KR101536149B1 - 파이프의 내부 표면 온도를 측정하는 방법 및 그 연관된 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앞뒤축(fore-and-aft axis)(XX')의 파이프 내부 표면 온도를 측정하는 방법에 관한 것으로 아래와 같은 과정들이 수행된다: a) 적어도 하나의 온도 감응성 요소가 프로브로부터 상기 축 (XX')을 기준으로 방사상방향으로 이격 이동된다. 이에 따라 온도 감응성 요소(들)은 파이프의 내부 표면과 접촉하게 된다; 및 b) 그 프로브의 감응성 요소(들)과 내부 표면 사이에 가해진 접촉력은 상기 표면 상 어느 지점에서나 일정량의 값에 이를 때까지 증가되고 상기 접촉력은 온도 측정을 위한 상기 내부 표면(S)의 어느 지점에나 일정(constant)하고 재생가능(reproducible)하다. 본 발명은 또한 연관된 장치에 관한 것이다.

Description

파이프의 내부 표면 온도를 측정하는 방법 및 그 연관된 장치 {Method of Measuring the Internal Surface Temperature of a Pipe and Associated Device}

본 발명은 파이프의 내부 표면 온도를 측정하는 신규 방법 및 그 연관된 장치에 관한 것이다.

이러한 신규 방법은 감응성 요소들과 상기 표면 사이 접촉 압력(contact pressure)을 제어하여 파이프의 내부 표면 상 온도 측정을 가능케 한다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법에 따른 예상되는 경우(envisaged cases)에 따라서 만약 본 발명에 따른 프로브가 이동되는 경우, 공간에 있어서 분할된(discretised) 온도장(temperature field)을(비유동적 시험인 경우(case of a stationary test)), 또는 본 발명에 따른 프로브에 존재하는 여러 감응성 구역(sensitive area)에 해당하는 여러 지점의 온도의 동적(kinetic) 변화를 액세스할 수 있다.

파이프 내부 표면 상의 온도장을 취득하는 것은 실험적 열수력학 연구(experimental thermo-hydraulic studies)에 있어서 중요한 정보가 된다. 이에 대한 정밀한 지식은 교환 계수(exchange coefficient)의 정제된 추정, 상변화 영역(regions of change of phase)(응축, 증발 등)의 감지, 및 변화되거나 수정된 열전도 영역의 위치 확정으로 이끈다. 한편, 피압매체(confined medium) 내 표면, 예를 들어 파이프의 내부 표면 온도 측정을 하는 것은 특히 어렵고 실험자는 종종 부분적이고 정해진 정보(set information)에 국한된다.

현재 온도 정보는 스프링을 사용하여 파이프 내부 벽에 피닝시킨(pinned against) 열전대(thermocouple)들을 구비한 프로브를 옮기는 수단에 의해 얻어진다. 따라서, 그 가해진 힘은 측정 지점에 따라 달라진다.

"제5회 원자력 공학 ICONE5 국제 컨퍼런스(5th International Conference on Nuclear Engineering ICONE5)"에서 2428번으로 발행된 "CANDU 연료 시뮬레이터로에서 수행된 열전달 연구(Heat Transfer Studies With Candu Fuels Simulators)"라는 제목의 출판에는 온도 감응성 요소들을 포함하는, 인코넬®(Inconel®)로 만들어지고 클래딩 형태를 갖춘 프로브가 알려져 있다. 이러한 감응성 요소들이 고유하게 가지고 있는 유연성은 그 감응성 요소들이 스프링과 같은 역할을 하고 이에 각각 파이프 내부 표면과 접촉되어 목표한 온도측정을 할 수 있도록 한다. 한편, 이러한 프로브는 감응성 요소들이 고유하게 가지고 있는 유연성에 유일하게 의지하기 때문에 감응성 요소들과 파이프 내부 표면 사이 접촉력을 제어하는 것이 불가능하다.

따라서 본 발명은 측정 표면 전체에 걸쳐 접촉 저항력 차이로 인한 부정확도를 감소시키고 표준화하는 것을 목표로 삼고 있다.

