CN204514494U - 测温铠装热电偶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种测温铠装热电偶装置，多个铠装热电偶分别通过卡套接头安装在法兰盘的铠装热电偶安装孔上，各铠装热电偶的热端均设有刚玉管，所述刚玉管设有用于热电偶丝穿过的通孔，各铠装热电偶的热电偶丝的延伸端分别穿过刚玉管的通孔，焊接成热接点，所述各铠装热电偶和刚玉管外均套设一支撑管，各铠装热电偶的热端插入保护套管内，铠装热电偶的热接点与保护套管接触，且热接点与保护套管之间填充有导热填充料，所述支撑管上设有用于密封保护套管的密封装置。本实用新型结构紧凑,多个铠装热电偶避免了对冷却剂的检测失效，各铠装热电偶的响应时间快，具有热电性能好、使用安全可靠，便于推广。

Description

测温铠装热电偶装置

技术领域

本实用新型属于一种测温装置，具体涉及一种测温铠装热电偶装置。

背景技术

发电过程中会产生大量的热量，在高温情况下会影响发电工况的正常运行，因此需要电源冷却剂来调节发电反应温度，通过温度传感器组件来测量电源冷却剂出\入口的温度，并将测得的温度信号发送给控制系统，通过控制系统进行监控，从而确保发电工况的安全运行。其中温度传感器组件是发电反应中十分重要的部件，但是现有的温度传感器组件通常都是测量电源冷却管道外管壁的温度，且温度传感器组件在真空环境中，因真空环境会带走大量的热量，因此测量的数据准确性低，反应速度慢，易被电源冷却剂的高温损坏，而且发电反应中会产生辐射，辐射下热电势输出将不稳定，影响发电的性能。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种测温铠装热电偶装置，该测温装置的密封性能好，可靠性高，耐高温、辐照，响应速度快。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种测温铠装热电偶装置，包括多个保护套管和多个铠装热电偶，其特征在于：还包括法兰盘，所述法兰盘上设有多个用于安装铠装热电偶的安装孔，所述多个铠装热电偶分别通过卡套接头安装在法兰盘的铠装热电偶安装孔上，所述各铠装热电偶的热端均设有刚玉管，所述刚玉管设有用于热电偶丝穿过的通孔，各铠装热电偶的热电偶丝的延伸端分别穿过刚玉管的通孔，焊接成热接点，热电偶丝的冷端通过密封连接件与补偿电缆相连，所述各铠装热电偶和刚玉管外均套设一支撑管，各铠装热电偶的热端插入保护套管内，铠装热电偶的热接点与保护套管接触，且热接点与保护套管之间填充有导热填充料，所述支撑管上设有用于密封保护套管的密封装置，各铠装热电偶通过支撑管与卡套接头相配合安装在法兰盘上。

所述法兰盘的安装接触端面的光洁度不低于3.2um。

所述铠装热电偶内设有多对热电偶丝，每对电热偶丝延伸端的两根正负极热电偶丝焊接成一个热接点，多对热电偶丝的热接点焊接成总热接点。

所述铠装热电偶内的各热电偶丝之间填充有绝缘的氧化镁粉末。

所述铠装热电偶为K型铠装热电偶。

所述铠装热电偶和刚玉管外表面设有粘接层。

所述铠装热电偶与刚玉管接触端设有陶瓷密封。

所述压紧垫片采用镍垫片。

所述保护套管一端封口，另一端为设有插入口的安装部，所述密封装置包括压紧螺母和压紧垫片，所述压紧螺母空套在支撑管上，所述压紧螺母与保护套管安装部连接的压紧螺母，压紧垫片位于压紧螺母和保护套管的安装部之间，用于将铠装热电偶的热接点与保护套管充分接触，同时密封保护套管。

所述安装部由沿保护套管外圆周设置的连接凸台和沿轴向延伸的延伸部构成，所述延伸部设有外螺纹，内设有弹簧安装空腔，所述弹簧安装空腔的内径大于支撑管的外径；所述支撑管上套设有定位卡套和弹簧，所述定位卡套固定在支撑管上，定位卡套和弹簧位于安装部的弹簧安装空腔内，弹簧一端抵在定位卡套上，另一端抵在压紧垫片上。

