可在線更換的熱電偶裝置的製作方法

2023-06-03 01:09:56

專利名稱：可在線更換的熱電偶裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可在線更換的熱電偶和配套裝置，屬於溫度傳感器製造的技術領域。
背景技術：
在許多使用工業燃燒爐的生產工藝中，通常使用熱電偶作為測量溫度的(1100~1600℃)元件。在高溫下工作的熱電偶，它的壽命是有一定限度的，當熱電偶損壞時，就要進行更換。但是，目前工業燃燒爐使用的熱電偶都是通過法蘭與設備接口直接相連。對於燃燒爐內的壓力為正壓，而且被燃燒的氣體為有毒的化學物質時，一旦熱電偶損壞就無法進行在線更換，因為拆卸會導致高溫的有毒有害氣體溢出，對操作人員和環境的安全造成威脅。
以石化工業的酸性氣體燃燒爐為例，其內部燃燒的氣體壓力約0.04Mpa，燃燒溫度1300~1400℃，主要成分是有毒的硫化氫(H2S)氣體。當安裝在爐體上的熱電偶損壞時，目前尚無法在線更換，只有停爐以後才可以進行。但是，通常這樣的燃燒爐要運行三年左右才進行停爐檢修。

發明內容
技術問題本發明的目的是提出一種可在線更換的熱電偶裝置，使得熱電偶在類似上述使用的環境中，一旦損壞，可以立即在線(不用停爐)更換。
技術方案本發明的可在線更換的熱電偶裝置，由熱電偶和固定裝置所組成，所述的熱電偶為活塞式熱電偶，固定裝置為固定套和用於更換活塞式熱電偶的換裝筒；其中活塞式熱電偶由非金屬熱電偶保護套、金屬熱電偶保護套、定位滑塊、活塞結構的尾部、接線盒腔室、接線盒壓蓋組成，非金屬熱電偶保護套位於活塞式熱電偶的前端，金屬熱電偶保護套位於活塞式熱電偶的中部，金屬熱電偶保護套的前端套在非金屬熱電偶保護套的後端，金屬熱電偶保護套前端外套有定位滑塊，金屬熱電偶保護套後端外套有活塞結構的尾部，活塞結構的尾部的內腔為接線盒腔室，在活塞結構的尾部的後端為接線盒壓蓋；固定套套在活塞結構的尾部的外面，固定套的前端通過連接法蘭與外部設備的第一法蘭接口相連接，固定套的後端通過外套螺母將活塞式熱電偶蓋在固定套的內腔中。用於更換活塞式熱電偶的換裝筒包括裝筒套管、換裝筒鎖緊螺母、端蓋和推拉杆，在裝筒套管的前端設有換裝筒鎖緊螺母，在裝筒套管的後端設有端蓋，推拉杆位於裝筒套管中。
有益效果本發明是一種可以在線更換的熱電偶裝置，使得熱電偶在實際使用過程中，一旦損壞，可以立即在線(不用停爐)更換。
活塞式熱電偶的尾部與普通熱電偶不同，被設計成活塞結構，它可以在熱電偶固定套內部滑動。為保證滑動密封，活塞上嵌有O型橡膠圈。活塞式熱電偶插入固定套後，通過順時針旋轉位於最尾部的外套螺母，使活塞式熱電偶和固定套進行緊密的連接固定。活塞式熱電偶尾部的活塞內部，設計成用於接線的接線盒。
熱電偶固定套和換裝筒是為了保證活塞式熱電偶正常工作及在線更換的配套部件。固定套的功能是第一，通過它的法蘭，實現與工藝設備接口(通常是隔離球閥)的連接。第二、通過外套螺母完成與熱活塞式電偶的固定連接。第三、更換活塞式熱電偶時，通過它尾部的外螺紋接口，實現與換裝筒內螺紋的連接。限位螺栓和視鏡是固定套上的部件，這兩個部件都是為方便活塞式熱電偶的更換和操作安全而設置的。換裝筒的功能是在線更換的時候，通過換裝筒提供活塞式熱電偶移動的氣缸通道，同時起到保證換裝時的安全作用。
熱電偶保護套設計成由兩部分組成。即由非金屬保護套和金屬保護套構成，降低了熱電偶保護套損壞的可能。