본 발명의 다른 목표는 측정에 사용되기 위한 프로브의 감응성 요소(들)을 동일한 파이프 내에서 이동시키는 동안 접촉 구역의 마모를 줄이고 또한, 이에 프로브의 수명을 늘리는 것이다.

따라서, 본 발명은 앞뒤축(fore-and-aft axis)(XX')을 갖은 파이프 내부 표면 온도를 측정하는 방법에 관한 것으로 아래와 같은 과정들이 수행된다.

a) 적어도 하나의 온도 감응성 요소는 상기 축 (XX')을 기준으로 방사상방향으로 프로브로부터 멀어지는 방향으로 이동된다. 이에 따라 온도 감응성 요소(들)은 파이프의 내부 표면과 접촉하게 된다.

b) 상기 프로브의 감응성 요소(들)과 내부 표면 사이에 가해진 접촉력은 상기 표면 상 어느 지점에서나 일정량의 값에 이를 때까지 증가되고 상기 접촉력은 온도 측정을 위한 상기 내부 표면(S)의 어느 지점에나 일정(constant)하고 재생가능(reproducible)하다.

본 명세서 그리고 본 발명의 범위내에서 프로브의 "온도 감응성 요소(들)"은 접촉을 통해 온도(전기 저항, 기전력(electromotive force))에 따라 변하는 속성을 가진 재료로 구성된 프로브의 부분(들)을 의미한다.

이에, 백금 저항 온도계(platinum resistance thermometer), 반도체 재료로 만들어진 서미스터, 열전대(thermocouple), 등의 부분(들)이 포함될 수 있다.

본 발명에 따르면, 하나의(여러) 축소된 온도계(들)은 측정될 표면으로 옮겨진다. 이러한 온도계(들)(열전대(들), 백금 저항 온도계(들), 서미스터(들))은 프로브와 결합되고 직접적으로 또는 접촉력을 제어하는 동안, 그리고 이에 따라 열접촉 저항(thermal contact resistance)을 제어하는 동안, 열적 관성(thermal inertia)이 제한된 특정 접촉 요소에 의해 파이프의 내부 표면에 접속된다. 이러한 접촉 요소를 제조하기 위해 쓰이는 재료는 프로브의 안정화 시간(stabilization time)을 감소시키기 위해 가능한 한 높은 열전도율(thermal conductivity)을 가져야한다. 전위(electrical potential) 아래 사용되는 프로브들의 경우 재료는 더욱이 전기 전열적이여야 한다. 바람직하게는 다이아몬드가 될 수 있다. 또한, 알루미늄 질화물(aluminum nitride) 또는 보론 질화물(boron nitride)가 될 수 있다.

이러한 특정 장치의 이동이 가능함으로 더 완성된 및/또는 더 나은 위치 정보(localized information)의 캡쳐가 가능하다. 접촉력의 제어는 열접촉 저항의 감쇠(attenuation)를 초래하고 이에, 측정 부정확도 또한 감소된다. 상기 이동 시, 측정되는 파이프와의 접촉이 없게 하는 것은 파이프와 접촉 요소들과의 마찰로 인한 마모를 없애고 따라서 시간에 따른 열저항의 진화 및 측정 표면의 변화를 제한 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 감응성 요소(들)의 접촉 압력은 온도장이 측정되는 실린더에서 제어된다. 본 발명은 어떤 지름을 가진 파이프에서도 사용 가능하고, 프로브 프레임을 형성하는 재료를 선택함으로써 열전대, 백금 저항 프로브 또는 서미스터에 의한 측정이 가능한 어떠한 온도의 컨디션에도 측정 가능하다.

주된 이점은 한편으로는 접촉 저항의 표준화, 다른 한편으로는 마모(파이프 속 이동 단계들 동안 프로브와 벽 사이의 접촉이 제거되어서)의 감소에 의한 표면의 한 지점에서 다른 지점까지의 온도 측정의 재생 가능함에 관한 것이다.

