CN221006600U - 一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器，包括管套，管套轴向设置有穿透孔，管套穿透孔中定位有传感器组件，传感器组件包括温度探杆，温度探杆同心于管套与管套连接固定，温度探杆包括外侧的直钢管，直钢管内固定有保护套管，保护套管中设置有热电偶，在保护套管中通过填充耐热绝缘粉将热电偶定位固定，在直钢管前端通过螺纹旋进并焊接感温探头，感温探头在螺纹连接端设置有沉孔，保护套管一端带着热电偶插入沉孔，在直钢管尾端的螺纹内孔中螺纹连接有支撑环，所述保护套管另一端从支撑环内孔穿出并焊接在一起，在管套的尾端口设置有热电偶测量线引出端子，保护套管另一端露出的热电偶测量线连接至热电偶测量线引出端子。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器。
背景技术
医药、化工、储罐等行业的管道流体的温度测量通常是在高温高压环境下进行的，传统的热电阻温度传感器无法满足快速测温的现场需求。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器，采用热电偶测温元件，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；热响应时间快。并且热电偶是一种无源传感器，测量时不需要外加电源，适用于高温高压环境，抗外界干扰能力强。热电偶的测温范围宽，从-40至1600℃均可实现连续测量，性能稳定。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器，包括管套，管套轴向设置有穿透孔，管套穿透孔中定位有传感器组件，管套用于插入被测流体管路与被测流体管路焊接固定，所述传感器组件包括温度探杆，温度探杆同心于管套与管套连接固定，温度探杆包括外侧的直钢管，直钢管内固定有保护套管，保护套管中设置有热电偶，在保护套管中通过填充耐热绝缘粉将热电偶定位固定，在直钢管前端通过螺纹连接有感温探头，感温探头在螺纹连接端设置有沉孔，保护套管一端带着热电偶插入沉孔，在直钢管尾端的螺纹内孔中螺纹连接有支撑环，支撑环用于支撑保护套管，所述保护套管另一端从支撑环内孔穿出，在管套的尾端口设置有热电偶测量线引出端子，保护套管另一端露出的热电偶测量线连接至热电偶测量线引出端子。
方案进一步是：所述热电偶是三线K型热电偶，所述耐热绝缘粉是氧化镁粉。
方案进一步是：所述感温探头前端环绕沉孔设置有环流凹槽内腔，凹槽内腔与所述感温探头侧壁之间设置有多个镂空孔洞，插入沉孔的所述保护套管一端中的热电偶与环流凹槽内腔相邻。
方案进一步是：所述环流凹槽内腔与沉孔之间的壁厚是1.5mm厚的薄壁。
方案进一步是：所述管套穿透孔是带有台阶的“T”型穿透孔，台阶至管套尾端口内壁设有螺纹，所述温度探杆的直钢管尾端侧焊接设置探杆法兰环，温度探杆从套管尾端插入穿透孔，探杆法兰环顶在所述管套穿透孔台阶上，一个顶压环从管套尾端口旋入顶在探杆法兰上将温度探杆定位固定在管套中，在探杆法兰环与管套穿透孔台阶之间设置有耐高温密封垫。
方案进一步是：所述耐高温密封垫是可承受72Mpa压力的石墨垫片。
方案进一步是：顶在探杆法兰上的所述顶压环尾端露出管套尾端口，在露出管套尾端口的所述顶压环尾端旋入设置有防松帽，所述热电偶测量线引出端子设置在防松帽上。
方案进一步是：在直钢管尾端螺纹内孔中螺纹连接的支撑环外侧还旋入有带压帽的“T”型套管密封压环，“T”型套管密封压环的压帽压在直钢管尾端端面上。
方案进一步是：所述保护套管与直钢管之间空隙填充耐热陶瓷胶密封。
方案进一步是：所述管套是管套轴线与被测流体管路的流体流动来向呈60度夹角焊接固定在流体管路上。
本实用新型的有益效果是：采用热电偶测温元件，热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；热响应时间快。并且热电偶是一种无源传感器，测量时不需要外加电源，适用于高温高压环境，抗外界干扰能力强。热电偶的测温范围宽，从-40至1600℃均可实现连续测量，性能稳定。