本实用新型的有益效果：本实用新型的结构简单，所述多个铠装热电偶通过卡套接头安装在法兰盘上，各铠装热电偶的热端设有刚玉管，电热偶丝延伸端焊接成热接点，使其成为露头型，铠装热电偶和刚玉管外套设有支撑管，铠装热电偶通过支撑管安装在事先焊接在冷却管道上的保护套管中，且该热接点与保护套管底接触，通过保护套管保护热电偶电极不受外部力学作用，同时隔离冷却介质，既起到测量温度的作用，又起到定位和固定刚玉管的作用。热接点与保护套管之间填充有导热材料，确保热电偶热接点能更准确的感应到受热表面的温度，提高了热电偶的响应时间。通过多个铠装热电偶进行监测，当一个铠装热电偶出现问题后，其他热电偶能够正常工作，避免了对冷却剂的检测失效。因此本实用新型结构紧凑、重量轻，具有热电性能好、耐辐照性能好、耐高温性能好、可靠性高，响应快等性能。

所述法兰盘的安装接触端面的光洁度不低于3.2um，所述支撑管外表面的光洁度不低于3.2um，密封效果更好。

所述铠装热电偶内设有多对热电偶丝，每对电热偶丝延伸端的两根热电偶丝焊接成一个热接点，多对热电偶丝的热接点焊接成总热接点。多对热电偶丝进一步保证了对冷却剂的检测。

支撑管通过密封装置密封保护套管，使铠装热电偶的热接点与保护套管内的导热材料充分接触，保证保护套管受热表面与铠装热电偶的热接点之间的必要传热，同时便于热电偶的拆装。

所述铠装热电偶内的各热电偶丝之间填充有绝缘的氧化镁粉末，避免了各对热电偶丝之间相互接触导电，从而影响热电偶的性能。

所述铠装热电偶和刚玉管外表面采用粘接剂粘贴固定在支撑管中，使铠装热电偶、刚玉管和支撑管为一整体，便于安装在保护套管中。

所述铠装热电偶与刚玉管接触端设有陶瓷密封，测量端的铠装部分通过陶瓷密封绝缘。

所述压紧垫片采用镍垫片，防止辐照下压紧垫片性能丧失。通过压紧螺母与安装部螺纹配合挤压压紧垫片，使铠装热电偶热接点与保护套管内表面充分接触。

保护套管一端封口，另一端为设有插入口的安装部，封装置包括压紧螺母和压紧垫片，所述压紧螺母与保护套管安装部连接的压紧螺母，压紧垫片位于压紧螺母和保护套管的安装部之间，用于将铠装热电偶的热接点与保护套管充分接触，同时密封保护套管。

所述安装部由沿保护套管外圆周设置的连接凸台和沿轴向延伸的延伸部构成，保护套管伸入冷却管道内，通过安装部的连接凸台焊接固定在冷却管道上。所述支撑管上的定位卡套和弹簧位于安装部的弹簧安装空腔内，弹簧一端抵在定位卡套上，另一端抵在压紧垫片上，通过弹簧抵在压紧垫片上，给压紧垫片一个力，保证拧紧压紧螺母时，使铠装热电偶密封更紧，而且通过该弹簧还便于铠装热电偶的拆卸。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型法兰盘的结构示意图