바람직하게는 프로브가 파이프 내에서 이동 될 때, 파이프의 내부 표면에 감응성 요소에 의해 가해진 힘이 완화된다. 바람직하게는, 상기 가해진 힘의 완화는 프로브의 감응성 요소와 파이프의 내부 표면 사이 접촉이 없게 한다.

본 발명은 또한 앞뒤축(XX')의 파이프 내부 표면 온도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는:

- 상기 축과 평행하게 연장된 자유단을 구비한 적어도 하나의 온도 감응성 요소를 포함하는 프로브,

- 감응성 요소의 상기 자유단을 상기 축을 기준으로 방사상방향으로 이격 이동시키기 위한 수단들,

- 방사상방향으로 이격 이동된 감응성 요소(들)의 자유단에 지정된 힘을 가하기 위한 수단들을 포함하고 상기 접촉력은 온도 측정을 위한 내부 표면(S)의 어느 지점에나 일정하고 재생 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 장치는 복수의 서로 떨어져 있는 감응성 요소들을 포함하고 각각의 감응성 요소들은 상기 축과 평행한 자유단를 구비한다.

바람직하게는 상기 프로브는 중공체(hollow body)를 포함하고 상기 감응성 요소들은 플랙서블 금속 와이어의 형상으로 되어 있다. 각각의 이러한 요소들은 중공체 내에 고정된 한 단과 외부로 굽은 한 자유단을 가진다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 플렉서블 금속 와이어들을 이격 이동시키는 상기 수단들 및 상기 플렉서블 금속 와이어들의 상기 자유단에 지정된 힘을 가하는 수단들은,

- 상기 와이어들이 통과하는 피스톤을 형성하는 폭 L의 플레이트,

- 상기 피스톤 및 상기 중공체에 고정되어 가압 장치와 연통하도록 밀봉된 인클로저(sealed enclosure)를 형성하는 벨로우즈,

- 플렉서블 스플라인들을 포함하고 각각의 플렉서블 스플라인들의 한 단은 각각의 플랙서블 스플라인들이 거리 L만큼 서로 이격되도록 상기 중공체에 고정되고, 다른 한 단은 외부적으로 상기 와이어의 자유단과 일체이고 내부적으로는 정지부(stop)와 일체이다. 이에, 본 발명에 따르면 측정 단계를 수행하기 위해 가압 장치는 미리 정해진 압력까지 그 밀봉된 인클로저를 가압한다. 이러한 가압은 상기 벨로우즈에 고정된 상기 피스톤의 축방향 이동(axial displacement)를 초래하고, 이에 스프라인들과 그 와이어들의 자유단들이 정지부에 있어서 피스톤의 접합부에 상당하는 지점까지 수반되는 방사상방향으로 이격 이동 되는 것을 초래한다. 그리고는 상기 정지부와 상기 미리 정해진 압력에 이를 때까지 일체인 스플라인들 바깥 부분(exterior part)의 중계자를 통해 와이어들의 자유단들로 전달된 피스톤에 가해진 힘의 증가를 초래한다.

바람직하게는, 피스톤을 형성하는 플레이트와 정지부는 상보(相補)적으로 테이퍼된 형상들(complementary tapered shapes)이다.

다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 감응성 요소의 상기 자유단이 수용되는(lodged) 중공부분(hollowing)을 포함하는 카운터웨이트(counterweight)를 포함하고 카운터웨이트의 재료는 카운터웨이트와 외부 접촉한 파이프 부분과 상기 감응성 요소 사이 열적 연속성(thermal continuity)을 보장한다. 카운터웨이트의 재료는 상기 파이프 부분과 상기 감응성 요소 사이 전기 절연을 더 보장하는 것이 바람직하다.

본 발명은 직접적 줄 효과(direct joule effect)에 의해 원자로 연료봉들(nuclear fuel pencils)로부터 배출되는 파워를 시뮤레이션하는 실험적으로 설치된 파이프들의 내부 표면 온도를 측정하는 상기 서술된 장치의 사용에 관한 것이다. 이러한 실험적으로 설치된 파이프들, 예를 들어 인코넬®(Inconel®)로 만들어진 파이프들은 원자로 연료봉의 클래딩과 같은 동일한 규격적 특징들을 가지고 있다.

