NL1005138C2 - Pijpleidingdeel voorzien van temperatuurmeet voorzieningen. - Google Patents

Description

Titel: Pijpleidingdeel voorzien van temperatuurmeet voorzieningen.

De uitvinding heeft betrekking op een pijpleidingdeel voorzien van ten minste één pijpleidingdeelwand die een fluïdumkanaal begrenst en van meetmiddelen die zijn ingericht voor het meten van de temperatuur van het fluïdum 5 in het fluïdumkanaal.

Bij het meten van de temperatuur van een fluïdum dat door een pijpleiding stroomt, treden met name wanneer het fluïdum gasvormig is meetproblemen op. Deze meetproblemen worden veroorzaakt doordat gassen een geringe warmte-inhoud 10 hebben en doordat er een gebrek aan warmte-overdracht tussen de temperatuursensor en het fluïdum bestaat. De temperatuursensor volgens de stand der techniek is vaak opgenomen in een behuizing, een zogenaamde thermowell, die is verbonden met een basisdeel, zoals bijvoorbeeld het 15 pijpleidingdeel zelf of een framedeel. Een dergelijke behuizing heeft in het algemeen een vrij grote thermische massa en voert bovendien een deel van de opgenomen warmte weg naar het basisdeel.

Als gevolg van de grote thermische massa van de 20 behuizing van de temperatuursensor, hebben de bekende meetmiddelen een lange "responstijd". Immers, wanneer de temperatuur van het fluïdum wijzigt, wijzigt door de grote thermische massa de temperatuur van de behuizing slechts met enige vertraging, zodat de temperatuursensor een temperatuur 25 meet en doorgeeft aan de verwerkingsapparatuur, die althans tijdelijk niet overeenstemt met de werkelijke fluïdum-temperatuur. De vertragingstijd die ligt tussen de werkelijke temperatuurwijziging en de gemeten temperatuur-wijziging wordt in de praktijk met "responstijd" aangeduid. 30 Het feit dat de behuizing is verbonden met bijvoorbeeld de wanden van het pijpdeel of dergelijke framedelen met goede warmtegeleidingseigenschappen, veroorzaakt dat een deel van de aan de behuizing afgegeven warmte wordt 1 0 0 5 1 3 8 2 afgevoerd. Hierdoor wijkt de gemeten temperatuur ook structureel af van de werkelijke fluïdumtemperatuur. Deze structurele temperatuurafwijking wordt aangeduid met de term "statische afwijking".

5 De uitvinding beoogt een pijpleidingdeel dat is voorzien van temperatuurmeetmiddelen zonder de hierboven beschreven nadelen.

Het pijpleidingdeel van het in de aanhef genoemde type wordt hiertoe volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de 10 meetmiddelen een draadvormige thermosensor met daarbij behorende signaalverwerkingsapparatuur en een dunwandig buisje omvatten, welk buisje, ter plaatse van twee bevestigingspunten, met de uiteinden daarvan is verbonden met de ten minste ene pijpleidingdeelwand, waarbij het 15 buisje zich uitstrekt in het fluïdumkanaal, waarbij het buisje is voorzien van een opneemkanaal waarin de thermosensor schuifbaar opneembaar is, waarbij het opneemkanaal althans ter plaatse van één van de bevestigingspunten zich dóór de pijpleidingdeelwand 20 uitstrekt, zodat het opneemkanaal van buitenaf toegankelijk is.

