专利名称：一种高温采样探头的冷却方法
技术领域：
本发明涉及冷却方法，特别涉及处于高温环境下的采样探头的冷却方法。
背景技术：
在水泥等窑炉中，为了提高生产效率，需要用采样探头将窑炉内的样品采
出并分析，从而实时监测窑炉内部的组分。由于窑炉内温度较高，如高达1400 度，因此，采样探头通常采用如下耐高温材料
1、 采用陶瓷材料，但其脆性较高，易被窑炉内的落料砸破；降低了采样探 头的使用寿命，相应地提高了成本。
2、 采用钢材，但即使是采用耐热钢，也会存在氧化快、高温蠕变等问题， 因此还需要冷却采样探头，目前通用的做法是使用开放式水冷循环或者封闭式 油冷的技术，但冷却方法存在以下不足
1、 成本高。使用水冷或者油冷时，需要增加泵以驱动流动，管路复杂，增 加了成本。
2、 需要保护装置。使用封闭循环水冷或者油冷，在泵损坏或者停电时，需 要及时将采样探头取出，否则会烧坏，因此一般都配备了 UPS、导轨等设备， 以备停电或者泵故障时将采样探头自动拔出。
3、 可靠性低。封闭式水冷或者油冷，需要配备风机去冷却循环液，从而增 加了成本，降低了可靠性。
4、 运行费用高。使用开放式水冷，需要耗费大量的水，水流量40L/min， 每年的运行费用接近6万。
发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种实施简单、运行费用低、可靠性高、维护量小的高温采样探头的冷却方法。 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种高温采样探头的冷却方法，所述采样探头内设有采样通道，所述冷却 方法为散热工质直接或间接地吸收采样探头高温端的热量，并以沸腾散热的 方式带走热量，从而冷却了所述采样探头。
采样通道一侧的散热工质直接吸收采样探头高温端的热量，沸腾后排走，从 而冷却了所述采样探头。
作为优选，所述散热工质是间接吸收采样探头高温端的热量
采样通道一侧的传热工质吸收采样探头高温端的热量，并将热量传给与传 热工质相隔离的散热工质，散热工质沸腾后排走，从而冷却了所述采样探头。
传热工质的传热过程可以使用液体强迫对流，比如传热工质可以使用导热 油，导热油在高温端吸收探头的热量，通过泵驱动对流，将热量带到散热端， 并将热量传递给散热工质；
传热工质的传热过程也可以使用热管相变传热原理，比如传热工质可以是 钾，钾在高温端吸热沸腾，气态的钾密度小，上升至散热端，释放热量给散热 工质，并冷凝为液态的钾，流回到采样探头的高温端。
所述传热工质吸收热量后向采样探头的散热端移动，并将热量传递给所述 散热工质。
作为优选，所述散热工质是水。
所述传热工质是液态的，在工作状态下的温度高于散热工质的沸点。 作为优选，所述传热工质和散热工质是水。 与现有技术相比，本发明具有如下技术效果
1、实施简单、成本低。由于使用沸腾散热方式，省去了水冷或者油冷装置 中的管路、驱动泵、冷却风机，成本大大降低。
4。由于该冷却方法无需外部循环泵，消除了停电、循环 泵故障带来的烧坏采样探头的风险，不需要额外的保护措施。
3、 可靠性高。由于沸腾散热的效率极高，只要存在沸腾散热的工质，采样 探头的温度就不会过高。
4、 运行费用低。如果以水做沸腾散热工质，由于沸腾散热的效率极高，使 用的水很少， 一年的费用将低于2000元。
图1是实施例1中采用了本发明冷却方法的装置的示意图； 图2是实施例2中采用了本发明冷却方法的装置的示意图3是实施例3中采用了本发明冷却方法的装置的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详尽描述。 实施例1:
如图1所示， 一种采用高温采样探头的冷却方法的装置，采样探头插入高
温窑炉中，窑炉内温度高达1500度；所述装置包括采样通道l、传热工质腔2、 沸腾散热腔3、吸液芯4、散热片5。
所述传热工质腔2设置在采样通道1的外围，而所述吸液芯4设置在传热 工质腔2的内部。封闭的传热工质腔2中装有传热工质——蒸馏水。
所述沸腾散热腔3设置在采样探头的一端，散热片5设置在沸腾散热腔3 内的采样探头的外围。开放的沸腾散热腔3内装有散热工质-水。
本实施例揭示了一种高温采样探头的冷却方法，采样探头内设有采样通道， 所述冷却方法包括以下步骤
a、传热工质腔2中的蒸馏水吸收采样探头高温端的热量，蒸馏水沸腾相变， 变成200度的水蒸汽(传热工质腔2内保持一定的压力，水的沸点高于100度)；
