阅读说明：本技术 一种基于弹性支撑环的大长径比温度计 (Large length-diameter ratio thermometer based on elastic support ring ) 是由 何朝均 徐霞军 朱高斌 祁勋 马程耀 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于温度测量技术领域,具体涉及一种基于弹性支撑环的大长径比温度计,包括：保护管、温度计电气接口、温度计安装接口、弹性支撑环、铠装电缆和温度计探头；温度计探头设置于保护管的内腔中,温度计探头的自由端与保护管的内腔底端紧贴,温度计探头的另一端与铠装电缆的一端固定连接,铠装电缆的另一端与温度计电气接口的一端固定连接,温度计安装接口固定连接于保护管的开口端；弹性支撑环套设于铠装电缆上,弹性支撑环包括上套环、下套环和若干个边条,若干个边条等间隔设置于上套环和下套环之间,每个边条的两端分别与上套环和下套环固定连接,边条为可弯曲弹性结构。本发明温度计抗振动、易拆卸,能够有效应对恶劣环境。(The invention belongs to the technical field of temperature measurement, and particularly relates to a thermometer with a large length-diameter ratio based on an elastic support ring, which comprises: the thermometer comprises a protection pipe, a thermometer electrical interface, a thermometer mounting interface, an elastic support ring, an armored cable and a thermometer probe; the thermometer probe is arranged in the inner cavity of the protection tube, the free end of the thermometer probe is tightly attached to the bottom end of the inner cavity of the protection tube, the other end of the thermometer probe is fixedly connected with one end of the armored cable, the other end of the armored cable is fixedly connected with one end of the thermometer electrical interface, and the thermometer installation interface is fixedly connected to the opening end of the protection tube; on the armoured cable was located to the elastic support ring cover, the elastic support ring included the lantern ring, the lantern ring and a plurality of strake down, and a plurality of strake equidistant sets up in the lantern ring under and between the lantern ring, the both ends of every strake respectively with last lantern ring and lantern ring fixed connection down, the strake is flexible elastic construction. The thermometer provided by the invention is vibration-resistant and easy to disassemble, and can effectively cope with severe environments.)

一种基于弹性支撑环的大长径比温度计

技术领域

本发明属于温度测量技术领域，具体涉及一种基于弹性支撑环的大长径比温度计。

背景技术

在工业应用中，温度计被广泛用于测量工艺系统管道、容器等内部介质的温度参数。然而，在使用温度计测量某些体积较大、运行压力较高的容器或管道内部流体介质温度时。为了确保温度测量的准确性，需要使用较长长度的温度计才能有效插入内部，根据不同的工艺系统情况，一些温度计的插入深度可达0.5米甚至1米以上，温度计的设计长度超出了一般工业应用中温度计的长度。同时，为了提高温度计的测量灵敏度，通常温度计探头直径设计较细，有利于加快温度的传导，温度计的响应时间更短、灵敏度更高。

在上述工业应用中，为保护温度计本体，避免温度计直接与被测介质直接接触，一般设计有专用的温度计保护管。保护管通常焊接在容器或管道的壁面上，温度计安装在保护管内，介质温度通过保护管传给温度计，通过测量保护管端部壁温来间接测量介质温度。为了保证测量精度和响应时间满足要求，内有感温元件如PT100电阻丝的温度计探头需要与保护管端部紧密接触，不允许松动或有明显的间隙。

在实际应用中，因温度计及其保护管较长，且置于高温、高压流体中，保护管存在一定程度的振动。随着工艺系统的长期运行，外加温度计自身重力作用，容易造成温度计铠装电缆的弯曲变形，进而导致温度计探头不能紧贴温度计保护管壁面，影响测量精度和响应时间。在某些情况下，流体冲刷引起的长期振动甚至导致温度计内部芯线断裂，给温度计的安全稳定运行及维护工作带来影响。因此，需要在温度计中间增加支撑环，约束温度计铠装电缆，以保证温度计长期工作不会变形，同时减小流体导致的振动对温度计的影响。

以某核电站的一回路温度计为例，该温度计长度在0.5米以上，直径小于4毫米。为了保护温度计，该温度计设计有保护管，同时，为了给温度计提供支撑，防止温度计受流体影响而振动，在温度计上分段设计有实心金属支撑环。在机组满功率运行时，该温度计测量的介质温度超过300摄氏度，介质压力超过15兆帕。