Doordat het buisje dunwandig is uitgeveerd en slechts een geringe diameter heeft zodat daarin een draadvormige thermosensor min of meer passend opneembaar is, heeft het 25 buisje een zeer lage thermische massa, waardoor de temperatuurmeting van het fluïdum met een zeer korte responstijd plaatsvindt. Dit betekent dat elke temperatuurs-wijziging van het fluïdum vrijwel direkt wordt gemeten door de thermosensor. Aangezien bovendien de statische afwijking 30 van de gemeten temperatuur dient te worden geminimaliseerd, is het bijzonder gunstig wanneer het dunwandige buisje een grote lengte heeft. Immers, in dat geval kan de warmte die wordt afgegeven aan het dunwandige buisje slechts met moeite worden afgevoerd naar de bevestigingspunten. Doordat het 35 dunwandige buisje aan beide uiteinden met de pijpleiding-deelwanden is verbonden, kan het in wezen worden strakgespannen, zodat de kans dat het buisje ombuigt onder 1005138 3 invloed van de fluïdumstroom is geminimaliseerd. Dit biedt het voordeel dat de draadvormige thermosensor eenvoudig in en uit het buisje kan worden geschoven. Bovendien kan hierdoor de wanddikte van het holle buisje worden 5 geminimaliseerd, zodat een zeer geringe thermische massa wordt bereikt bij een relatief groot warmte-wisselend oppervlak.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding kan het pijpleidingdeel zijn uitgevoerd als een pakking die 10 eenvoudig in een bestaande pijpleiding kan worden opgenomen ter vervanging van de normale daarin aanwezige pakkingen.

Een dergelijke pakking kan eenvoudig worden geplaatst ter vervanging van een normale in de pijpleiding opgenomen pakking en is relatief goedkoop. Wanneer het dunwandige 15 holle buisje is beschadigd of de pakking aar. \rervanging toe is, kan deze eenvoudig door een nieuwe pakking volgens de uitvinding worden vervangen.

Met name voor temperatuurmetingen in onderzoeks-opstellingen kan het van voordeel zijn dat het pijpleiding-20 deel een pijpstuk is, waarbij het holle buisje een scherpe hoek insluit met, of evenwijdig is aan de langshartlijn van het pijpstuk.

Hierdoor kan, ondanks de in het algemeen geringe diameter van dit soort pijpstukken, toch een behoorlijke 25 lengte van het holle buisje worden gerealiseerd. Aldus wordt, bewerkstelligd dat er een geringe warmtegeleiding naar de omgeving plaatsvindt waardoor de statische afwijking in temperatuurmeting gering blijft. Bovendien heeft het buisje door de grotere lengte een groot warmtewisselend oppervlak 30 waardoor temperatuurwijzigingen van het fluïdum snel op het holle buisje worden overgedragen, zodat een korte responstijd wordt gerealiseerd.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies en worden aan de hand van een aantal 35 uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekening, hierna verder verduidelijkt.

1005138 4

Figuur 1 toont een vooraanzicht van een pijppakking volgens de uitvinding; figuur 2 toont een doorsnede-aanzicht over lijn II-ii uit figuur 3 van de in figuur 1 weergegeven pijppakking;

5 figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht over lijn III-III

uit figuur 2; figuur 4 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een pijpstuk volgens de uitvinding; figuur 5 toont een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een 10 pijpstuk volgens de uitvinding; en figuur 6 toont een grafiek waarbij de temperatuur is uitgezet tegen de tijd.

Zoals hiervoor reeds is aangegeven kan het pijpleiding-deel volgens de uitvinding worden belichaamd door een 15 pakkingring of door een pijpstuk. In figuren 1-3 wordt eer. pakkingring volgens de uitvinding getoond. De pakkingring· omvat een pakkingwand 2 die een fluïdumkanaal 3 begrenst. De meetmiddelen die zijn ingericht voor het meten van de temperatuur van het fluïdum in het fluïdumkanaal 3 omvatten 20 een draadvormige thermosensor 8 met daarbij behorende signaalverwerkingsapparatuur 9 en een dunwandig buisje 4. De draadvormige thermosensor 8 met de daarbij behorende signaalverwerkingsapparatuur 9 is in de figuren 1-3 niet weergegeven. Het dunwandige buisje 4 is echter duidelijk 25 zichtbaar en is met de uiteinden verbonden ter plaatse van twee bevestigingspunten 5 met de ten minste ene pakkingwand 2. Het buisje strekt zich in het onderhavige geval diametraal door het fluïdumkanaal 3 uit doordat de pakking 1 een in hoofdzaak cirkelvormige doorsnede heeft en de beide 30 bevestigingspunten 5 zich diametraal tegenover elkaar bevinden. Aldus wordt een maximale lengte van het holle buisje 4 verkregen, zodat het een groot warmtewisselend oppervlak heeft en een kleine warmtegeleiding naar de omgeving zal hebben. Teneinde de warmtegeleiding naar de 35 omgeving verder te beperken is het bijzonder gunstig wanneer het dunwandige holle buisje 4 is vervaardigd uit materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt die kleiner is dan 1005138 5 80W/(m.k). Roestvrij staal voldoet aan deze eigenschap en is bovendien zeer geschikt vanwege de inerte eigenschappen daarvan. Het moge echter duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot holle buisjes van roestvrij staal.