圖1是活塞式熱電偶的結構示意圖，其中有非金屬熱電偶保護套11-A、金屬熱電偶保護套11-B、定位滑塊12、活塞結構的尾部13、接線盒腔室14、接線盒壓蓋15。
圖2是活塞式熱電偶固定套的結構示意圖，其中有連接法蘭21、定位滑塊限位螺栓22、活塞限位螺栓23、視鏡24、套體25、外套螺母26。
圖3是活塞式熱電偶的換裝筒的結構示意圖，其中有裝筒套管31、換裝筒鎖緊螺母32、端蓋33、推拉杆34。
圖4是活塞式熱電偶現場安裝的示意圖，其中除了活塞式熱電偶和活塞式熱電偶固定套之外，還有安裝現場的一些其它設備與部件，其中有第一法蘭接口4、隔離球閥5、第二法蘭接口6、氮氣入口7、爐壁8、爐內襯裡9。
具體實施例方式
熱電偶保護套熱電偶保護套是用來保護測量元件-熱電偶絲的套管，由於爐膛溫度很高，通常使用耐高溫的非金屬材料如剛玉，這類材料質地比較脆，當保護套較長時，安裝過程中發生機械碰撞或擠壓，容易造成保護套破碎。為加強熱電偶保護套的整體強度，減少在安裝過程中發生破碎的可能，我們將熱電偶保護套設計成由兩部分組成。即該保護套由非金屬保護套即非金屬熱電偶保護套11-A和金屬保護套即金屬熱電偶保護套11-B構成。其中金屬保護套由耐高溫的2520不鏽鋼製成，之所以可以採用金屬材質，是因為有保護氮氣不斷的進入爐內，使金屬保護套部分的溫度低於760℃。非金屬保護套由剛玉製成。兩者通過特殊粘結方式聯結。根據實際使用的條件，應將非金屬部分的套管長度設計的儘可能短。一般金屬部分的長度以插到爐壁保溫層的厚度的一半處。
定位滑塊定位滑塊的設計目的是，保證在安裝過程中，熱電偶套管的中心線不偏離換裝筒的中心線。可以防止安裝過程中，由於非金屬部分的套管偏離中心而碰到接管內壁、閥門內件和爐膛內壁導致的破碎。定位滑塊在熱電偶安裝之前時所在的位置參見圖2。定位滑塊的材質為304不鏽鋼或聚四氟，熱電偶安裝時，定位滑塊和活塞式熱電偶一起沿換裝筒內向活塞式熱電偶固定套方向移動(通過使用推拉杆)。
活塞結構的尾部活塞式熱電偶被設計成活塞形狀，由304不鏽鋼製成。在活塞結構的尾部被設計成空腔結構，以方便熱電偶的接線。
接線盒腔室接線盒腔室被設計在活塞式熱電偶的尾部中，在接線盒腔室中固定有一連接端子，通過連接端子將熱電偶絲與外接的信號線相連接。
接線盒壓蓋在接線盒腔室的尾部設計有一個金屬的圓形的接線盒壓蓋，通過螺紋與接線盒相連接，起到封閉接線盒腔室的作用。信號線通過接線盒壓蓋中心的圓孔引出，方便連接。
這幾個部件的材質為304不鏽鋼，製造圖參見圖紙附件。
活塞式熱電偶固定套的組成(該部分結構可以見圖3。)連接法蘭在活塞式熱電偶固定套的前端有連接法蘭，其規格與球閥法蘭相同，實現與工藝設備接口(通常是隔離球閥)的連接，連接法蘭是採用碳鋼製成，焊接在活塞式熱電偶固定套的前端。
定位滑塊限位螺栓在活塞式熱電偶固定套上安裝有定位滑塊限位螺栓，用於使定位滑塊在安裝活塞式熱電偶時，由於該限位螺栓的作用使得定位滑塊的位置固定，在旋轉熱電偶時(通過使用推拉杆)，使得定位滑塊能夠脫離熱電偶保護套。
活塞限位螺栓在活塞式熱電偶固定套上安裝有活塞限位螺栓，該螺栓主要保證活塞式熱電偶在換裝時，在拆下外套螺母以後，不會因為受爐內氣體和保護氮氣的綜合壓力作用下，脫離固定套。從而防止有害氣體洩漏而造成的危害。
視鏡在活塞式熱電偶固定套上配置有視鏡，通過視鏡可以觀察到安裝和拆卸過程中熱電偶的位置，以方便活塞式熱電偶的更換。製造圖參見圖紙附件。
