6mm。为进一步降低辐射误差，在内套管的热电偶测量端，另加有一层长80mm的有三角支架的屏蔽罩，三角支架有一定坡度用以固定其自身，屏蔽罩内设有三角支架用来搁置热电偶，屏蔽罩由碳化硅材料制成，该屏蔽罩可进一步减小辐射误差；热电偶架空固定在屏蔽罩内。外套管采用一种耐高温性能优良的氧化锆陶瓷材料制成，其与内套管的间隙为4mm，管壁厚度10mm，形状与内套管一致。内层和外套管的间隙空间用来填充低导热系数的粉体耐火材料，在填充粉体的套管两端用管板加以密封来防止泄露，该处管板为带通气孔的管板。窑外部分的水冷套管采用耐热不锈钢材料制成，窑内外两部分采用法兰连接。
本实用新型渐缩式双层保护套管抽气热电偶，在原有水冷套管抽气热电偶的基础上，对伸入窑内的部分进行改进，将窑内的水冷却套管改为双层耐火材料保护套管，内套管及其热电偶测量端内的屏蔽罩均采用碳化硅材料；外套管采用一种高温性能优良的氧化锆陶瓷材料制成。在内外套管之间的填充低导热系数的粉体耐火材料以进一步减少热电偶的热损失，在填充粉体的套管两端采用管板进行密封，该处管板为带通气孔的管板。前述的双层套管的热电偶，其内外套管的端部（长500mm）均设计为渐缩形式，形成节流效应，提高高温气流对热电偶的对流换热系数，进一步减小测温误差。
本实用新型的热电偶，由于窑内部分均为耐高温材料套管，窑外部分装水冷却套管，不仅降低了设备的投资和重量，且不必担心水管泄露问题造成的窑体内部损害；当外套管发生破损时，重新套装一个新耐火材料保护套管即可；同时由于外部水冷却管的冷却作用，其抽气装置选择范围广，既可选择风机抽气、亦可选择喷射器抽气，增加了抽气方式选择的灵活性。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、结构合理简单，双层套管均采用高性能耐高温的耐火材料组成，可减小辐射误差，使用寿命较长。
2、双层套管测温端采用渐缩形式，形成节流效应，减小测温误差。
3、测温端加有一层屏蔽罩，可减小辐射误差，且使热电偶固定。
4、双层套管间填充粉体耐火材料，提高了内套管温度，减少了热电偶的热辐射损失，有利于进一步减少测温误差。
5、密封粉体耐火材料的管板带通气孔，减小了热电偶轴向方向的热损失，有利于减少热电偶的测温误差。
6、窑内部分均为耐高温材料套管，窑外部分装水冷却套管，降低设备的投资和重量，减少水管泄露问题造成的窑体内部损害，便于更换，成本低。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的结构原理图；
图2是图1所示热电偶置于窑体内的一段的结构示意图；
图3是图1或图2的左视图；
图4是本实用新型所述屏蔽罩的结构示意图；
图5是图4的右视图。
在图中
1-屏蔽罩； 2-内套管； 3-粉体耐火材料； 4-外套管； 5-热电偶；
6-法兰； 7-水冷套管； 8-抽气管； 9-带孔管板； 10-通气孔。
具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型填充耐火材料的渐缩式双层套管抽气热电偶结构进行进一步说明。
一种双层套管抽气热电偶结构，如图1和2所示，置于窑内部分的内套管采用碳化硅材料制成，该内套管2前段渐缩部分长500mm，入口段内径90mm，后段直管部分内径30mm；整个内套管2管壁厚度为6mm，套管长2000mm；在内套管2的热电偶测量端，另加有长80mm的有三角支架的屏蔽罩1，三角支架有一定坡度用以固定其自身，屏蔽罩1内设有凸台结构，用来固定热电偶，屏蔽罩1由碳化硅材料制成；外套管4采用一种高温性能优良的氧化锆陶瓷材料制成，外套管4与内套管2的间隙为4mm，管壁厚度10mm，套管长2000mm，形状与内套管2一致；内套管2和外套管4的间隙用来填充低导热系数的粉体耐火材料，能进一步减少热电偶的热损失，从而减小其测温误差。在填充粉体的套管两端用管板加以密封来防止泄露，测量端管板9为带通气孔10的管板，由此，双层套管测量端由带通气孔的管板密封，既可减小热点偶轴向辐射带来的测温误差，又因有通气孔的存在而提高了抽气速度。窑外部分的水冷套管7采用耐热不锈钢材料，套管长2000mm。
本实用新型抽气热电偶比全水冷套管抽气热电偶自重要轻，操作时亦较为轻松，可较快完成不同测温点的温度测试工作。本实用新型结构合理简单，使用寿命长；双层套管测温端采用渐缩形式，形成节流效应，提高高温气流对热电偶的对流传热系数；最内层测量端设置减小热辐射损失的屏蔽罩1，可减小测温误差；窑内部分未用水冷套管7，可防止冷水泄露破坏窑体的问题发生。
本实用新型抽气热电偶可用于水泥炉窑、陶瓷隧道窑、梭式窑、冶金炉等高温炉窑的烟气或其它高温气体的温度测量。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1. 一种双层套管抽气热电偶结构，包括内套管（2）和套装在内套管（2）外的外套管（4）；所述内套管（2） 内设有沿其轴线方向布置的热电偶（5）；其特征在于，所述内套管（2）与热电偶（5）的测量端之间设有屏蔽罩（1），且该屏蔽罩（1）与内套管（2）之间具有间隙；所述内套管（2）与一抽气管（8）连通。
2. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述屏蔽罩（1）的外壁面设有与内套管（2）保持接触的外支架，该屏蔽罩（1）的内壁面上设有固定热电偶（5）的内支架。
3. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述屏蔽罩（1）沿其轴线方向的长度为60mm~100mm。
4. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述内套管（2）和外套管（4）在热电偶（5）的测量端为内径渐缩式结构，该内套管（2）和外套管（4）的渐缩段长度为400mm~600mm。
5. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述内套管（2）和外套管（4）之间设有容纳粉体耐火材料（3）的封闭腔，该内套管（2）和外套管（4）之间的间隙为3mm~5mm。
6. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述外套管（4）的测温端上装有管板（9）。
7. 根据权利要求6所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述管板（9）上开有通气孔（10）。
8. 根据权利要求1所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述抽气管（8）外套装有水冷套管（7），该水冷套管（7）与所述外套管（4）通过法兰相连。
9. 根据权利要求4所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述屏蔽罩（1）与内套管（2）之间的间隙为10mm~15mm。
10. 根据权利要求1-9之一所述的双层套管抽气热电偶结构，其特征在于，所述内套管（2）和屏蔽罩（1）均由碳化硅材料制成，所述外套管（4）由氧化锆陶瓷材料制成。
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