图3是本实用新型定位卡套的结构示意图。

附图中：1为保护套管、1-1为安装部、2为铠装热电偶、2-1为热电偶丝、2-2为热接点、3为密封连接端、4为补偿电缆、5为支撑管、6为刚玉管、7为导热填充料、8为定位卡套、9为弹簧、10为压紧垫片、11为压紧螺母、12为总热接点、13为氧化镁粉末、14为法兰盘、14-1为安装孔、15为卡套接头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1至图3所示，一种测温铠装热电偶装置，包括多个保护套管1和多个铠装热电偶2，所述各保护套管1一端为封口，另一端为设有插入口的安装部1-1，所述安装部1-1由沿保护套管1外圆周设置的连接凸台和沿轴向延伸的延伸部构成，所述延伸部呈圆筒型，所述延伸部设有外螺纹，内设有弹簧安装腔，所述弹簧安装腔的内径大于支撑管5的外径。所述保护套管1采用不锈钢经机械加工而成，所述安装部1-1焊接在冷却管道上，用于将保护套管1安装在冷却管道上，安装部1-1与冷却管道接触端面的光洁度不低于3.2um，密封效果更好，保证了保护套管1与冷却剂安全密封。保护套管1的安装部1-1采用氩弧焊事先焊接在冷却管道上，其主要作用是减小焊接形变。焊口进行探伤检查，保护热电偶电极不受外部力学作用，同时隔离冷却介质如：钠钾介质。

所述各铠装热电偶2为K型铠装热电偶，铠装热电偶2内设有多对热电偶丝2-1，所述铠装热电偶2内的各热电偶丝2-1之间填充有绝缘的氧化镁粉末13，所述热电偶丝2-1采用NiCr-NiAl偶丝材料，铠装热电偶2内设有n对热电偶丝2-1，n为大于1的正整数，铠装热电偶2剥出的2n根热电偶丝，所述铠装热电偶2外套设有支撑管5，支撑管5采用不锈钢管，铠装热电偶2通过支撑管5安装在保护套管1内，铠装热电偶2的热端设有刚玉管6，所述刚玉管6是采用高纯氧化铝制作而成的瓷管，所述刚玉管6设有多个用于热电偶丝穿过的通孔，该通孔数量与铠装热电偶2内的各热电偶丝2-1数量相同，刚玉管6设有2n个通孔，所述铠装热电偶2靠近刚玉管处烧结有陶瓷密封，铠装热电偶2的测量端铠装部分通过陶瓷密封绝缘，所述铠装热电偶2和刚玉管6外表面涂有一层粘接剂粘贴固定在支撑管5中，所述粘接剂为高温无机粘接剂，在高温无机粘接剂未干前穿入不锈钢支撑管5内，使铠装热电偶2、刚玉管6及支撑管5三部分组合成的整体。所述铠装热电偶2的2n根热电偶丝(n根正极，n根负极)的延伸端分别穿过刚玉管6的通孔，每对电热偶丝2-1延伸端的两根正负极热电偶丝2-1焊接的热接点可以单独作为一个测温点。2n根热电偶丝焊接成一个总热接点12，构成1支有n点测温的铠装热电偶2，使其成为露头型，该总热接点12，既起到测量温度的作用，又起到定位和固定刚玉管6的作用。本实用新型的测量端设计为刚玉管6加密封有陶瓷的铠装热电偶组合焊接结构，是因为在保护管必不可少的情况下，该结构测量温度响应时间最快。本实用新型的热电偶如果其中一对或多对热电偶丝损坏后，只要有一对热电偶丝是好的都能够工作，从而保证了铠装热电偶的可靠性。

所述支撑管5上依次套设有定位卡套8、弹簧9、压紧垫片10及压紧螺母11，所述弹簧9选用符合GB/T14992-2005要求的奥氏体不锈钢制作，所述定位卡套8设有锥度，定位卡套8的侧壁一端薄，另一端厚，该结构便于定位卡套8变形卡接固定，且定位卡套8厚端向内凹，该结构便于弹簧9推动定位卡套8，使铠装热电偶2的热电偶丝与保护套管内壁接触，定位卡套8采用316H不锈钢制作而成，定位卡套8套在支撑管5上，在确定好位置好后，通过定位卡套8变形卡接固定在支撑管5上，定位卡套8和弹簧9位于安装部1-1的弹簧安装空腔内，弹簧9一端抵在定位卡套8上，另一端抵在压紧垫片10上。压紧螺母11与保护套管1的安装部1-1螺纹配合，压紧垫片10位于压紧螺母11和保护套管1的安装部1-1之间，所述压紧垫片10采用镍垫片，拧紧压紧螺母11，压紧螺母11挤压压紧垫片10，弹簧9在压紧垫片10的推动下，定位卡套8向保护套管1的内表面推进，所述铠装热电偶2的总热接点12与保护套管1的封口接触，使铠装热电偶2的温度测量更准确，响应时间更快，测量数值更准确，同时便于拆卸更换铠装热电偶2。