套體活塞式熱電偶固定套的套管起固定和支撐熱電偶的作用。在熱電偶固定套的套管尾部有外螺紋接口，在安裝和更換時，實現與換裝筒鎖緊螺母的連接。製造圖參見圖紙附件。
外套螺母活塞式熱電偶安裝基本就位以後，外套螺母通過固定套的套管尾部的外螺紋將熱活塞式電偶壓緊，保證熱電偶整體的氣密性並防止灰塵進入固定套內。製造圖參見圖紙附件。
活塞式熱電偶換裝筒的組成(該部分的結構可見圖4)換裝筒套管換裝筒套管可以支撐和固定熱電偶，以方便活塞式熱電偶的換裝，該換裝筒套管由碳鋼製成。
換裝筒鎖緊螺母活塞式熱電偶換裝筒上裝有換裝筒鎖緊螺母，該鎖緊螺母可以將換裝筒和固定套緊密連接，形成活塞式熱電偶後移的氣缸通道。
端蓋活塞式熱電偶換裝筒的尾部裝有端蓋，該端蓋也是活塞式熱電偶的限位裝置，可防止熱電偶脫離換裝筒，以保證安全。
推拉杆活塞式熱電偶換裝筒中配有推拉杆，通過推動推拉杆可以移動和旋轉活塞式熱電偶，從而方便熱電偶的換裝。
可在線更換的熱電偶裝置由熱電偶和固定裝置所組成，所述的熱電偶為活塞式熱電偶1，固定裝置為固定套2和用於更換活塞式熱電偶1的換裝筒3；其中活塞式熱電偶1由非金屬熱電偶保護套11-A、金屬熱電偶保護套11-B、定位滑塊12、活塞結構的尾部13、接線盒腔室14、接線盒壓蓋15組成，非金屬熱電偶保護套11-A位於活塞式熱電偶1的前端，金屬熱電偶保護套11-B位於活塞式熱電偶1的中部，金屬熱電偶保護套11-B的前端套在非金屬熱電偶保護套11-A的後端，金屬熱電偶保護套11-B前端外套有定位滑塊12，金屬熱電偶保護套11-B後端外套有活塞結構的尾部13，活塞結構的尾部13的內腔為接線盒腔室14，在活塞結構的尾部13的後端為接線盒壓蓋15；固定套2套在活塞結構的尾部13的外面，固定套2的前端通過連接法蘭21與外部設備的第一法蘭接口4相連接，固定套2的後端通過外套螺母26將活塞式熱電偶1蓋在固定套2的內腔中。用於更換活塞式熱電偶1的換裝筒3包括裝筒套管31、換裝筒鎖緊螺母32、端蓋33和推拉杆34，在裝筒套管31的前端設有換裝筒鎖緊螺母32，在裝筒套管31的後端設有端蓋33，推拉杆34位於裝筒套管31中。
在更換熱電偶時，先鬆開固定套上的外套螺母，使活塞式熱電偶脫離與固定套的固定連接；由於受爐內氣體和保護氮氣綜合壓力(約0.05Mpa)的作用，會使活塞式熱電偶向外移動，在限位螺栓的限制下，活塞式熱電偶不會脫離固定套，從而防止有害氣體洩漏。下一步，打開接線盒壓蓋拆除連接電纜，再將接線盒壓蓋上好。然後將活塞式熱電偶推拉杆與活塞式熱電偶尾部接線盒壓蓋上的內螺紋連接，然後套上換裝筒，將換裝筒鎖緊螺母與固定套連接，形成活塞式熱電偶後移的氣缸通道。這時旋鬆限位螺栓，使限位螺栓的限位作用消失，熱電偶會通過換裝筒向外移動，外移的速度取決於氣缸的摩擦力和氣阻的大小。換裝筒端蓋上的推拉杆通過孔與推拉杆之間的間隙，決定了氣阻的大小。換裝筒端蓋也是活塞式熱電偶的限位裝置，可防止熱電偶脫離換裝桶，以保證安全。活塞式熱電偶抽出後，立即關閉隔離球閥；然後將換裝筒拆下，接著取出有故障的熱電偶。如果活塞式熱電偶不能靠爐內氣壓移出，可以使用推拉杆將其抽出。
