CN207703368U - 一种能够快速响应的管道表面温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够快速响应的管道表面温度测量装置，包括集热块、真空隔离罩和温度传感器，集热块放置在待检测的管道的外壁上，集热块与管道接触的一侧与管道外壁贴合，集热块与传感器接触的另一侧开长方形槽，温度传感器的检测部的横截面为与长方形槽相配合的方形结构，真空隔离罩位于绝热材料与温度传感器的检测部之间。本实用新型通过集热块的新型设计以及传感器的截面结构的改变，消除了传感器与集热块的“线接触”和存在空气间隙的缺点，通过面接触极大地提高了温度传感器的响应速度。

Description

一种能够快速响应的管道表面温度测量装置

技术领域

本实用新型属于管道表面温度测量设备领域，尤其是涉及一种能够快速响应的管道表面温度测量装置。

背景技术

随着现代企业对工业设备精细化管理水平的提高，一些老旧设备由于当初设计的不完善在设备连接管道的进出口没有安装温度传感器导致无法监控设备的运行状态；还有一些高温高压设备的进出口管道由于不能安装插入管道内的温度传感器以避免泄漏的发生和管道内流通阻力的增加。因此，就需要在设备的进出口管道上安装表面温度传感器。

温度测量的最大难点在于快速响应。快速响应通俗地说就是当管道表面温度在某一时刻变化的时候温度传感器能够快速地捕捉这一变化并准确地测量出这一时刻的温度值。温度传感器的准确性是指温度传感器在某一时刻输出的温度测量值与此刻管道表面实际温度之间的误差，误差越小说明温度传感器的准确性越高，也就是实时性好。因此快速响应是温度传感器准确性好的最重要的前提。

以往管道表面温度传感器测量装置由温度传感器、集热块及绝缘层构成，温度传感器插入到集热块的导热管中，由于温度传感器是圆柱形，因此与导热管的内壁仅形成“线接触”。集热块的作用是尽快收集管道表面温度并传到给温度传感器，因此集热块的垫板做成弧形以便于管道紧密贴合。导热管的内径也尽可能接近传感器的外径，但仍需留有一定的间隙，否则温度传感器插不进去。绝热层的作用是防止管道表面温度的散失带来温度测量的误差。

但以往的这种结构有其明显的缺陷：

第一，管道外壁温度只能通过集热块的弧形垫板传递给导热管，导热管再传递给温度传感器。传感器与导热管内壁仅为线接触，导致传感器与导管内壁间存在空气层，由于空气热阻大导热性能差，因此这种结构的集热块不能将变化的温度及时传递给温度传感器，其实时测量效果很差，不能达到快速响应的测量效果。

第二，由于集热块与绝热层直接接触，导致集热块上的温度被大量传递给了周围的绝热层，必然导致集热块的实际作用下降，也客观地延长了温度传感器的响应时间，导致温度传感器不能实时地反映管道表面的真实温度。

因此，迫切需要一种快速响应且准确测量管道表面温度的表面温度测量装置。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种一种能够快速响应的管道表面温度测量装置，以解决上述问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种能够快速响应的管道表面温度测量装置，包括集热块、真空隔离罩和温度传感器，集热块放置在待检测的管道的外壁上，集热块与管道接触的一侧与管道外壁贴合，集热块与传感器接触的另一侧开长方形槽，温度传感器的检测部的横截面为与长方形槽相配合的方形结构，真空隔离罩位于绝热材料与温度传感器的检测部之间。

进一步的，温度传感器的检测部的检测面与长方形槽的槽底紧密接触，形成面接触。

进一步的，长方形槽的长度大于10倍的温度传感器检测部的横截面的边长。

进一步的，真空隔离罩的真空度为99.8％。

进一步的，真空隔离罩覆盖集热块，真空隔离罩覆压在温度传感器上表面且将集热块包覆起来。

进一步的，温度传感器的连接结构包括温度传感器穿过的第一短管、活接头、第二短管和接线盒，接线盒位于第一短管的上方，第一短管的下端通过活接头与第二短管的上端连接，第二短管的下部穿过绝热材料伸入到真空区一侧的真空隔离罩内。

进一步的，温度传感器的防水结构包括锁紧螺母、橡胶垫片和压紧盖，压紧盖压在绝缘材料的包裹物上，同时将橡胶垫片覆盖在压紧盖上，并通过锁紧螺母锁紧在第二短管上。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种能够快速响应的管道表面温度测量装置具有以下优势：

(1)本实用新型通过集热块的新型设计以及传感器的截面结构的改变，消除了传感器与集热块的“线接触”和存在空气间隙的缺点，通过面接触极大地提高了温度传感器的响应速度；

(2)本实用新型通过增加真空隔离罩阻断了温度散热通道，消除了绝热介质的吸热影响，从而提高了提高了温度传感器的响应速度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的集热块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的真空隔离罩处的纵向剖视图；

图4为本实用新型实施例所述的温度传感器的结构示意图。

附图标记说明：

1、温度传感器；2、第一短管；3、活接头；4、第二短管；5、锁紧螺母；6、橡胶垫片；7、压紧盖；8、真空隔离罩；9、集热块；901、长方形槽；10、绝热材料；11、接线盒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至4所示，一种能够快速响应的管道表面温度测量装置，包括集热块9、真空隔离罩8和检测部的横截面为方形结构的温度传感器1。集热块9放置在待检测的管道的外壁上，集热块9与管道接触的一侧根据管道的外表面的曲率半径设计成弧形结构，使之与管道表面紧密贴合，集热块9与温度传感器1接触的另一侧开长方形槽901，使温度传感器1能放入其中，并且温度传感器1的底面(受热面)与槽底紧密接触，形成面接触。长方形槽901沿着管道的轴线方向延伸。