所述热接点2-1与保护套管1之间填充有导热填充料7，所述导热填充料7采用纯净为99.6％以上的金属钨粉末，保证保护套管1受热表面与热电偶丝2-1的热端之间存在必要的传热，提高热电偶响应时间；所述热电偶丝2-1的冷端通过密封连接端3与补偿电缆4相连，补偿电缆4的芯线数与铠装热电偶2内的热电偶丝数量对应，且补偿电缆4的芯线与铠装热电偶2的热电偶丝材料相同，所述补偿电缆4的芯线型号为屏蔽延长型。本实用新型热电偶的补偿电缆4与控制系统相连，向控制系统输出测温信号。

所述多个铠装热电偶2安装在一法兰盘14上，法兰盘14采用HG20593-97，DN100，PN1.6贯穿法兰盘，法兰盘14安装在真空室顶盖上，实现隔离和密封真空室的作用。法兰盘14共开12个用于安装铠装热电偶的安装孔14-1，其中九个安装孔14-1用于贯穿K型热电偶，三个为备用，多个铠装热电偶2分别通过支撑管5和卡套接头15安装在法兰盘14的铠装热电偶安装孔14-1上，所述支撑管5外表面的光洁度不低于3.2um，保证了拧紧卡套接头15时，卡套接头15变形，达到完全密封的效果，法兰盘14的安装接触端面的光洁度不低于3.2um，保证了通过螺栓压紧法兰盘14，使法兰盘14与真空室的完全密封。所述卡套接头15的型号为SS-4M0-1-2WBT，采用氩弧焊等工艺焊接在法兰盘14上，法兰盘14上焊接卡套接头15使整套测温铠装热电偶装置密封效果好，实现热电偶的贯穿，同时确保密封，使用安全可靠，便于性广。采用1支铠装热电偶内有n支(n大于1的正整数)热电偶的作用是当任意1支到n-1支热电偶失效时，至少有1支热电偶仍能向测控系统输出正确的温度信号。

采用本实用新型铠装热电偶装置测量冷却剂的温度，首先通过装有冷却剂的冷却管道的侧孔将各保护套管1伸入内装有冷却剂的冷却管道中，通过保护套管1的安装部1-1焊接在冷却管道的侧孔上；然后铠装热电偶2的若干热电偶丝穿过刚玉管6焊接成总热接点，外套设支撑管5，外套有支撑管5的铠装热电偶2插入保护套管1内，通过压紧螺母11与安装部1-1螺纹配合，将铠装热电偶2锁紧固定在保护套管1中，且铠装热电偶2的多对热电偶丝2-1与保护套管1内壁紧密接触，测量冷却管道中冷却剂的温度；最后多个铠装热电偶2安装在一法兰盘14，通过法兰盘14安装在真空室顶盖上。本实用新型铠装热电偶测得的冷却剂温度为620℃，热电偶处于真空(1.0×10^-5Pa)环境中，由于真空环境会带走大量的热量，为了温度测量准确，热电偶的测量端与保护套管内壁充分有效接触就显得更有必要了。响应时间可达2.5s，精度可达±0.5℃，连续使用寿命Ⅰ期≥2.6×10⁴h，Ⅱ期≥5.3×10⁴h(600℃)。

1.采用本实用新型铠装热电偶与其他不同结构的铠装热电偶响应时间测试结果如表1所示；

表1：响应时间统计表

通过表1的可以得出样品编号1热电偶的测温反应时间最短，但是该热电偶没带保护套管，不适合用来测量冷却管道内冷却剂的温度。编号2为编号1增设了保护管，其结构设计适合测量冷却管道内冷却剂的温度，但响应时间明显比编号5长得多，因此本发明样品编号5相对于其他样品测温反应时间短。