本实用新型特殊设计的薄壁感温探头配合具有快速响应能力的K型热电偶，响应快速，并且其薄壁环腔结构有足够的强度满足现场的高温高压冲击。温度探杆的自锁防爆机构更是保障了温度传感器在极端环境下操作的安全性。高温高压环境下的实现快速测量的温度传感器的耐高温结构设计，在高温高压环境下依旧可以保证安全密封无泄漏。
下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型与被测流体管路连接固定示意图
图3是本实用新型温度探杆结构示意图；
图4是本实用新型感温探头结构示意图。
具体实施方式
一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器，要求温度传感器要适用工作压力≤25Mpa，流体温度0～350℃，要求温度传感器快速响应时间τ0.5≤5S，温度测量精度±0.5℃，如图1至图4所示，所述实现快速测量的温度传感器包括管套1，管套1轴向设置有穿透孔，管套穿透孔中定位有传感器组件，管套1用于插入被测流体管路2与被测流体管路焊接固定，并且，所述管套是管套轴线3与被测流体管路2的流体流动来向A呈60度夹角焊接固定在流体管路上，此安装形式可以减轻被测液流对温度探杆的冲击。所述传感器组件包括温度探杆3和探杆法兰环309，温度探杆3同心于管套1，并在管套1内、通过压住探杆法兰环309连接固定，温度探杆3包括外侧的直钢管301，直钢管内固定有保护套管302，保护套管302中设置有热电偶303，所述热电偶303是三线K型热电偶，热电偶带有热电偶测量线304，在保护套管302中通过填充耐热绝缘粉将热电偶303及带着的测量线304定位固定，保护套管302一端带着热电偶303。本实施例所述耐热绝缘粉使用的是氧化镁粉，在直钢管301前端通过螺纹连接有感温探头305，感温探头305在螺纹连接端设置有沉孔306（盲孔），支撑环307是焊接在保护套管302前端指定位置，用于支撑保护套管302。在直钢管301尾端的螺纹内孔中螺纹连接支撑环307，通过旋转支撑环307，将保护套管302一端作为顶端带着热电偶303插入感温探头305的沉孔306，所述保护套管302另一端从支撑环307内孔穿出，为了封闭保护套管302与直钢管301之间的通路，在直钢管301尾端螺纹内孔中螺纹连接的支撑环307外侧还旋入有带压帽的“T”型套管密封压环308，“T”型套管密封压环的压帽308-1压在直钢管301尾端端面上，并且，同时“T”型套管密封压环下端面压在支撑环307的端面固定，形成防内爆自锁紧结构；在管套的尾端口设置有热电偶测量线引出端子4，保护套管另一端露出的热电偶测量线304连接至热电偶测量线引出端子4；所述温度探杆3的直钢管301尾端侧焊接设置有探杆法兰环309，探杆法兰环309用于在管套1中定位固定温度探杆3。
其中：所述感温探头305前端环绕沉孔306的延伸孔306-1设置有环流凹槽内腔310，延伸孔306-1的直径为3mm小于沉孔直径，但视其是沉孔的一部分，热电偶303置于延伸孔306-1中，小直径的目的是在不改变感温探头305外侧尺寸的状态下将凹槽内腔310与沉孔之间的壁厚变薄形成薄壁进而提高温度传递的速度，为了提高与流动气体的接触速度，所述凹槽内腔310与所述感温探头305侧壁之间设置有多个直径为2mm的镂空孔洞311加速热流循环，插入沉孔的所述保护套管一端中的热电偶与环流凹槽内腔刚好隔着薄壁相邻。其中：所述环流凹槽内腔与沉孔之间的壁厚是1.5mm厚的薄壁。并且，直钢管301中的支撑环307和“T”型套管密封压环308形成互锁防内爆机构，避免高压高温液流冲破感温探头305薄壁造成危害。
实施例中：所述保护套管302与直钢管301之间空隙填充耐热陶瓷胶密封，其作用是防止处于被测流体管路2中心位置的感温探头305，在高温高压液流冲击腐蚀下，其薄壁中心孔爆裂产生的高压冲击波从内部破坏传感器密封，喷溅到温度传感器壳体外面。
实施例中：如图1所示，所述管套1穿透孔是带有台阶102的“T”型穿透孔，台阶至管套尾端口内壁设有螺纹，所述温度探杆3的直钢管301尾端侧焊接设置有探杆法兰环309，温度探杆3从套管1的尾端插入穿透孔，探杆法兰环309顶在所述管套穿透孔台阶102上，一个顶压环5从管套1的尾端口旋入顶在探杆法兰309上将温度探杆3定位固定在管套1中，在探杆法兰环与管套穿透孔台阶之间设置有耐高温密封垫6。所述耐高温密封垫6使用的是可承受72Mpa压力的石墨垫片。