일반적으로, 본 발명 덕분에 엑세스 가능한 파이프 내부 표면 온도 측정의 모든 응용들이 가능할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파이프의 내부 표면 온도를 측정하는 방법 및 그 연관된 장치는 측정 표면 전체에 걸쳐 접촉 저항력 차이로 인한 부정확도를 줄이고 표준화하는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에 따르면, 측정에 사용되기 위한 프로브의 감응성 요소(들)을 동일한 파이프 내에서 이동시키는 동안 접촉 영역의 마모를 줄이고 또한, 이에 프로브의 수명을 늘리는 효과를 제공한다.

아래 도면들을 참조하는 상세한 설명을 통해 본 발명의 다른 특성들과 이점들이 더 명시된다.
- 도 1은 본 발명에 따른 온도 측정 장치 실시예의 프로브 부분의 종단면을 개략적으로 나타낸 도면,
- 도 2A 및 2B 각각은 본 발명에 따른 온도 측정 장치 실시예의 프로브 부분의 종단면을 도시하는 도면 및 투시도이다.

도 1은 수직자세로 있는 파이프(T)안에 진입하고 120도의 표준 원주각 피치(regular angular pitch)에 배치된 세 개의 감응성 요소들을 구비한 본 발명에 따른 프로브 S0의 종단면을 도시한다. 파이프(T)는 앞뒤축(XX')의 원자로 연료봉 시뮬레이터를 나타낸다. 이러한 원자로 연료봉 시뮬레이터는 발열하거나 발열하지 않을 수 있다.

프로브(S0)는 주로 중공체 1, 2, 3, 온도 감응성 요소들 8, 및 측정 헤드 4, 5, 6, 7, 9를 포함한다.

도시된 실시예에서 단열 및/또는 전기 전열 링(10)이 주어진다. 상기 절연 링(insulating ring)(10)은 파이프(T) 속으로 진입하거나 그 안에서 이동하는 동안 파이프(T)의 내부 표면(S)과 어떠한 접촉으로부터나 본체(1)를 보호한다. 상기 프로브(S0)는 또한 합선(short circuit) (만약 파이프(T)가 전위에 있는 경우)을 방지하고 파이프(T)에서 프로브(S0)까지의 열 누출을 제한하는 기능을 가진다.

도시된 실시예에서 프로브(S0)의 상기 중공체(1)는 두 부분으로 구성된다. 즉, 상기 중공체(1)는 주 본체(2) 및 상기 주 본체의 내부에 밀봉되도록 고정된 실린더 모양의 이차적인 본체(3)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 주 본체(2)는 아래와 같은 기능을 동시에 보장하는 파이프다.

- 도시 되지 않은 이동 장치(displacement device)에 의한 이동의 전달

- 하기 설명된 온도 감응성 요소들(8)의 리턴 가이드 하는 것(return guiding), 및

- 프로브 내 가압 볼륨의 생성.

도시된 바와 같이, 이차적 본체(3)는 주 본체(2)의 내부에 밀봉되도록 고정된 실린더이다. 상기 이차적 본체 (3)는 아래와 같은 기능을 동시에 보장한다.

- 하기 설명된 피닝 스플라인들 (pinning splines)(5)을 고정하기위해 프로브(S0)의 주 본체(2) 사이즈를 줄이는 것

- 하기 설명된 접촉 카운터웨이트(7)를 배치하기 위한 충분한 공간을 크리어링하는 것, 및

- 하기 설명된 써포팅 벨로우즈(supporting bellows)의 상기 밀봉된 고정을 위한 참조면을 놓는 것(putting in place).

중공체(1)의 하부는 하기 설명된 측정 헤드 4, 5, 6, 7, 9와 연결되고 상부는 도시되지 않은 가압장치와 연결된다.

