专利名称：一种带保护套管的耐磨热电偶/热电阻的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热电偶/热电阻技术，特别是一种带保护套管的耐磨热电偶 /热电阻。
背景技术：
工业自动化领域目前大量使用带保护套管的热电偶/热电阻，无论是传统的普通 产品还是各种各样的耐磨专利产品，其保护套管外形全部是圆形或根部较粗前端部较细略 带锥度的圆锥形，这种外形结构的套管加工方法简单，相应制造成本低廉，但是在工业现场 安装使用于管道或者设备内时，阻力大，强度低，不耐冲刷和磨损，在流速较高的场合套管 根部还容易断裂，所以使用寿命短，不但给工矿企业增加购置、停车更换成本，而且给维修 工增加很多劳动量。各专业人士对带保护套管的热电偶/热电阻的保护套管的高强度耐磨 性研究设计一直没有停止，但几乎全部是局限于对材质的选择和对特种材料配方的研究， 而选用的材料材质越特殊，其制造成本就越高，尽管制造出来的热电偶热/电阻保护套管 有一定的耐磨效果，但效果不理想，保护套管安装于管道后，其迎流侧、前端部和保护套管 与管壁的交接处及套管根部磨损最为严重。保护套管损坏主要是套管在使用中因较高的温度、较强的腐蚀、介质冲刷，造成的 损坏主要有断裂、磨损泄漏，造成损坏的外力主要是介质对套管的摩擦阻力和压差阻力，根 据牛顿第三运动定律，绕流物体对于流体的阻力和流体作用于物体的力大小相等方向相 反，所以研究造成套管损坏的摩擦阻力和压差阻力，可以等效为研究绕流物体对于流体的 阻力。摩擦阻力来源于物面粘性切应力的合力，压差阻力是物面上压力的合力在流动方 向的分量。一般说来当流动处于层流状态，流动尚未发生分离，则总阻力主要表现为摩擦阻 力，这个力是造成套管损坏的主要力，当流动开始发生分离，但分离较小，且流动仍处于层 流状态，这时摩擦阻力和压差阻力具有同等重要性，随着流动分离的加剧，压差阻力也越来 越占主导地位。根据http //em. sjtu. edu. cn/f luid/neirong/c/C_473. htm 记载，上海交通大学 工程力学系研制的中国教育部新世纪网络课程建设工程《流体力学》C4. 7. 3不同形状物体 的阻力系数一节中，图C4. 7. 7 “水滴形流线型体在风洞实验中所做的阻力测量的结果”所 述以t表示水滴形流线型体的厚度，1表示弦长，阻力系数为Cd，分别考察了摩擦阻力、压 差阻力和总阻力变化规律，当t/Ι减小时压差阻力虽然减小，但摩擦阻力上升更快，当t/1 增大时摩擦阻力减小，但压差阻力急剧上升，两者均使总阻力增大；将水滴形流线体与相同 厚度的圆柱体相比，前者的最小阻力系数只有后者最小阻力系数的1/5 ；流线型体的厚度t 和弦长1之比t/Ι = 0. 25时，流线体在流体中摩擦阻力、压差阻力的合力最小。根据 http://www. cngspw. com/vbooks/ShowSubject. asp ？ SubjectID = 3979 记 载，清华大学教学软件库《工程流体力学》第八章第八节“圆柱绕流现象与阻力”附表“若干 物型的阻力系数”，非流线型物体的阻力系数试验值结果是圆柱和半管二元物型的阻力系数Cd是1. 2，方形柱的阻力系数Cd是2. 0，椭柱的阻力系数Cd是0. 2 0. 46。据此，圆形 套管阻力系数较高，而接近于流线型的椭柱的阻力系数较低。又根据表中的试验数据可以 看出，二元物型的阻力系数主要决定于迎流侧的形状和尺寸，如圆柱和半管、方柱和平板等 应流侧几何形体一样，阻力系数基本相同。又根据机翼在风洞中的实验，在风速为210英里/小时时，机翼圆头朝前时机翼的 阻力系数为1，机翼箭头朝前时，阻力则为前者的2倍，这是因为机翼圆头朝前时产生的涡 流区远小于机翼箭头朝前时产生的涡流区。所以完整流线型设计的前圆后尖略像水滴形的
套管，在此理论基础上，可以设计出新型低阻力高强度的带保护套管的热电偶/热电 阻。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带保护套管的耐磨热电偶/热电阻， 从而可以实现热电偶在管道中的阻力最小，摩擦力也最小，使用寿命相应延长的技术效果。为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，包括热电偶/热电阻合金、接线 盒支撑套管、接线盒，保护套管中间有容纳热电偶/热电阻合金的空腔，特征在于所述保 护套管的插入设备/管道内部部分的迎流侧是流线型水滴形或流线型弹头形；背流侧可以 是与迎流侧对称的几何形状，也可以是其他光滑或者平头形状，如圆形、椭圆形、齐平形、抛 物线型等。本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，优选的技术方案可以是所述 保护套管的背流侧与迎流侧采用对称的几何形状时，应用维护或者重新安装时按照套管安 装的方向指示，对调背流侧与迎流侧相对位置。