CN87209272U - 差动热电偶串液位传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于检测液位的传感器，其特征在于各热电偶接点均封装在不锈钢管中，插入待测工质中即可由热电势直接输出代表液位的二进制数码电信号，分辨率高，抗干扰能力强、监测范围宽，不受环境条件、工质温度、压力波动的影响，便于远距离传输信号于多处带终端显示，可直接与自控系统和计算机适配。适用于电站锅炉、工业锅炉和原子能锅炉，以及其他需测控液位的场合。

Description

差动热电偶串液位传感器
本实用新型属于检测液位（包括水位）的传感器。
三里岛核电站事故后，日文期刊1985年5月号《计装》于（原子锅炉用差动热电偶串水位计）一文中作为新技术介绍的BICOTH水位计，其特征是在长圆柱形金属外壳中封装了数只长度不同的铠装热电偶串和加热元件。其各只热电偶串都是由一支单质（指热电偶丝的材质不变）臂和一支串接（指由异质热电偶丝串接）臂构成，用氧化镁粉为绝缘填充物，封装在直径极细的金属管中。
该水位计（其实质仅系一传感器）插入水中后，在壳内发热元件向外进行热传导的条件下，因汽、液两相传热性能的差异使得热电偶串中在液面上下的接点处于不同的温度水平。如界面上下二接点间的热电偶丝与单质臂的材质相同，无热电势输出，即输出为0。如上述二者的材质相异，则有热电势输出，即输出为1。故当液面变动时，该传感器能输出于液位相对应的二进制数码电信号。
该发明虽然与常见的玻璃板式，电接点式，集族热电偶式等水位计相比，具有能适应严酷的工作条件，能防爆、防漏、不受被测工质压力，温度和环境条件变化的影响，工作可靠，使用寿命长，内装n只热电偶串就可反映（2n－1）个液位，引出线数目少，抗干扰能力强，适用于工业环境，利于远距离传输二进制数码电信号，带多处终端显示，极易与自控系统和计算机适配等优点，但该BICOTH水位计存在以下几条缺点：①信号对液位变化的响应时滞很大，不能满足液位变化较快时的监控要求②制造难度大，成本高，尤以其中细径铠装热电偶串的制造难度为最。③串接臂中各接点间的节距难以制造得与设定的节距相符，还有工艺累积误差等问题，故工艺难度极大，成品合格率低。④热电偶串各节点系对接而成，又采用直线方式布置，故适应应力和热工况等变动的能力小，在制作和运行过程中易发生断裂等故障，使整个传感器失效，报废率高，实际使用寿命难于保证。因上述种种缺点，极大地限制了其使用范围，原文尚只期望用于少数尖端领域，如原子能锅炉中，不能用于一般锅炉和其他需要监测液位的场合。
本实用新型的目的在于提供响应速度高、结构简单、成本低廉、便于批量生产，使用可靠、寿命长、能广泛用于电站锅炉、工业锅炉和其他需要监测液位的某些场合下所使用的差动热电偶串液位传感器。
本实用新型的主要特征（参见图1）是：①热电偶串由带绝缘保护的热电偶臂（1）构成，不再铠装。②各热电偶串共用一支单质臂。③热电偶串上各接点（2）间的热电偶丝均处不受力的松弛态。④热电偶串上各接点均嵌装在径向导热环（3）（详见图2）外圆上的槽缝（8）中。⑤径向导热环（3）由良导热体构成，连接在金属外壳（4）与内套（5）之间，若取消内套则直接与发热源（6）相连。⑥径向导热环间夹置有由高强度热绝缘材料构成的轴向绝热环（7）（详见图3），其外圆与外壳（4）相连，其内圆不与其他元件相接。⑦径向导热环和轴向绝热环均可为整体性单件，也可由多片叠置而成。⑧径向导热环和轴向绝热环上均开有数目与所需热电偶串只数相适应的走线用的凹槽或孔。⑨内套管（5）中套有可以更换的发热元件（6），如铠装电热元件等。⑩加热源为电热时，采用可调的低压供电方式。
本实用新型与BICOTH水位计相比的优点是：1.大大降低了热电偶串的制作难度和成本，使此原理先进的液位感测系统得以扩大其应用范围，普及到除原子锅炉之外的电站锅炉、工业锅炉和其他需要监控液位的某些领域中去。2.传感器本体中的接线和外接引出线数目又几乎减少一半，成本进一步降低，布线简易。3.制作简易，使用时适应热工况等变动的能力强，热电偶丝不会断裂、使用寿命长。4.热电偶串中各接点由原对接改为并接或绞接后施焊，连接牢靠、工作可靠性大。5.接点间的设定间距可由调整导热环和绝热环的厚度来保证，工艺无困难、成本下降、成品质量上升。6.在同等工作条件下本实用新型的信号幅值增高，响应时滞大大减小，灵敏可靠。7.可在确保质量的前提下，利用模具等工艺手段进行低成本、高产量的工业规模生产。8.相对寿命较短的发热元件更换方便，提高了整个系统运行的可靠性和连续性，且降低了维护费用。9.可杜绝人员触电事故，可在确保液位信号幅度足够的前提下，运行的能耗最低，并延长发热元件的使用寿命。
附图说明：
图1：本实用新型结构特征图
图2：本实用新型的径向导热环
图3：本实用新型的纵向绝热环
图4：本实用新型的装配位置示意图
注：9－本实用新型        10－大容器        11－连通器
实现本实用新型的方式：对现有设备（如锅炉等），最好采用图中的B方式，因为这样不会影响原设备的正常运行，而且传感器本身可制作得较短。在制造方面，最好采用模具，成本低，易形成批量生产能力。最后建议在重要的设备中分处装设本实用新型两套，以保绝对可靠。

Claims (3)

1、一种液位传感器，由外壳(4)、四周有绝保护的热电偶串(1)、发热源(6)构成，其特征在于外壳(4)与发热源(6)之间装有若干径向导热环(3)，而每两径向导热环之间均装有轴向绝热环(7)，各热电偶串共用一支单质臂，热电偶串上各接点(2)均嵌装在径向导热环(3)外圆的槽缝(8)中。
2、如权利要求1所述的热电偶串，其特征在于受到绝缘保护的热电偶串中的各接点各自被夹置在外壳（4）与径向导热环（3）之间，而接点间的各段热电偶丝均处不受力的松弛状态。
3、如权利要求1和2所述的热电偶串，其特征在于不论使用热电偶串只数的多寡，均可共用一支单质臂。
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