측정 헤드를 형성하는 부분은 먼저 포지셔닝 크라운(positioning crown)(4)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 크라운은 이차적 본체(3)를 중심으로 고정된 실린더(4)이다. 피닝 스플라인들(5)은 크라운(4)에 고정된다. 각각의 감응성 요소(8)를 위해 가능한 한 가장 정확한 위치가 알려져야 한다. 목표한 측정은 표면 온도장을 측정하는 것으로, 이에 세 번의 측정들이 제어돼야 한다: 온도, 축 방향 위치(axial position) (점검될 계기 파이프(instrumented pipe)의 정해진 지점에 관련하여), 및 각 위치(angular position) (점검될 계기 파이프의 특정 발전기(generator)에 관련하여). 따라서 피닝 스플라인들(5)에 따른 카운터웨이트의 포지션은 중요한 파라미터이다. 상기 각 위치는 아래의 요소들에 의해 주어진다.

- 도 1의 실시예에서 링(4)의 외부 지름, 및

- 도 2A 및 2B의 실시예에서 링(11)에 형성된 홀들(holes).

피닝 스플라인들(5)은 포지셔닝 크라운(4)에 고정된 탄성 변형 가능한 플렉서블 스트립(elastically deformable flexible strip)으로 각각 구성된다. 이러한 피닝 스플라인들(5)의 역할은 한편으로는, 측정 단계들 동안 피스톤(9)로부터의 지지력을 접촉 카운터웨이트(7)로 전달하기 위한 것이고 다른 한편으로는, 프로브(S0)를 이동시키는 동안 카운터웨이트들(7)과 파이프(T)의 내부 사이 어떠한 접촉도 존재하지 않도록 접촉 카운터웨이트를 파이프(T)의 센트럴 공간으로 가져오기 위한 것이다. 상기 스플라인들(5)는 서로 120도의 간격을 두고 떨어져 있다 (도 1, 2A, 및 2B 참조).

하기에 설명된 바와 같이, 상기 힘의 전달은 피스톤(9)이 베어링하고 있는 정지부(52)와 접촉 카운터웨이트(7)의 시트(seat)(70)에 의해 가능하다.

상기 측정 헤드는 또한 하기 설명된 중공체들 (2 및 3) 그리고 피스톤(9)에 의해 형성된 밀봉된 인클로저(sealed enclosure)의 변형 가능한 요소를 구성하는 벨로우즈(6)를 포함한다. 측정 단계들이 수행되는 동안, 상기 밀봉된 인클로저에 하기 서술된 통신 중에 있는 적합한 가압 장치에 의해 압력이 가해진다. 상기 가압은 피스톤(9)의 이동을 유발하고 따라서 파이프(T)에 접촉 카운터웨이트들(7)의 피닝 힘(pinning force)을 유발한다.

접촉 카운터웨이트(7)는 이미 설명된 바와 같이, 프로브의 감응성 요소들(8)이 파이프(T) 또는 봉의 내부 벽과 지속적으로 접촉되도록 한다. 카운터웨이트(7)의 재료로는 프로브의 감응성 요소(8)와 파이프(T) 사이의 열적 연속성을 가능케 하는 것이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 카운터웨이트들(7)의 재료로는 이러한 감응성 요소들(8)과 파이프(T) 사이의 전기 절연을 가능케 하는 것이 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 재료는 다이아몬드로 만들어진다. 또한 그 재료는 보론 질화물 또는 알루미늄 질화물로도 구성될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 각각의 카운터웨이트는 감응성 요소(8)의 상기 자유단(80)에 수용되는(lodged) 중공부분(hollowing)(700)을 포함한다.

각각의 도시된 카운터웨이트들(7)은 내부 중공부분을 포함한 실린더형의 크라운 형상을 가진다. 이러한 형상은 온도 측정을 위한 표면(S)의 어느 지점에나 동일한 표면 접촉을 가능케 한다. 도 1, 2A, 및 2B의 특정한 실시예에 있어서, 축에 따른 열경사도(axial thermal gradient)는 낮다 (10℃/m 즉 0.01℃/mm보다 낮음). 그러나 실린더형 접촉 요소 (카운터웨이트(7))의 구성 때문에 접촉 표면이 증가될 수 있고, 따라서 측정 정밀도를 크게 동요하지 않고도 카운터웨이트(7)의 온도 안정 시간(temperature stablisation time)을 줄일 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 상기 측정 헤드는 서로 떨어져 있는 감응성 요소들(8) 및 세로 축(XX')과 평행하게 연장된 각각의 자유단(80)을 구비한다. 도시된 바와 같이, 상기 감응성 요소들(8)은 주 본체(2) 내에 고정된 한 단(81)과 외부로 굽은 한 자유단(80)을 각각 포함하는 복수의 플렉서블 금속 와이어들 모양으로 있다.

