专利名称：抗疲劳的热电偶套管和方法
技术领域：
本文公开的主题的实施例大体涉及热电偶和热电偶套管，并且更具体而言，涉及抗疲劳的热电偶热电偶套管组合。背景
热电偶是用来基于电测量来测量温度的装置。热电偶目前广泛地用于多种工业和环境中。由于其中使用热电偶的多种工业和环境的原因，可看到多种形式的热电偶。现在关于图I来描述一般的热电偶。图I显示了热电偶100，其包括电接头102和104、壳体106和探头(也称为刺头)108。探头108的尖部110典型地置于待测量温度值的点处。测量装置(未显示)通常连接到电接头102和104上，以读取电压。根据这个电压测量，查明探头108的尖部110处 的温度值。取决于热电偶100的使用环境，保护热电偶100不受其中待测量温度的环境的影响有时是合乎需要的。所使用的保护性零件可为热电偶套管。现在关于图2来描述一般热电偶套管200。热电偶套管200可安装到装置的壳体208上，或者插入到壳体208中，以保护热电偶100，同时仍然允许热电偶100接近期望的位置，以获得准确的温度测量。热电偶套管200可包括帽件202，帽件202与壳体208匹配且密封(如果需要的话)壳体208。热电偶套管200还包括本体204和腔体206，热电偶100的探头区段108可插入腔体206中。热电偶100和热电偶套管200 —般是现货供应的构件，通常彼此一起使用，用于多种获得温度的应用中。但是，在一些情况下，这些现货供应的构件不能够经受住期望获得温度的环境条件。例如，如果经历例如壳体208的振动所引起的足够的运动，探头108在其基部处可经受机械失效。换句话说，热电偶100和热电偶套管200之间的机械连接会使热电偶100的一部分与壳体208以相同的频率振动，而热电偶100的、能够自由移动的另一部分(例如110)会在固定的部分上施加持续的应力，从而导致热电偶100断裂。因此，用于在多种运行条件下与热电偶套管一起使用热电偶的系统和方法是合乎需要的。概述
根据示例性实施例，存在一种热电偶系统，其包括热电偶套管，其构造成进入介质流过其中的结构；伸长的探头，其部分地设置在热电偶套管的内部，并且构造成测量温度；围绕伸长的探头而设置在第一端处的至少一个O形环，O形环构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动；以及围绕伸长的探头区段而设置在第二端处的弹性体，弹性体构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动。根据另一个示例性实施例，存在一种压缩机，其包括热电偶套管，其构造成进入介质流动所沿着的压缩机的壁；设置和构造成测量温度的伸长的探头；围绕伸长的探头而设置在第一端处的至少一个O形环，O形环构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动；以及围绕伸长的探头区段而设置在第二端处的弹性体，弹性体构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动；构造成接收介质的入口区段；轴和转子组件，其构造成旋转且启动接收自入口区段的介质的压缩；以及构造成排出介质的出口区段。根据又一个示例性实施例，存在一种用于阻尼热电偶系统的振动的方法。该方法包括在壳体件中提供弹性体，其中，弹性体包围热电偶系统的伸长的探头区段的第一端，以及其中，伸长的探头区段构造成测量温度；围绕热电偶系统的伸长的探头区段的第二端来设置至少一个O形环；将阻尼流体设置在伸长的探头区段设置在其中的热电偶套管的壳体内；以及将热电偶的伸长的探头区段插入到热电偶套管中。弹性体、至少一个O形环和阻尼流体会减小热电偶的振动。 附图
简述
附图示出了示例性实施例，其中
图I描绘了传统的热电偶；
图2示出了传统的热电偶套管；
图3显示了根据示例性实施例的无油螺杆式压缩机；
图4示出了根据示例性实施例的热电偶系统；
图5显示了根据示例性实施例的另一个热电偶系统；
图6-8显示了根据示例性实施例的热电偶套管；以及 图9是根据示例性实施例的、用于阻尼振动的方法的流程图。详细描述
