CN85104109B - 热电偶温度计套管组装 - Google Patents

Abstract

一个通过同壁上的孔口、作永久性安装的管头结构，其中容放一个热电偶温度计套管，套管中的温度测量感受元件，可以和在同壁另侧流动的流体密切接触，以感测这流体的温度。

Description

热电偶温度计套管组装

本发明有关流体的温度测量。具体而言，本发明是有关温度测量感受元件的安装器件。

对从管道中流过的流体，在感测它的温度时，标准的措施是在管道上穿孔，安装温度感测感受元件，使之尽可能靠近管道内的流体。为了在感测元件和管道中流体之间做出一道压力保护边界，都把热电偶温度计套管安装在穿透管道壁的一根管头里，形成一个容器或套筒，把感测元件放在里面。长期以来，热电偶温度计套管都被视为感测元件和被测温度的流体之间的一道简单的隔壁。当然管壁越薄感测元件的反应越快。

在核反应堆的环境里，管道壁的厚度和通过管道流动的流体的力都要求管头、热电偶温度计套管和感受元件有特别的安排和尺寸。在管头中安装的热电偶温度计套管决不能有破坏性振动或发生破坏性应力。假使振动和应力能造成故障，那么热电偶温度计套管的规格就需要改变。

ANPP单元1热电偶温度计套管是原来装在反应堆冷却剂管道上用来测量反应堆冷却剂温度的。在目前采用的措施中，在作设备的热功能试验时，ANPP单元1热电偶温度计套管便失灵了。原有的ANPP单元1热电偶温度计套管和管头组件，在管头下端和热电偶温度计套管之间的最后2.13英寸的地方，有一个径向小间隙（0.001-0.006英寸）。由于管流引起的振动，并且因为热电偶温度计套筒的自然频率接近涡流耗散频率，热电偶温度计套管和管头之间的相对运动造成了管头和热电偶温度计套管的磨损，导致热电偶温度计套管在靠近管道内壁的截面处发生断裂。热电偶温度计套管的高频率振动还能使它在它的细长部分和上端扩大部分之间的交界处损坏。

在制造现有技术的感测流体温度的感受元件的安装结构时，都习惯于把热电偶温度计套管固定在一个管头结构里，管头内表面上形成第一拔梢，在热电偶温度计套管外表面上形成第二拔梢与第一拔梢结合以限制一轴向预加载力，热电偶温度计套管和管头之间用螺纹结合以保持上述预加载力，管头结构固定在流体通过的管道上的一个孔里。如果热电偶温度计套管没有足够的刚度，就会使套管和感测元件都损坏。

需要有一种热电偶温度计套管与管头的结构，既能减低热电偶温度计套管的破坏性振动，而同时保持所需要的感受元件温度反应时间。

本发明考虑提高热电偶温度计套管的自然频率，使之离开潜在涡流耗散频率范围。

本发明还考虑消除间隙，从而消除管头和热电偶温度计套管之间在支撑处的运动。

本发明还考虑到一种安排，藉以降低涡流耗散的可能性。

本发明的其它目的，优点和特点，凡熟悉本行技艺的人，在研究了本说明书、权利要求和附图后，是可以看清楚的。

附图是实现本发明的一个热电偶温度计套管的截面正视图。

附图揭示出一个穿了孔的管道或容器2的壁1，和一个感受元件3，即温度感测构件，安装在和管道中通过的流体4很接近的地方。为把感受元件3在有保护条件下安装以感测温度，把一个管头结构5伸进管道壁上的一个孔6中。管头结构5有一个圆柱形部分7穿入孔6并焊在管道壁上，并有一个上部结构8留在管道的外部。其次，必须看到的是在管道外面的上部结构形成管头的容纳一个热电偶温度计套管9的部分。套管9穿过管头伸进管道中流过的流体中。管头结构和热电偶温度计套管怎样互相固定，在下文里有所揭示。在目前，把管头（包括它的上部结构）视为安装热电偶温度计套管和它的温度感测感受元件3的主要基础。过去对管头和热电偶温度计套管所进行的热试验揭露出来的弱点，用本发明就可以将其消除。