상기 측정 헤드는 마지막으로 아래와 같은 기능을 수행하는 피스톤(9)을 포함한다.

- 피닝 스플라인들(5) 및 그들의 정지부(52)의 중계자를 통해 접촉 카운터웨이트(7)를 향한 프로브(S0) 내부 부분의 가압에 의하여 측정 헤드 윗면에서 얻어진 힘의 전달,

- 가압 밀봉된 인클로저의 연속성. 도시된 바와 같이 피스톤(9)과 정지부(52)는 상보(相補)적으로 테이퍼된 형상(complementary tapered shape)이다.

측정을 하기 위해 아래와 같은 프로브(S0)의 운용이 수행된다. 밀봉된 인클로저는 가압 장치에 의해 기 정해진 압력까지 가압된다. 이러한 가압은 벨로우즈(6)에 고정된 피스톤(9)의 축 방향 이동을 초래한다. 이에 따라, 스플라인들(5)의 자유단들(50)과 와이어들 (8)의 자유단들(80)이 정지부(52)에 있어서 피스톤(9)의 접합부에 상당하는 지점까지 수반되는 방사상방향으로 이격 이동 되는 것을 초래한다. 그런 후, 정지부(52)과 미리 정해진 압력에 이를 때 까지 일체인 스플라인들(5)의 바깥 부분의 중계자를 통해 와이어들(8)의 자유단들(80)로 전달되는 피스톤(9)에 가해진 힘이 증가한다(도 1 참조). 상기 미리 정해진 압력은 프로브 규격들(dimensions)의 함수, 파이프 내부 규격들, 등의 함수로 미리 보정(calibrate)된다. 점검될 파이프를 따라 온도(T˚)를 측정하기 위한 어느 지점이던지 간에 미리 정해진 압력은 동일하다. 또한, 접촉된 표면들 (도면들 중 카운터웨이트(7)와 내부 표면(S)) 사이에 코킹(caulking)을 생성하는 압력을 피하는 것이 필요하다.

이에, 접촉 카운터웨이트(7) 및 파이프(T)의 내부표면(S) 사이에 가해진 접촉력은 일정하고 제어된다. 상기 힘은 상기 중공체와 통신 중에 있는 상기 가압 장치에 의해 전해진 미리 정해진 압력에 정비례한다. 그러므로, 온도 측정을 위한 내부 표면(S)에 있어서 어느 지점이든, 접촉력은 일정하고 재생 가능하다. 다시 말해서, 본 발명에 따르면 열접촉 저항의 감쇠를 초래하는 접촉력의 제어 덕분에 표면(S)의 한 지점에서 다른 지점 사이의 측정 부정확도가 감소된다.

파이프(T) 안의 프로브(S0)의 이동 시, 카운터웨이트들(7) 및 내부 표면(S) 사이에 아무런 접촉도 없게 하기 위해 중공체(2, 3) 및 이동 벨로우즈(6) 또는 피스톤(9) 조립으로 구성된 상기 밀봉된 인클로저 내에 압력이 감소된다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 부주의로 인한 표면(S)과의 접촉을 방지하기위해 프로브(S0)가 이동되는 동안 카운터웨이트들(7)이 충분히 모아지도록 신경쓰여 졌다. 이에, 카운터웨이트들(7) 및 이에 따른 프로브(S0)의 수명이 늘어난다.

본 발명 실시예의 도 2A 및 2B에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 측정 헤드는 스테인리스강으로 바람직하게 만들어 지고 빈 실린더 형태를 갖는 본체(1)를 먼저 포함한다. 상기 본체(1)의 기능들은 근본적으로 가이드 하는 것(guiding)과 전위의 가드(guard)이다.