示例性实施例的以下详细描述参照了附图。不同图中的相同参考标号标识相同的或类似的元件。另外，不必按比例绘制附图。而且，以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参照意味着结合实施例来描述的特定的特征、结构或特性均包括在公开的主题的至少一个实施例中。因而，在整个说明书的各处出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必指同一实施例。另外，特定的特征、结构或特性可按任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。如背景部分中描述的那样，热电偶可与热电偶套管一起使用，以获得热电偶不单独用于其中的多种环境中的温度测量。但是，在一些环境中，这些现货供应的构件会失效，例如，热电偶探头的机械断裂。因此，根据示例性实施例，用于防止热电偶系统(即，与热电偶套管一起使用的热电偶)在不利环境中失效的系统和方法是合乎需要的，并且可如接下来论述的那样获得。其中已知热电偶-热电偶套管组合会失效的不利环境的一个示例是具有高动态压力(例如，300+/-50 psi(20. 68+/-3. 45巴))的环境。备选地，可使用其它高动态压力范围，例如，+/-500 psi (+/-34. 5巴)。压力范围可取决于运行条件。这个高动态压力可引起振动，并且具有结构共振，该结构共振可处于允许热电偶系统有额外的振动的频率，这又会导致热电偶有机械失效。根据示例性实施例，如图3中显示的那样，无油螺杆式压缩机300可展示高动态压力。无油螺杆式压缩机300包括用于将空气(或其它介质)引导到压缩室304的空气进气区段302和附连到轴308上的马达驱动器306。压缩室304还包括螺杆314，螺杆314中的一个附连到轴308上，以启动压缩。另外，加压空气排气区段310允许加压空气气体从压缩室和用于测量温度的热电偶系统312离开。箭头316显示了空气气体行进的方向。参考记号“X”318表示在动态压力高的这种类型的系统中使用在热电偶套管中的传统的热电偶的情况下会发生机械失效的点，即，热电偶100在帽件106与探头区段108的接头处易于在机械上失效，这大致对应于热电偶套管200进入加压排气区段310中的刺入部(使用传统的热电偶100和传统的热电偶套管200)。另外，热电偶100和热电偶套管200可在任何连接点以及热电偶探头区段108处失效。根据示例性实施例，在下面关于图4和5来描述在高动态压力环境中工作的热电偶系统312。而且，虽然在图3中显示无油螺杆式压缩机300，但是可在这些示例性实施例中使用具有高动态压力的其它压缩机(和其它装置)，例如，正位移压缩机和往复式压缩机。另外，其它构件可包括在无油螺杆式压缩机300中，但为了简明而未在这里显示。根据示例性实施例，可在高动态压力环境中使用如图4中显示的那样的热电偶系统312。热电偶系统312包括热电偶402和热电偶套管404。热电偶402包括伸长的探头区段406和电接头408和410。热电偶套管404安装到加压排气口 310上，并且包括实心壳(或壳体)412，实心壳412具有内壁414、腔体416、帽区段426和杆区段428。可将O形环 418设置在伸长的探头区段406上，使得O形环与内壁414有接触，但是该接触松弛得足以使流体(如果其置于腔体416中的话)可经过，S卩，O形环418不在伸长的探头区段406和内壁414之间提供流体密封。O形环418大体位于伸长的探头406的尖部420附近，但是在备选的示例性实施例中可将其置于其它位置上。弹性体422可围绕伸长的探头区段406而移位，并且接触帽区段426。另外，阻尼流体424可设置在腔体416中。杆区段428可具有介于10. 16 cm和53. 35 cm之间的长度和介于O. 635 cm和I. 27 cm之间的内径,但是可使用其它尺寸，这取决于热电偶402和期望的环境。如上面描述的那样，压缩机300的运行可引起振动。这个振动允许热电偶/热电偶套管有运动，这可导致机械失效，例如，探头区段或热电偶套管折断。振动可由系统内的闻动态压力/声学共振引起，或者由结构共振引起，当在热电偶系统312的频率沮围中时，结构共振会增加热电偶402或热电偶套管组件404的振动。图4中显示的示例性热电偶系统312不那么可能在压缩机300的高动态压力环境中失效。这个示例性热电偶系统312包括使用O形环418和弹性体422，它们通过接触伸长的探头区段406和其它结构元件来减小振动。弹性体422围绕伸长的探头区段而足够紧地移位，以阻尼振动，但又不紧到将压缩机300的结构共振直接传递给伸长的探头区段406。换句话说，弹性体422可改变从压缩机传递到热电偶402的频率，或者对该频率提供阻尼。对探头区段406添加O形环418和弹性体422另外会改变热电偶402的频率，使得热电偶402的频率在压缩机300所产生的频率的范围之外，这将引起额外的振动运动。添加O形环418和弹性体422还可提供阻尼，使得如果探头区段406仍然处于共振频率，则频率的激励将减小。另外，可添加阻尼流体424，以进一步减小振动。