然而，在此高温高压环境中，温度计经过长时间运行后，由于温度计探头及铠装电缆直径较小，温度计的中间支撑环紧贴保护管内壁，装配间隙较小，温度计保护管由于受长期高压产生形变，导致保护管内径变小，温度计支撑环被卡住，多次出现温度计无法拔出，或者温度计断线的情况发生。另外，该温度计所在位置为安全壳厂房，厂房辐射剂量较高，维修人员不宜长时间实施维修工作。

因此，设计出一种精度和灵敏度较高、抗振动、易拆卸的温度计，减少温度计的故障率，提高维修人员的工作效率显得极其重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，该温度计长度长且直径小，通过新型弹性支撑环支撑安装于保护管内的铠装电缆，抗振动、易拆卸，能够有效应对插入深度大、高温、高压以及流致振动等恶劣环境，保证温度测量精度和响应时间，减少温度计的故障率，提高维修人员的工作效率。

实现本发明目的的技术方案：一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，所述温度计包括：温度计本体、保护管、温度计电气接口、温度计安装接口和弹性支撑环，温度计本体包括铠装电缆和温度计探头；温度计探头设置于保护管的内腔中，温度计探头的自由端与保护管的内腔底端紧贴，温度计探头的另一端与铠装电缆的一端固定连接，铠装电缆的另一端与温度计电气接口的一端固定连接，温度计安装接口固定连接于保护管的开口端；弹性支撑环套设于铠装电缆上，弹性支撑环包括上套环、下套环和若干个边条，若干个边条等间隔设置于上套环和下套环之间，每个边条的两端分别与上套环和下套环固定连接，边条为可弯曲弹性结构。

进一步地，所述弹性支撑环在自由状态下，弹性支撑环的最大球形直径大于温度计保护管的空腔的直径。

进一步地，所述弹性支撑环的上套环与铠装电缆固定连接，弹性支撑环的下套环与铠装电缆滑动连接。

进一步地，所述弹性支撑环的上套环通过温度计安装接口的机械挤压与铠装电缆固定连接。

进一步地，所述弹性支撑环为椭球形灯笼结构。

进一步地，所述弹性支撑环为具有高屈服强度的金属材质。

进一步地，所述保护管的内腔底端中心位置开有孔槽，温度计探头设置于孔槽内，温度计探头的自由端与孔槽的底端紧贴。

进一步地，所述孔槽的直径与温度计探头的直径相同，孔槽的深度大于温度计探头的长度。

进一步地，所述温度计安装接口与保护管的空腔通过螺纹固定连接。

本发明的有益技术效果在于：

1、本发明的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，通过将弹性支撑环的边条设置为可弯曲弹性结构，使得弹性支撑环能实时保持与温度计保护管内壁的接触，具有良好的弹性阻尼效果，可以有效地降低流体或机械运行等导致的温度计振动，有效的降低温度计故障率；

2、本发明的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，通过将弹性支撑环的边条设置为可弯曲弹性结构，使得弹性支撑环能实时保持与温度计保护管内壁的接触，弹性支撑环不会受到保护管形变的影响，不会改变套管与温度计支撑环之间的装配间隙，温度计易拔插，拆装方便；

3、本发明的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，通过将弹性支撑环的边条设置为可弯曲弹性结构，使得弹性支撑环能实时保持与温度计保护管内壁的接触，实现了对安装于保护管内的铠装电缆的有效支撑，因而可以采用直径较小的铠装电缆，有利于减小铠装电缆质量，从而减小铠装电缆自身的振动，适应高温、高压以及流致振动等恶劣使用环境。同时，采用直径较小的铠装电缆有利于降低温度计制造难度和生产成本；

4、本发明的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，通过对安装于保护管内的铠装电缆的有效支撑，能够采用直径较小的温度探头，能够有效提高测量精度，加速响应时间；

5、本发明的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计结构简单，可以根据需要设计较长的长度，可以广泛用于体积较大，需温度计插入深度大的工艺系统，应用范围广泛。