这样设计在实际应用中可以根据使用时间 长短，按照套管安装的方向指示，对调背流侧与迎流侧相对位置，使一支耐磨套管相当于二 支耐磨套管使用。本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，优选的技术方案还可以是所 述的流线型耐磨套管为轴向等径形或和根部较粗前端部较细略带锥度的锥形。本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，优选的技术方案还可以是热 电偶/热电阻还可以包括一个带安装方向指示器的过程连接件，安装方向指示器附着于过 程连接件上，安装方向指示器可以是过程连接件上的突出物、凹槽、刻划线、箭头等。过程连 接件的安装形式可以是固定螺纹式、活动螺纹式、固定法兰式、活动法兰式、外套螺母式等 形式。本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，只是在相应的过程连接件上另 外设置安装方向指示器以指明流线型设计的套管按照正确方向安装，安装方向指示器可以 是过程连接件上的一个突出物、一道凹槽、一道刻划线等形式。本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，优选的技术方案还可以是热 电偶/热电阻还可以包括一个带安装方向指示器的翻边套管，带安装方向指示器的翻边套 管是在保护套管开口处向外垂直翻出一个圆形平边，在圆形平边上相对应的保护套管迎流 侧的一侧有一个突出物用于指示保护套管的安装方向。[0017]这些技术方案，包括各种优选的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更 好的技术效果。例如，不同的背流侧几何形状设计、不同方式的过程连接件、不同的安装方 向指示器可以和不同外型的流线型耐磨套管结合，采用不同的安装方向指示器、不同外型 的流线型耐磨套管这些技术方案可以分别结合，这些结合的技术方案都是本专利的技术方 案一部分；不同的背流侧几何形状设计、不同的带安装方向指示器的翻边套管可以和不同 外型的流线型耐磨套管结合，这些结合的技术方案也同样是本专利的技术方案一部分。根据《化工自动化及仪表》2002年“调节阀应用讲座”第四节流向对工作性能的影 所述，机翼在风洞中的实验，在风速为210英里/小时时，机翼圆头朝前时机翼的阻力系数 为1，机翼箭头朝前时，阻力则为前者的2倍，这是因为机翼圆头朝前时产生的涡流区远小 于机翼箭头朝前时产生的涡流区。根据这一流体力学实验结论可知，完整流线型设计的前 圆后尖略像水滴形截面的套管，绝对不能像本设计的套管一样，对调背流侧与迎流侧相对 位置，使一支耐磨套管相当于二支耐磨套管使用。这样一来就显现出本设计比起完全的流 线型水滴形截面套管的优越性。通过采用上述本设计的技术方案，本实用新型耐磨热电偶/ 热电阻套管，由于背流侧采用的是光滑或者平头形状，比起完全的流线型水滴形截面套管， 制造起来节省材料、制造工艺简单，所以制造成本低。但同时因为迎流侧是流线型设计，所 以能够使套管在使用中绕流阻力系数比起其他套管形状如常规的截面是圆形的套管小，从 而达到阻力最小、摩擦力也最小、使用寿命相应延长的效果，采用迎流侧和背流侧对称设计 还可以达到一只套管当近似二只用的效果。
图1是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型水滴 形，背流侧是与迎流侧呈几何对称的流线型水滴形。图2是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型水滴 形，背流侧是齐平形。图3是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型水滴 形，背流侧是圆形。图4是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型弹头 形，背流侧是齐平形。图5是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型弹头 形，背流侧是圆形。图6是本实用新型的保护套管的流线型耐磨套管截面图，迎流侧是流线型弹头 形，背流侧是与迎流侧呈几何对称的流线型弹头形。图7是本实用新型的耐磨热电偶/热电阻的带安装方向指示器的过程连接件为法 兰时的示意图。图8是本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻的带安装方向指示器的过 程连接件为带安装方向指示器的螺纹接头时的示意图。图9是本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻包括有带安装方向指示器 的翻边套管时的翻边套管示意图。图10是本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻包括有带安装方向指示器的翻边套管时的翻边套管俯视图，图中，套管的截面如图1所示的流线型水滴形。图11是本实用新型的带保护套管的耐磨热电偶/热电阻包括带安装方向指示器 的翻边套管时，带安装方向指示器的翻边套管在管道上的安装图。图1到图11中，1、耐磨套管，2、安装方向指示器，3、支架套管安装法兰，4、套管翻 边，5、安装于管道上的法兰，6、密封垫片，7、螺栓螺母垫片，8、管道和安装接管，9、接线盒安 装支撑套管，10、接线盒，11、过程连接件螺纹接头。