例如，阻尼流体424可填充热电偶套管404的杆区段428的腔体的容积的高达一半。这个阻尼流体424可为导热性高且闪点大于预计运行温度(例如，闪点大于176. 7°C)的油。但是，可使用其它量和类型的阻尼流体424。根据另一个示例性实施例，另一个热电偶系统500被显示在图5中，并且其可用于高动态压力环境中。热电偶系统500包括热电偶502和热电偶套管504。热电偶502包括伸长的探头区段506、电接头508和510、帽区段512和阻尼区段514。帽区段512用于通过例如螺纹来将热电偶502附连到热电偶套管504上。虽然这将热电偶502附连到热电偶套管504上，但是在示例性实施例中，探头区段506不直接接触热电偶套管504。阻尼区段514包括弹性体524，弹性体524围绕伸长的探头区段506而设置，并且接触伸长的探头区段506和阻尼区段514两者。热电偶套管504安装到其中待测量介质的温度的结构上，例如，压缩机300的加压排气区段310，并且热电偶套管504包括实心壳(或壳体)516，实心壳516具有内壁518、腔体520和安装区段522。O形环526、528、530和532设置在伸长的探头区段506上，使得O形环526、528、530和532可与内壁518有接触，尤其是在伸长的探头区段506经受微小的移动的情况下。但是，如果存在接触，则该接触松弛得足以使流体(如果其置于腔体520中)可经过，即，O形环526、528、530和532不在伸长的探头区段506和内壁518之间提供流体密封。O形环526、528、530和532沿着伸长的探头区段隔开，以防止伸长的探头区段506有过度运动，过度运动将导致伸长的探头区段506有机械失效。虽然在图5中显示了四个O形环526、528、530和532，但是可使用更多或更少O形环。这个示例性热电偶系统500会减小振动，并且以类似于针对图4中显示的热电偶系统312所描述的方式来改变热电偶502的频率。根据示例性实施例，如图6-8中显示的那样，可在上面描述的示例性热电偶系统 中使用多种类型的热电偶套管。根据一个示例性实施例，如图6中显示的那样，可使用凸缘式热电偶套管602。凸缘式热电偶套管602包括用于匹配与例如加压排气区段310 (壳体区段606穿过其中)相关联的表面以及密封该表面的凸缘式区段604。根据另一个示例性实施例，带螺纹热电偶套管702包括帽区段708和用于匹配与例如加压排气区段310 (壳体区段706穿过其中)相关联的表面以及密封该表面的带螺纹区段704。根据又一个示例性实施例，焊入式热电偶套管802包括帽区段804和壳体806。焊入式热电偶套管802焊接到待测量温度的位置上，并且通过也密封被刺穿表面的焊缝而附连。利用上面描述的根据示例性实施例的示例性系统，在图9的流程图中显示了用于阻尼振动的方法。一种用于阻尼热电偶系统中的振动的方法包括在步骤902处，在壳体件中提供弹性体，其中，弹性体包围热电偶系统的伸长的探头区段的第一端，以及其中，伸长的探头区段构造成测量温度；在步骤904处，围绕热电偶系统的伸长的探头区段的第二端来设置至少一个O形环；在步骤906处，将阻尼流体设置在探头设置在其中的热电偶套管的壳体内；以及在步骤908处，将热电偶的伸长的探头区段插入到热电偶套管中，其中，弹性体、至少一个O形环和阻尼流体会减小热电偶的振动。上面描述的示例性实施例在各个方面都意图说明本发明，而非约束本发明。因而，本发明在详细实现中能够有本领域技术人员可从本文中包含的描述中得出的许多变型。所有这样的变型和修改均认为是在所附权利要求限定的本发明的范围和精神内。本申请的描述中使用的元件、动作或指令不应理解为对本发明是关键或必不可少的，除非明确地描述了这种情况。而且，如本文所用，冠词“一个”意图包括一个或多个项目。本书面描述使用公开的主题的示例来使本领域任何技术人员能够实践该主题，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本主题的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。这样的其它示例意图处于权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种热电偶系统，包括 热电偶套管，其构造成进入介质流过其中的结构； 伸长的探头，其部分地设置在所述热电偶套管的内部，并且构造成测量温度； 围绕所述伸长的探头而设置在第一端处的至少一个O形环，所述O形环构造成通过接触所述热电偶套管来阻尼所述伸长的探头的振动；以及 围绕所述伸长的探头区段而设置在第二端处的弹性体，所述弹性体构造成通过接触所述热电偶套管来阻尼所述伸长的探头的振动。