更換新的活塞式熱電偶是個相反的安裝過程。由於熱電偶的長度較長，為保證質地很脆的剛玉套管在安裝時不會碰到更換通道的內壁(包括換裝桶內壁、固定套內壁、球閥的球孔內壁、設備上法蘭接管內壁和爐內襯裡)而斷裂，一定要使整支電偶在換裝通道內有較好的同心度。為此，本發明裝置中設計了一個(同心)定位滑塊。先將安裝活塞式熱電偶使用的定位滑塊的內螺紋和電偶金屬保護管上的外螺紋連接，將它和活塞式熱電偶一起推入換裝筒，然後將換裝筒和固定套連接好，再慢慢打開隔離球閥，接著推動推拉杆，將熱電偶向固定套方向推入。當滑塊將要行進到固定套頂部時，由於滑塊限位螺栓的阻擋，熱電偶將不能繼續推進，這時應通過推拉杆的旋轉，使伸進固定套內的滑塊限位螺栓進入滑塊限位槽。這樣滑塊將接觸到固定套頂部而不會繼續旋轉，隨著推拉杆的繼續旋轉，熱電偶保護管上的螺紋將脫離滑塊，此後便可以繼續推入。當從視鏡觀察到熱電偶的前氣缸已經通過視鏡時，將限位螺栓擰緊，使限位產生作用。然後拆下換裝筒，連接電纜，最後通過順時針旋轉位於尾部的外套螺母，使活塞式熱電偶和固定套進行緊密的連接固定。在整個更換過程中，保護氮氣不可以關閉。
這樣，通過固定套和換裝筒，就可以對這種新型活塞式熱電偶進行在線更換，方便了現場的檢修。
權利要求
1.一種可在線更換的熱電偶裝置，由熱電偶和固定裝置所組成，其特徵在於所述的熱電偶為活塞式熱電偶(1)，固定裝置為固定套(2)和用於更換活塞式熱電偶(1)的換裝筒(3)；其中活塞式熱電偶(1)由非金屬熱電偶保護套(11-A)、金屬熱電偶保護套(11-B)、定位滑塊(12)、活塞結構的尾部(13)、接線盒腔室(14)、接線盒壓蓋(15)組成，非金屬熱電偶保護套(11-A)位於活塞式熱電偶(1)的前端，金屬熱電偶保護套(11-B)位於活塞式熱電偶(1)的中部，金屬熱電偶保護套(11-B)的前端套接在非金屬熱電偶保護套(11-A)的後端，金屬熱電偶保護套(11-B)前端外套有定位滑塊(12)，金屬熱電偶保護套(11-B)後端外套有活塞結構的尾部(13)，活塞結構的尾部(13)的內腔為接線盒腔室(14)，在活塞結構的尾部(13)的後端為接線盒壓蓋(15)；固定套(2)套在活塞結構的尾部(13)的外面，固定套(2)的前端通過連接法蘭(21)與外部設備的第一法蘭接口(4)相連接，固定套(2)的後端通過外套螺母(26)將活塞式熱電偶(1)蓋在固定套(2)的內腔中。
2.根據權利要求1所述的可在線更換的熱電偶裝置，其特徵在於用於更換活塞式熱電偶(1)的換裝筒(3)包括裝筒套管(31)、換裝筒鎖緊螺母(32)、端蓋(33)和推拉杆(34)，在裝筒套管(31)的前端設有換裝筒鎖緊螺母(32)，在裝筒套管(31)的後端設有端蓋(33)，推拉杆(34)位於裝筒套管(31)中。
全文摘要
可在線更換的熱電偶裝置由熱電偶和固定裝置所組成，熱電偶為活塞式熱電偶(1)，固定裝置為固定套(2)和用於更換活塞式熱電偶(1)的換裝筒(3)；其中活塞式熱電偶(1)由非金屬熱電偶保護套(11－A)、金屬熱電偶保護套(11－B)、定位滑塊(12)、活塞結構的尾部(13)、接線盒腔室(14)、接線盒壓蓋(15)組成，固定套(2)套在活塞結構的尾部(13)的外面，固定套(2)的前端通過連接法蘭(21)與外部設備的第一法蘭接口(4)相連接，固定套(2)的後端通過外套螺母(26)將活塞式熱電偶(1)蓋在固定套(2)的內腔中。本發明可在線更換的熱電偶裝置，使得熱電偶在類似上述使用的環境中，一旦損壞，可以立即在線(不用停爐)更換。
文檔編號F23M11/04GK101017112SQ20061009834
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月12日 優先權日2006年12月12日
發明者鄭溪民, 王利明 申請人:鄭溪民, 王利明