상기 본체(1)의 주위에는 알루미나 세라믹(alumina ceramic)으로 바람직하게 만들어진 본체(1)와 같은 축을 가진 링(10)이 배치되어 있다. 상기 본체(1) 끝에는 상기 링(10)의 움직임을 막기 위해 끼어진 링(11)이 있다. 상기 원피스(one-piece) 링(11)은 도 1의 두 구성요소들 3 및 4를 바람직하게 대체한다.

상기 벨로우즈(6)는 이러한 링(11)에 끼어져 있다. 이러한 피팅(fitting)은 중공체(1)과 상기 링(11)의 피팅과 마찬가지로 밀봉되어 완성되는데 예를 들어, 경납땜(brazing technique)에 의해 완성될 수 있다. 그렇게 함으로 얻어진 상기 밀봉은 상기 가압 장치와 형성된 가압 챔버, 중공체(1)의 내부, 링(11), 및 벨로우즈(6)로 인한 것이다.

도 2A 및 2B에 도시된 바와 같이, 도 1의 실시예에 비해 구성요소의 수를 줄인 피스톤(9)은 상기 벨로우즈(6)의 일체적 부분을 형성한다. 나아가, 감응성 요소들의 통로(도 2A 및 2B에는 도시되지 않음)는 링(11) 및 링(10)의 주변부에 형성된 홀들(holes) (홀들 (111) 및 홀들(111)의 반대편에 있는 도시되지 않은 홀들을 통해)에 의해 가능하다. 이에 따라, 도 1의 실시예에 비해 피스톤(9)은 감응성 요소들이 횡단하지 않기 때문에 감응성 요소들과 피스톤(9) 사이에 밀봉이 형성되어 있지 않다.

도 2A 및 2B의 실시예에서, 피스톤 정지부들(52) 또는 시트들(seats)은 감응성 요소들의 높이의 한 부분에 추가적 가이드 하는 것을 수행할 수 있게 하는 이머징된 홀(emerging hole)(520)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 점검될 파이프(T)의 내부 표면(S)와 상기 정지부들(52) 사이에 어떠한 접촉도 가능하지 않다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 추가적 연결부분(additional linking part)(53)은 카운터웨이트 시트(70)와 상기 정지부(52)를 함께 링크하기 위한 것이다. 이러한 추가적 부분(53)의 재료는 그 두 구성요소들 사이 어떤 열교현상(thermal brdige)도 피하기 위해 신중하게 선택된다.

본 발명의 범위를 넘지 않는 것에 한하여 다른 실시예들이 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 장치는 각각의 또는 결합된 아래와 같은 특성들을 포함할 수 있다.

- 복수의 감응성 요소들(8)이 도시되었더라도 (단면도에는 두 개임), 본 발명에 따른 프로브는 단일의 감응성 요소(8)를 구비할 수 있다.

- 도 1에서 두 개의 분리된 부분들이 함께 고정되어 있더라도, 제조 방법에 따라 상기 피닝 스플라인들(5)과 크라운(4) 조립은 원피스(one-piece)가 될 수 있다.

- 프로브(S0)를 구성하는 규격들과 재료들에 따라 카운터웨이트들(7)이 조립에서 생략될 수 있다.

- 프로브(S0)의 감응성 요소들(8)의 본질은 변경 될 수 있다 (열전대, 백금 저항 온도계, 서미스터 등).

Claims (11)