具体实施方式
一种耐磨热电偶/热电阻套管其带安装方向指示器的翻边套管在管道上的安装 图如图11所示，在需要测温的管道8上引出一短管，在短管上焊接法兰5，耐磨套管1通过 法兰5插入管道，带安装方向指示器2的套管翻边4安放于法兰5上，套管翻边4与法兰5 之间有密封垫片6。接线盒10通过接线盒安装支撑套管9安装于支架套管安装法兰3上， 通过螺栓螺母垫片7使支架套管安装法兰3和安装于管道上的法兰5紧固夹紧，紧固夹紧 前旋转套管翻边4使其安装方向指示器2指向管道8内介质流向的反方向，即确保耐磨套 管的迎流侧垂直于管道内介质流向安装。这种设计的耐磨热电偶/热电阻套管，其带安装方向指示器的翻边套管安装如图 所示，由于翻边套管4相对于法兰和管道是活动的，可以任意旋转角度，所以在通过法兰、 垫片、螺栓紧固前，先按照安装方向指示器2指示的方向将套管旋转到正确方向，再旋紧螺 栓，所以安装简单。安装所用的法兰、垫片和螺栓都是标准件，所以安装成本低廉。这种设计的耐磨热电偶/热电阻套管，其带安装方向指示器的翻边套管安装如图 所示，当套管的背流侧是与迎流侧对称的几何形状时，在使用一段时间后迎流侧可能会有 些磨损，则可以根据安装方向指示器2指示的方向将套管旋转使背流侧和迎流侧对调，相 当于新安装一只套管。
权利要求1.一种带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，括热电偶/热电阻合金、接线盒支撑套管、 接线盒，保护套管中间有容纳热电偶/热电阻合金的空腔，特征在于所述保护套管的插入 设备/管道内部部分的迎流侧是流线型水滴形或流线型弹头形；背流侧是与迎流侧对称的 几何形状或者是其他光滑或者平头形状。
2.根据权利要求1所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所述的其他光 滑或者平头形状包括圆形、椭圆形、齐平形、抛物线型。
3.根据权利要求1或2任一项所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所 述的流线型耐磨套管为轴向等径形或和根部较粗前端部较细略带锥度的锥形。
4.根据权利要求1或2任一项所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所 述的热电偶/热电阻还包括一个带安装方向指示器的过程连接件，安装方向指示器附着于 过程连接件上。
5.根据权利要求4所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所述的安装方 向指示器是过程连接件上的突出物、凹槽、刻划线。
6.根据权利要求4所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所述的过程连 接件的安装形式是固定螺纹式、活动螺纹式、固定法兰式、活动法兰式或外套螺母式。
7.根据权利要求1或2任一项所述带保护套管的耐磨热电偶/热电阻，其特征是所 述的热电偶/热电阻还包括一个带安装方向指示器的翻边套管，带安装方向指示器的翻边 套管是在保护套管开口处向外垂直翻出一个圆形平边，在圆形平边上相对应的保护套管 迎流侧的一侧有一个突出物用于指示保护套管的安装方向。
专利摘要本实用新型介绍了一种带保护套管的低阻力高强度耐磨热电偶/热电阻，包括热电偶/热电阻合金、接线盒支撑套管、接线盒，还包括流线型耐磨套管(1)，流线型耐磨套管(1)插入设备/管道内部部分的迎流侧是流线型水滴形或流线型弹头形，背流侧则是与迎流侧对称形或圆形、齐平形等。流线型耐磨套管(1)中间有容纳热电偶/热电阻合金的空腔。热电偶/热电阻还可以包括一个带安装方向指示器的过程连接件，安装方向指示器是过程连接件上的突出物、凹槽、刻划线、箭头等。本实用新型低阻力高强度耐磨热电偶/热电阻套管，可以实现套管在管道中的阻力最小，摩擦力也最小，使用寿命相应延长的技术效果。
文档编号G01K7/02GK201867260SQ20102056209
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者胡平杰 申请人:胡平杰