附图说明

图1为本发明所提供的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计的结构示意图；

图中：1-保护管；2-温度计电气接口；3-温度计安装接口；4-铠装电缆；5-弹性支撑环；6-温度计探头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种基于弹性支撑环的大长径比温度计，包括：温度计本体、保护管1、温度计电气接口2、温度计安装接口3和弹性支撑环5；温度计本体包括铠装电缆4和温度计探头6。

保护管1的内腔底端中心位置开有孔槽，孔槽的直径与温度计探头6的直径相同，孔槽的深度大于温度计探头6的长度。温度计探头6设置于孔槽内，温度计探头6的自由端与孔槽的底端紧贴，温度计探头6的另一端与铠装电缆4的一端固定连接，铠装电缆4的另一端与温度计电气接口2的一端固定连接，温度计安装接口3通过螺纹固定连接于保护管1的开口端；弹性支撑环5套设于铠装电缆4上。

弹性支撑环5包括上套环、下套环和若干个边条，每个边条的宽度及长度均相同，若干个边条等间隔设置于上套环和下套环之间，每个边条的两端分别与上套环和下套环固定连接，边条为可弯曲弹性结构。弹性支撑环5在自由状态下，弹性支撑环5的最大球形直径大于温度计保护管1的空腔的直径。具体地，弹性支撑环5可以为由高屈服强度的金属材料制成的椭球形灯笼结构。

弹性支撑环5的上套环通过温度计安装接口3的一端的机械挤压固定连接于铠装电缆4上；弹性支撑环5的下套环不固定，滑动连接于铠装电缆4上，可以沿铠装电缆4滑动。弹性支撑环5在受到外力挤压时可以轻易改变其外径，可以确保弹性支撑环5与保护管1内壁紧密接触。同时，弹性支撑环5直径的弹性变化使温度计拆装变得非常容易，不会受保护管1形变或安装接口3直径的影响。

在安装温度计本体时，通过挤压弹性支撑环5改变其外径，使其能顺利通过保护管1和温度计安装接口3，使温度计本体顺利插入保护管1内。在温度计本体插入保护管1后，弹性支撑环5的边条回弹并始终紧贴套管内壁，使得弹性支撑环5的边条对铠装电缆4起到支撑作用，保证铠装电缆4不会由于长度过长而变形或下垂；铠装电缆4始终处于保护管1的轴心位置，因而确保温度计探头6与保护管1的端部有效接触，保证温度计测量准确性和响应时间。当存在管道振动或流体冲刷导致温度计保护管1振动时，弹性支撑环5具有的弹性阻尼特性，能够有效缓解铠装电缆4在保护管1的径向摆动，从而防止温度计探头6脱离保护管1的端部或两者之间产生间隙，有效降低振动对温度测量的影响，同时也极大地减小了振动导致温度计内部铠装电缆4芯线断线的故障概率。

一般情况下，保护管1焊接在容器或管道壁面，温度计安装接口3的接口形式根据保护管1的接口确定。一般情况下，温度计安装接口3与保护管1通过螺纹连接，将温度计本体固定在保护管1中。通过温度计电气接口2将温度计探头6的电阻值输出至温度测量回路的处理单元，完成工艺系统温度参数的测量。

在拆卸温度计本体时，可以直接往外拔出温度计本体，拔出过程中通过自然挤压弹性支撑环5，使弹性支撑环5的外径产生变化，可以自由通过保护管1和温度计安装接口3，温度计本体可以直接拔出保护管1，完成温度计本体的拆卸。

弹性支撑环5的边条数量可以根据铠装电缆的直径大小进行设计调整，直径越大，边条数量可以设计得越多，以保证在铠装电缆4径向的各个方向都能得到有效支撑。弹性支撑环5通过温度计安装接口3的一端的机械挤压与铠装电缆4固定，以确保温度计本体能顺利从保护管1中拔出和拆卸。

本发明的基于弹性支撑环的大长径比温度计中的温度计本体和保护管1需要配套设置，以确保两者具有高度的匹配性。在某些特殊应用中，要求温度测量精度高、响应时间快，在这种情况下，温度计探头6和铠装电缆4应选择较小的直径。同时，保护管1的底端的孔槽直径应与温度计探头6的直径相匹配，尽量减小两者的装配公差，以保证温度测量精度和响应时间。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。