1. 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치에 있어서
   - 회전축(XX')과 평행하게 연장된 자유단(free end)(80)을 구비한 복수의 온도 감응성 요소(temperature-sensitive element)(8)들을 포함하는 상기 회전축(XX')의 프로브(S0);
   - 상기 감응성 요소(8)의 상기 자유단(80)을 상기 회전축을 기준으로 방사상방향으로 이격 이동(moving away radially)시키기 위한 수단들(5, 50, 52, 6, 7, 70); 및
   - 상기 방사상방향으로 이격 이동된 상기 감응성 요소(8)의 상기 자유단(80)에 일정량의 힘을 가하기(applying a defined force) 위한 수단들(5, 50, 52, 6, 7, 70)을 포함하고,
   상기 감응성 요소(8)와 상기 내부 표면(S) 사이에 가해지는 접촉력은 온도 측정을 위한 상기 내부 표면(S)의 어느 지점에나 일정(constant)하고 재생가능한(reproducible) 것이고,
   상기 감응성 요소(8)는 서로 이격되어 있으며,
   상기 프로브(S0)는 중공체(hollow body)(1)를 포함하고,
   상기 감응성 요소(8)는, 각각 중공체(1) 내에 고정된 하나의 단(81)과 외부로 굽은 하나의 자유단(80)을 포함한 복수의 플렉서블 금속 와이어들의 형태인 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치.
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 플렉서블 금속 와이어들을 이격 이동시키는 상기 수단들 및 상기 플렉서블 금속 와이어들의 상기 단(81)에 일정량의 힘을 가하는 수단들은,
   - 상기 와이어들이 통과하는 피스톤을 형성하는 폭 L의 플레이트(9),
   - 상기 피스톤 및 상기 중공체(1)에 고정되어 가압 장치와 연통하도록 밀봉된 인클로저(sealed enclosure)를 형성하는 벨로우즈(6), 및
   - 플렉서블 스플라인(5)들을 포함하고, 각각의 상기 플렉서블 스플라인(5)들의 한 단(51)은 각각의 플렉서블 스플라인(5)이 거리 L 만큼 서로 이격되도록 상기 중공체(1)에 고정되고, 다른 하나의 자유단(50)은 외부적으로는 상기 자유단(80)과 일체이고 내부적으로는 정지부(stop)(52)와 일체인 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   피스톤을 형성하는 상기 플레이트(9)와 상기 정지부(52)는 상보(相補)적으로 테이퍼된 형상들(complementary tapered shape)인 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 감응성 요소(8)의 상기 자유단(80)이 수용되는(lodged) 중공부분(hollowing)(700)을 포함하는 카운터웨이트(7)를 더 포함하고, 상기 카운터웨이트(7)의 재료는 상기 카운터웨이트(7)와 외부 접촉한 파이프(T)의 일 부분과 상기 감응성 요소(8) 사이 열적 연속성(thermal continuity)을 보장하는 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 카운터웨이트(7)의 상기 재료는 상기 외부 접촉한 파이프(T)의 일 부분과 상기 감응성 요소(8) 사이 전기 절연을 더 보장하는 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 장치.
8. 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 방법에 있어서,
   복수의 온도 감응성 요소(8)들은 상기 감응성 요소(8)가 상기 파이프(T)의 내부 표면과 접촉하도록, 프로브(S0)의 축을 기준으로 방사상 방향으로 상기 프로브(S0)로부터 멀어지는 방향으로 이격 이동되는 단계; 및
   상기 프로브(S0)의 상기 감응성 요소(8)와 상기 내부 표면(S)에 가해진 접촉력은 상기 표면의 어느 지점에서나 일정량의 값에 이를 때까지 증가되는 단계를 포함하고,
   상기 감응성 요소(8)는 서로 이격되어 있으며,
   상기 프로브는 중공체(hollow body)(1)를 포함하고
   상기 감응성 요소(8)는, 각각 중공체(1) 내에 고정된 하나의 단(81)과 외부로 굽은 하나의 자유단(80)을 포함한 복수의 플렉서블 금속 와이어들의 형태이며,
   상기 접촉력은 온도 측정을 위한 상기 내부 표면의 어느 지점에나 일정(constant)하고 재생가능한(reproducible) 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 프로브(S0)가 상기 파이프 속에서 이동(displaced)되는 때에, 상기 파이프(T)의 내부 표면(S)에 상기 감응성 요소(8)에 의해 가해진 상기 접촉력이 완화(relax) 되는 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가해진 힘의 완화는 상기 프로브(S0)의 감응성 요소(8)와 상기 파이프(T)의 내부 표면(S) 사이에 접촉이 없게 하는 것을 특징으로 하는 파이프(T)의 내부 표면(S) 온도를 측정하는 방법.
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