长方形槽901的长度达到温度传感器1的横截面的截面边长的10倍以上，避免温度传感器1仅局部受热导致热量向低温段扩散，而影响快速响应。

温度传感器1的截面形状只有在多边型结构的状态下方可与集热块9的受热面紧密接触，而正方形截面是最容易实现的多边形结构，可通过正方形模具将圆形截面的温度传感器1挤压成正方形截面。

真空隔离罩8位于绝热材料10与温度传感器1之间。真空隔离罩8可通过不锈钢板焊接而成，通过100:1的抽真空装置将真空隔离罩8内在常温下抽真空，使其真空度达到99％(绝对压力为1KPa)，然后将真空隔离罩8放置在1200℃的加热容器中加热，使真空隔离罩8内残存的气体自然膨胀，然后封堵焊接，此时真空隔离罩8内的气体压力在常温下仅为绝对压力1/5KPa,相当于常温状态下隔离罩内99.8％的空气被抽出，几乎接近真空状态。真空隔离罩8覆盖集热块9，此时，真空隔离罩8覆压在温度传感器1上表面将集热块9包覆起来阻断了热量的传导通道使之不再散发，极大地降低了周围绝热材料10对集热块9和温度传感器1的影响，有效地提高了温度传感器1的响应速度，降低了响应时间。

真空隔离罩8与集热块9之间采用穿孔螺栓固定连接，同时将温度传感器1紧紧地挤压在真空隔离罩8与集热块9之间，使温度传感器1的受热更快。

温度传感器1的连接结构包括第一短管2、活接头3、第二短管4和接线盒11，温度传感器1依次穿过接线盒11、第一短管2、活接头3和第二短管4。接线盒11位于第一短管2的上方，第一短管2的下端通过活接头3与第二短管4的上端连接，第二短管4的下部穿过绝热材料10伸入到真空区一侧的真空隔离罩8内，通过活接头3可以方便地调整接线盒11的电缆出线口方位，便于现场的电缆布线。

温度传感器1的防水结构包括锁紧螺母5、橡胶垫片6和压紧盖7。当绝缘材料包覆在温度传感器1外面后在遇到下雨和喷淋的时候，水可能会沿着连接结构进入绝缘材料，此时会影响到温度测量的正常工作，因此在绝缘材料外的包裹物上要安装防水组件结构。安装时将压紧盖7压在包裹物上，同时将橡胶垫片6覆盖在压紧盖7上，并通过锁紧螺母5锁紧在第二短管4上，以达到防水的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

1.构建管道表面温度测量装置的新型集热块9：集热块9是管道表面与温度传感器1间一个重要的温度传递媒介，以往的结构中导热管与温度传感器1间的“线接触”是其存在缺陷的主因，因此本实用新型将集热块9与温度传感器1之间的接触方式改为面接触，以消除温度传感器1与集热块9之间空气传热间隙的影响。

2.构建温度传感器1可实现面接触的截面构型：通常温度传感器1的截面成圆形，但圆形与任何形状的物体表面接触时，其接触方式都成“线接触”，因此必须通过构建新型的截面结构，方能实现避免线接触的方式。本实用新型将温度传感器1的截面结构设计成方形结构。

3.构建集热块9与绝热材料10之间的隔离罩：以往集中在集热块9表面的热量散失是由于集热块9被包裹在绝热材料10中，绝热材料10对热量的吸收是导致集热块9必须经过很长的时间才能积蓄与管道表面温度接近的能量的主因，从而导致响应时间很长，因此将集热块9与周围绝热材料10隔离开将是解决热量散失的良好方案。热量散失主要是通过热传导实现的，可采用内部真空的真空隔离罩8将集热块9与绝热材料10隔离开以实现隔绝传热通道的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：包括集热块(9)、真空隔离罩(8)和温度传感器(1)，集热块(9)放置在待检测的管道的外壁上，集热块(9)与管道接触的一侧与管道外壁贴合，集热块(9)与温度传感器(1)接触的另一侧开长方形槽(901)，温度传感器(1)的检测部的横截面为与长方形槽(901)相配合的方形结构，真空隔离罩(8)位于绝热材料(10)与温度传感器(1)的检测部之间。

2.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：温度传感器(1)的检测部的检测面与长方形槽(901)的槽底紧密接触，形成面接触。

3.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：长方形槽(901)的长度大于10倍的温度传感器(1)检测部的横截面的边长。

4.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：真空隔离罩(8)的真空度为99.8％。

5.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：真空隔离罩(8)覆盖集热块(9)，真空隔离罩(8)覆压在温度传感器(1)上表面且将集热块(9)包覆起来。

6.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：温度传感器(1)的连接结构包括温度传感器(1)穿过的第一短管(2)、活接头(3)、第二短管(4)和接线盒(11)，接线盒(11)位于第一短管(2)的上方，第一短管(2)的下端通过活接头(3)与第二短管(4)的上端连接，第二短管(4)的下部穿过绝热材料(10)伸入到真空区一侧的真空隔离罩(8)内。

7.根据权利要求1所述的能够快速响应的管道表面温度测量装置，其特征在于：温度传感器(1)的防水结构包括锁紧螺母(5)、橡胶垫片(6)和压紧盖(7)，压紧盖(7)压在绝缘材料的包裹物上，同时将橡胶垫片(6)覆盖在压紧盖(7)上，并通过锁紧螺母(5)锁紧在第二短管(4)上。