5 Afhankelijk van het toepassingsgebied kan het holle buisje 4 ook uit andere materialen zijn vervaardigd. Het holle buisje 4 is voorzien van een opneemkanaal 6 dat zich bij beide bevestigingpunten 5 door de pijpleidingdeel- of pakkingwand 2 uitstrekt, zodat het opneemkanaal 6 van buitenaf 10 toegankelijk is. Het fluïdum dat zich in het fluïdumkanaal 3 bevindt omstroomt het dunwandige holle buisje 4 volledig, zodat dit buisje 4 snel de temperatuur van het fluïdum zal aannemen. Wanneer de temperatuur dient te worden gemeten kan een draadvormige temperatuursensor 8, die standaard in de 15 handel verkrijgbaar is en bijvoorbeeld een diameter heeft van 0,15 mm, 0,35 mm. of 0,5 mm, in het opneemkanaal 6 van het holle buisje 4 worden geschoven. In het algemeen zal het uiteinde 8a van de draadvormige temperatuursensor 8 zover in het opneemkanaal 6 worden geschoven dat dit uiteinde 8a zich 20 ongeveer ter hoogte van de hartlijn van het fluïdumkanaal 3 bevindt. Het is echter even goed mogelijk om het uiteinde 8a van de temperatuursensor 8 op andere posities in het opneemkanaal 6 te positioneren. Zo kan bijvoorbeeld een temperatuurverloop als functie van de positie in het 25 fluïdumkanaal 3 worden bepaald.

In het algemeen geldt dat het de voorkeur verdient wanneer de draadvormige temperatuursensor 8 passend schuifbaar opneembaar is in het opneemkanaal 6, zodat een goede warmte-uitwisseling mogelijk is tussen de 30 temperatuursensor 8 en de wand van het dunwandige holle buisje 4.

Figuur 4 toont een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een pijpstuk 7 volgens de uitvinding. Het holle buisje 4 is in het onderhavige geval evenwijdig aan de langshartlijn van 35 het pijpstuk 7. Het pijpstuk is U-vormig en is voorzien van twee benen 7A en van een lijfdeel 7B. Het buisje 4 strekt zich in de richting van de langshartlijn van het lijfdeel 7B

1005138 β uit en is verbonden met de pijpstukwanden 2A van de benen 7A. In figuur 4 is wel de draadvormige temperatuursensor 8 weergegeven alsmede de daarbij behorende signaalverwerkings-apparatuur 9. De temperatuurmeting vindt plaats bij het 5 vrije uiteinde 8A van de de draadvormige temperatuursensor 8 .

Figuur 5 toont een ander uitvoeringsvoorbeeld van een pijpstuk 10 volgens de uitvinding, waarbij het holle buisje 4 een hoek α insluit met de langshartlijn L van het pijpstuk 10 10. De overige onderdelen van dit uitvoeringsvoorbeeld zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid als de corresponderende onderdelen uit de andere aitvoerings-voorbeelden.