实施例中：顶在探杆法兰309上的所述顶压环5尾端露出管套1尾端口，在露出管套尾端口的所述顶压环5尾端旋入设置有防松帽7，所述热电偶测量线引出端子4设置在防松帽7上，所述热电偶测量线引出端子4采用的是玻璃烧结航插座。
本实施例温度传感器满足整体测温±0.5℃要求。特殊设计的薄壁感温探头配合快速响应能力的K型热电偶（12），快速响应可以达到τ0.5≤5S，并且其薄壁环腔结构有足够的强度满足现场的高温高压冲击。温度探杆的自锁防爆机构更是保障了温度传感器在极端环境下操作的安全性。高温高压环境下的实现快速测量的温度传感器的耐高温结构设计，在高温高压环境下依旧可以保证安全密封无泄漏。
Claims (10)
1.一种高温高压环境下实现快速测量的温度传感器，包括管套，管套轴向设置有穿透孔，管套穿透孔中定位有传感器组件，管套用于插入被测流体管路与被测流体管路焊接固定，其特征在于，所述传感器组件包括温度探杆，温度探杆同心于管套与管套连接固定，温度探杆包括外侧的直钢管，直钢管内固定有保护套管，保护套管中设置有热电偶，在保护套管中通过填充耐热绝缘粉将热电偶定位固定，在直钢管前端通过螺纹连接有感温探头，感温探头在螺纹连接端设置有沉孔，保护套管一端带着热电偶插入沉孔，在直钢管尾端的螺纹内孔中螺纹连接有支撑环，支撑环用于支撑保护套管，所述保护套管另一端从支撑环内孔穿出，在管套的尾端口设置有热电偶测量线引出端子，保护套管另一端露出的热电偶测量线连接至热电偶测量线引出端子。
2.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述热电偶是三线K型热电偶，所述耐热绝缘粉是氧化镁粉。
3.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述感温探头环绕沉孔设置有环流凹槽内腔，凹槽内腔与所述感温探头侧壁之间设置有多个镂空孔洞，插入沉孔的所述保护套管一端中的热电偶与环流凹槽内腔相邻。
4.根据权利要求3所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述环流凹槽内腔与沉孔之间的壁厚是1.5mm厚的薄壁。
5.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述管套穿透孔是带有台阶的“T”型穿透孔，台阶至管套尾端口内壁设有螺纹，所述温度探杆的直钢管尾端侧焊接设置探杆法兰环，温度探杆从套管尾端插入穿透孔，探杆法兰环顶在所述管套穿透孔台阶上，一个顶压环从管套尾端口旋入顶在探杆法兰上将温度探杆定位固定在管套中，在探杆法兰环与管套穿透孔台阶之间设置有耐高温密封垫。
6.根据权利要求5所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述耐高温密封垫是可承受72Mpa压力的石墨垫片。
7.根据权利要求5所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，顶在探杆法兰上的所述顶压环尾端露出管套尾端口，在露出管套尾端口的所述顶压环尾端旋入设置有防松帽，所述热电偶测量线引出端子设置在防松帽上。
8.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，在直钢管尾端螺纹内孔中螺纹连接的支撑环外侧还旋入有带压帽的“T”型套管密封压环，“T”型套管密封压环的压帽压在直钢管尾端端面上。
9.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述保护套管与直钢管之间空隙填充耐热陶瓷胶密封。
10.根据权利要求1所述的实现快速测量的温度传感器，其特征在于，所述管套是管套轴线与被测流体管路的流体流动来向呈60度夹角焊接固定在流体管路上。
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