5由于水蒸汽密度较小，上升至传热工质腔2的顶部也即散热端，并通过散热片5 将热量传递给散热工质，水蒸汽液化为蒸馏水，沿着吸液芯4流回到采样探头 的高温端，至此完成了热量由探头高温端向散热端的传递过程；
b、采样探头散热端的散热工质——水，吸收传热工质传递的热量，在常压 下沸腾，变成常压下的水蒸汽，排到大气中，并带走大量热量，从而冷却了采 样探头。
通过上述方法，可以使整个采样探头维持在200度左右，解决了现有技术 中采样探头高温氧化、蠕变等技术问题，降低了对采样探头使用材料的要求。
实施例2:
如图2所示， 一种采用高温采样探头的冷却方法的装置，与实施例1不同 的是
1、 所述传热工质腔2内装有驱动泵7，传热工质是油；
2、 设置有自动补液管6。
本实施例揭示了一种高温采样探头的冷却方法，采样探头内设有采样通道， 所述冷却方法包括以下步骤-
a、 传热工质腔2中的油吸收采样探头高温端的热量，温度升高，如200度， 油在驱动泵7的驱动下流动循环到采样探头的散热端，通过散热片5将热量传 递给散热工质，降低温度后的油在驱动泵7的驱动下流回到采样探头的高温端；
b、 采样探头散热端的沸腾散热腔3中的散热工质——水，吸收传热工质传 递来的热量，在常压下沸腾，变成水蒸汽排到大气中，并带走大量热量，从而 冷却了采样探头；
在上述过程中，当沸腾散热腔3内的水少于一定的量时，通过自动补液管6 补入一定量的水。
通过上述方法，可以使整个采样探头维持在200度左右，解决了现有技术 中采样探头高温氧化、蠕变等技术问题，降低了对采样探头使用材料的要求。实施例3:
如图3所示， 一种采用高温采样探头的冷却方法的装置，采样探头插入高
温窑炉中，窑炉中温度高达1400度，所述装置包括采样通道l、沸腾散热腔3、 自动补液管6。
所述沸腾散热腔3设置在采样通道1的外围，并连通大气；沸腾散热腔3 的内部装有散热工质——蒸馏水。
本实施例揭示了一种高温采样探头的冷却方法，采样探头内设有采样通道， 所述冷却方法为
沸腾散热腔3中的蒸馏水直接吸收采样探头高温端的热量，蒸馏水沸腾， 变成100度的水蒸汽(传热工质腔2与大气连通，水的沸点为100度)，排到大 气中，并带走大量热量，从而冷却了采样探头；
在上述过程中，当沸腾散热腔3内的蒸馏水少于一定的量时，通过自动补 液管6补入一定量的蒸馏水。
通过上述方法，可以使整个采样探头维持在200度左右，解决了现有技术 中采样探头高温氧化、蠕变等技术问题，降低了对采样探头使用材料的要求。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是，散 热工质间接或直接地吸收采样探头高温端的热量，并通过沸腾散热的方式带走 大量热量，从而冷却了采样探头。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做 出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种高温采样探头的冷却方法，所述采样探头内设有采样通道，所述冷却方法为散热工质直接或间接地吸收采样探头高温端的热量，并以沸腾散热的方式带走热量，从而冷却了所述采样探头。
2、 根据权利要求1所述的冷却方法，其特征在于采样通道一侧的散热工 质直接吸收采样探头高温端的热量，沸腾后排走，从而冷却了所述采样探头。
3、 根据权利要求1所述的冷却方法，其特征在于所述散热工质是间接吸 收采样探头高温端的热量采样通道一侧的传热工质吸收采样探头高温端的热量，并将热量传给与传 热工质相隔离的散热工质，散热工质沸腾后排走，从而冷却了所述采样探头。
4、 根据权利要求3所述的冷却方法，其特征在于所述传热工质吸收热量 后向采样探头的散热端移动，并将热量传递给所述散热工质。
5、 根据权利要求1至4任一所述的冷却方法，其特征在于所述散热工质是水。
6、 根据权利要求3或4所述的冷却方法，其特征在于所述传热工质是液 态的，在工作状态下的温度高于散热工质的沸点。
7、 根据权利要求6所述的冷却方法，其特征在于所述传热工质和散热工 质是水。
全文摘要
本发明公开了一种高温采样探头的冷却方法，所述采样探头内设有采样通道，所述冷却方法为散热工质直接或间接地吸收采样探头高温端的热量，并以沸腾散热的方式带走热量，从而冷却了所述采样探头。本方法具有实施简单、运行费用低、可靠性高、维护量小等优点。
文档编号G01N1/10GK101482457SQ20091009586
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者徐丽慧 申请人:徐丽慧