Ter illustratie van de verschillen in gemeten 15 temperatuurwaarden is in figuur 6 de gemeten temperatuur op de vertikale as uitgezet tegen de tijd op de horizontale as. De vloeiende grafiek 11 vertoont de waarden die zijn gemeten met behulp van een thermowell volgens de stand der techniek. Grafiek nummer 12 vertoont de waarden die in hetzelfde 20 fluïdum tegelijkertijd zijn gemeten met behulp van een pijpleidingdeel volgens de uitvinding. Het moge duidelijk zijn dat de metingen verricht met het pijpleidindeel volgens de uitvinding veel sneller reageren op wijzigingen van de temperatuur van het fluïdum. Bovendien is duidelijk 25 zichtbaar dat grafiek 11 wanneer er warm fluïdum door de pijpleiding stroomt onder grafiek 12 ligt. Dit verschijnsel illustreert de statische afwijking van de thermowell volgens de stand der techniek. Immers, de gemeten waarden suggereren een lagere fluïdumtemperatuur dan de werkelijkheid.

30 Bovendien is uit de helling van de grafiek na een abrupte temperatuurswijziging van het fluïdum de responstijd af te leiden. Naarmate deze helling steiler is, is de responstijd korter. Het is duidelijk dat de responstijd bij grafiek 11 aanzienlijk korter is dan de responstijd bij grafiek 10.

35 Het is duidelijk dat de uitvinding niet is beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden maar dat diverse wijzigingen binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn.

1005138

Claims (8)

1. Pijpleidingdeel voorzien van ten minste één pijpleidingdeelwand (2) die een fluïdumkanaal (3) begrenst en van meetmiddelen (4, 8, 9) die zijn ingericht voor het meten van de temperatuur van het fluïdum in het fluïdum-5 kanaal (3), met het kenmerk, dat de meetmiddelen een draadvormige thermosensor (8) met daarbij behorende signaal-verwerkingsapparatuur (9) en een dunwandig buisje (4) omvatten, welk buisje (4), ter plaatse van twee bevestigingspunten (5), met de uiteinden daarvan is 10 verbonden met de ten minste ene pijpleidingdeelwand (2), waarbij het buisje (4) zich uitstrekt in het fluïdumkanaal (3) , waarbij het buisje (4) is voorzien van een opneemkanaai (6) waarin de thermosensor (8) schuifbaar opneembaar is, waarbij het opneemkanaai (6) althans ter plaatse van één var; 15 de bevestigingspunten (5) zich dóór de pijpleidingdeelwand (2) uitstrekt, zodat het opneemkanaai (6) van buitenaf toegankelijk is.

2. Pijpleidingdeel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het een pijpleidingpakking (1) is.

3. Pijpleidingdeel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de pakking (1) een in hoofdzaak cirkelvormige doorsnede heeft, waarbij de beide bevestigingspunten (5) zich diametraal tegenover elkaar bevinden, en waarbij het holle buisje (4) zich diametraal door het fluïdumkanaal (3) 25 uitstrekt.

4. Pijpleidingdeel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het een pijpstuk (7, 10) is, waarbij het holle buisje (4) een scherpe hoek (a) insluit met, of evenwijdig is aan de langshartlijn (L) van het pijpstuk (7, 10).

5. Pijpleidingdeel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het pijpstuk (7) U-vormig is en is voorzien van twee benen (7a) en een lijfdeel (7b), waarbij het holle buisje (4) zich uitstrekt in de richting van de langshartlijn van het lijfdeel (7b) en is verbonden met de pijpstukwanden (2a) 35 van de benen (7a). 1 0 0 5 1 3 8

6. Pijpleidingdeel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dunwandige buisje (4) is vervaardigd uit materiaal met een warmtegeleidingscoëfficient die kleiner is dan 80 W/(m.K).

7. Pijpleidingdeel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het dunwandige buisje (4) is vervaardigd uit roestvrij staal.

8. Pijpleidingdeel volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het holle buisje (4) een binnendiameter 10 heeft waarin een draadvormige thermosensor (8) passend en schuifbaar opneembaar is, welke thermosensor i8) een diameter heeft die kleiner is dan, of gelijk is aan 0,5 mm. 1005138