2.通过绝缘电阻试验测得的本实用新型绝缘性能如表2所示。

表2绝缘电阻试验

通过表2可以看出本发明热电偶在20℃室温绝缘电阻和370℃高温绝缘电阻都很高，保证了热电偶电势微信号的准确性，避免了绝缘不好导致的分流误差。

3.通过分度试验得到的本实用新型铠装热电偶在不同温度下的热电动势如表3所示，

表3分度试验

通过表3可以看出本发明热电偶在50℃到800℃整个温区内测量准确性都很高(精度满足±1.1℃或0.4t％)，分散性很小(小于允差的一半)，满足冷却剂测温准确性高、耐高温性能好、可靠性高的要求。

Claims (10)

1.一种测温铠装热电偶装置，包括多个保护套管（1）和多个铠装热电偶（2），其特征在于：还包括法兰盘（14），所述法兰盘（14）上设有多个用于安装铠装热电偶的安装孔（14-1），所述多个铠装热电偶(2)分别通过卡套接头（15）安装在法兰盘（14）的铠装热电偶安装孔（14-1）上，所述各铠装热电偶(2)的热端均设有刚玉管(6)，所述刚玉管(6)设有用于热电偶丝穿过的通孔，各铠装热电偶(2)的热电偶丝的延伸端分别穿过刚玉管的通孔，焊接成热接点，热电偶丝（2-1）的冷端通过密封连接件（3）与补偿电缆（4）相连，所述各铠装热电偶（2）和刚玉管(6)外均套设一支撑管（5），各铠装热电偶（2）的热端插入保护套管（1）内，铠装热电偶(2)的热接点与保护套管（1）接触，且热接点与保护套管(1)之间填充有导热填充料(7)，所述支撑管(5)上设有用于密封保护套管（1）的密封装置，各铠装热电偶(2)通过支撑管(5)与卡套接头（15）相配合安装在法兰盘（14）上。

2.根据权利要求1所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述法兰盘（14）的安装接触端面的光洁度不低于3.2um。

3.根据权利要求1所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述铠装热电偶（2）内设有多对热电偶丝（2-1），每对电热偶丝（2-1）延伸端的两根正负极热电偶丝（2-1）焊接成一个热接点，多对热电偶丝（2-1）的热接点焊接成总热接点（12）。

4.根据权利要求1或3所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述铠装热电偶(2)内的各热电偶丝（2-1）之间填充有绝缘的氧化镁粉末。

5.根据权利要求1或3所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述铠装热电偶（2）为K型铠装热电偶。

6.根据权利要求1所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述铠装热电偶(2)和刚玉管(6)外表面设有粘接层。

7.根据权利要求1或6所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述铠装热电偶(2)与刚玉管(6)接触端设有陶瓷密封。

8.根据权利要求1所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述保护套管（1）一端为封口，另一端为设有插入口的安装部（1-1），所述密封装置包括压紧螺母（11）和压紧垫片(10)，所述压紧螺母（11）空套在支撑管(5) 上，所述压紧螺母（11）与保护套管（1）安装部（3）连接的压紧螺母（11），压紧垫片(10)位于压紧螺母（11）和保护套管（1）的安装部（3）之间，用于将铠装热电偶(2)的热接点与保护套管（1）充分接触，同时密封保护套管（1）。

9.根据权利要求8所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述压紧垫片(10)采用镍垫片。

10.根据权利要求8所述的测温铠装热电偶装置，其特征在于：所述安装部（1-1）由沿保护套管（1）外圆周设置的连接凸台和沿轴向延伸的延伸部构成，所述延伸部设有外螺纹，内设有弹簧安装空腔，所述弹簧安装空腔的内径大于支撑管（5）的外径；所述支撑管（5）上套设有定位卡套(8)和弹簧(9)，所述定位卡套(8)固定在支撑管（5）上，定位卡套(8)和弹簧(9)位于安装部（3）的弹簧安装空腔内，弹簧(9)一端抵在定位卡套(8)上，另一端抵在压紧垫片(10)上。