管道壁2的厚度采用3英寸到4英寸。热电偶温度计套管的基本直径为0.375英寸，伸入流体的部分从管道内壁计为2.5英寸。对这些尺寸作改变时需要按本发明的指导进行。

增大热电偶温度计套管的直径就能提高它的刚度，相应提高其自然频率。按照本发明的经验，热电偶温度计套管的直径在管道壁以上处从0.375增加到0.700英寸而不增加管头的外径。热电偶温度计套管在试验时在靠近管道内壁发生损坏处的直径也从0.375增加到0.500英寸，这直径朝管道壁方向延伸一个约为管道壁厚的1/14至1/8之间的长度。热电偶温度计套管的外径逐渐收小，在其端部达到原来热电偶温度计套管直径的大小。要求热电偶温度计套管端部有较小的直径是为了保持感受元件3的温度反应时间。

为了消除热电偶温度计套管和管头之间在支撑处的间隙，热电偶温度计套管设计成锁定在管头中。热电偶温度计套管上的拔梢10和与这拔梢相配的管头圆柱部分7上的拔梢11制约着一个轴向预加载力。这预加载力由热电偶温度计套管顶端的螺纹12和与之啮合的管头上的螺纹13保持着。

早先作试验的一些热电偶温度计套管在它们和管道内壁交会处呈现疲劳现象。暴露在流动流体中的热电偶温度计套管部分成悬臂梁，其最大弯矩在管道内径处。在本发明中，这截面中的应力由于热电偶温度计套管的截面积增大2.4倍而降低了。这使剖面模量增大2.6倍。剖面模量是决定梁抗弯强度的参数。所以，对相同的弯曲负荷，相关的应力也下降了一个2.6的因素。热电偶温度计套管插入流动流体中的长度也从2.5减少到2.125英寸。这也有助于降低热电偶温度计套管上的弯曲负荷。热电偶温度计套管顶端扩大部分和套管身交接处的应力由于截面积增大了5.5倍而有所下降，并且由于增加了大内倒角15而降低了应力集中作用。

热电偶温度计套管插入流动流体内那部分上的过渡拔梢16减小了涡流耗散效应。拔梢部分由于其直径沿热电偶温度计套管的长度方向改变，防止了有机涡流耗散的发生。按理想这热电偶温度计套管应一直拔梢到尖端，但这是不可行的，因为增厚部分会对温度感测元件的迅速感测温度变化的能力有不利的影响。

在热电偶温度计套管顶端和管头上有密封焊接17来封住流体压力。热电偶温度计套管上的支撑拔梢上和螺纹上的铬镀层提供了一个硬表面，减小了安装时热电偶温度计套管的摩擦和防止擦伤。

根据以上所述，可以看出本发明非常适合取得上文所定的一切目的和目标，以及本器件显然具备的其他内在优点。

应理解到有些特点和次组合也是可利用的，并且可以不必指明与其它特点和次组合的关系而予以应用。这在本发明中已经考虑到，应属于本发明的范围。

由于有许多可以用以实现本发明的实施方案而不脱离本发明的范围，应该理解为本文所提出的，或在附图中所表达的一切事项，都属于解说性质，而没有局限的涵义。

Claims (15)

1、一种用于对温度响应的感受元件的安装器件，其中包括：

一个容纳一种流体的周壁，通过壁上的一个孔口对流体的温度进行感测，

一个通过该孔口装在壁上的管头结构，在壁上密封，

一个装定的热电偶温度计套管，通过管头伸入流体中，套管的直径与管头的内径密配合，

一个温度检测感受元件，沿热电偶温度计套管的长度方向在其内伸展，用以感测经过热电偶温度计套管壁的流体温度，

一个在管头内表面上形成的第一拔梢，

一个在热电偶温度计套管外表面上形成的第二拔梢和第一拔梢结合，以限制一轴向预加载力，

热电偶温度计套管和管头之间的螺纹结合，用以保持上述预加载力，

热电偶温度计套管一端和管头的密封焊接，用以对流体压力作密封，

其特征在于：

管头结构（5）有一圆柱形部分（7）在管道壁孔（6）中就位并焊在其中，和一上部结构（8）留在管道的外部以容纳热电偶温度计套管，从而在增加了热电偶温度计套管直径以增加其刚度和自然频率的同时不需增加管头的上述圆柱形部分（7）的外径，

热电偶温度计套管在靠近管道内壁处的增大了直径的部分朝管道壁方向延伸一个约为管道壁厚1/14至1/8的长度，

热电偶温度计套管伸入流体的部分有一减小涡流耗散效应的过渡拔梢。

2、如权利要求1的安装器件，其特征在于所述热电偶温度计套管的直径在管道壁之上为0.700英寸。

3、如权利要求1或2的安装器件，其特征在于所述热电偶温度计套管的直径在靠近管道壁内侧为0.500英寸。

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