2.根据权利要求I所述的热电偶系统，其特征在于，所述热电偶套管选自包括凸缘式热电偶套管、焊入式热电偶套管和带螺纹热电偶套管的组。
3.根据权利要求I所述的热电偶系统，其特征在于，所述热电偶系统进一步包括 远离所述第一端而设置的第二 O形环。
4.根据权利要求I所述的热电偶系统，其特征在于，所述热电偶系统进一步包括 阻尼流体，其设置在所述热电偶套管中，并且构造成经过所述至少一个O形环。
5.根据权利要求I所述的热电偶系统，其特征在于，所述热电偶套管进一步包括 包括杆区段的壳体，所述杆区段与所述介质接触，所述杆区段具有在10. 16 cm-53. 35cm的范围中的长度，以及在O. 635 cm -1.27 cm的范围中的内径。
6.根据权利要求5所述的热电偶系统，其特征在于，在所述探头插入到所述壳体中之后，设置在所述杆区段的内部的阻尼流体的量填充所述杆区段内的容积的大约一半。
7.根据权利要求6所述的热电偶系统，其特征在于，所述阻尼流体是闪点高于176. 7°C的导热油。
8.根据权利要求I所述的热电偶系统，其特征在于，所述热电偶系统进一步包括 帽区段，其构造成通过所述弹性体而将所述伸长的探头连接到所述热电偶套管上，使得所述热电偶的振动频率不同于所述结构的共振频率。
9.一种压缩机,包括 热电偶套管，其构造成进入介质流动所沿着的所述压缩机的壁； 设置和构造成测量温度的伸长的探头； 围绕所述伸长的探头而设置在第一端处的至少一个O形环，所述O形环构造成通过接触所述热电偶套管来阻尼所述伸长的探头的振动；以及 围绕所述伸长的探头区段而设置在第二端处的弹性体，所述弹性体构造成通过接触所述热电偶套管来阻尼所述伸长的探头的振动； 构造成接收所述介质的入口区段； 轴和转子组件，其构造成旋转且启动接收自所述入口区段的介质的压缩；以及 构造成排出经压缩的介质的出口区段。
10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述热电偶套管选自包括凸缘式热电偶套管、焊入式热电偶套管和带螺纹热电偶套管的组。
11.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机进一步包括 远离所述第一端而设置的第二 O形环。
12.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述热电偶套管进一步包括 包括杆区段的壳体，所述杆区段与所述介质接触，所述杆区段具有在10. 16 cm-53. 34cm的范围中的长度，以及在O. 635 cm -1.27 cm的范围中的内径。
13.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，在所述探头插入到所述壳体中之后，设置在所述杆区段的内部的阻尼流体的量填充所述杆区段内的容积的大约一半，其中，所述阻尼流体构造成经过所述至少一个O形环。
14.根据权利要求13所述的压缩机，其特征在于，所述阻尼流体是闪点高于350T的导热油。
15.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机进一步包括 帽区段，其构造成通过所述弹性体来将所述伸长的探头连接到所述热电偶套管上，使得所述热电偶的振动频率不同于所述结构的共振频率。
16.一种用于阻尼热电偶系统的振动的方法，所述方法包括 在壳体件中提供弹性体，其中，所述弹性体包围所述热电偶系统的伸长的探头区段的第一端，以及其中，所述伸长的探头区段构造成测量接触所述热电偶系统的介质的温度； 围绕所述热电偶系统的所述伸长的探头区段的第二端来设置至少一个O形环； 将阻尼流体设置在所述伸长的探头区段设置在其中的热电偶套管的壳体内；以及 将所述热电偶的所述伸长的探头区段插入到所述热电偶套管中，其中，所述弹性体、所述至少一个O形环和所述阻尼流体减小所述热电偶的振动。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 从包括凸缘式热电偶套管、焊入式热电偶套管和带螺纹热电偶套管的组中选择所述热电偶套管。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 远离所述第一 O形环而在所述伸长的探头区段上提供第二 O形环。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述壳体区段包括与所述介质接触的杆区段，所述杆区段具有在10. 16 cm-53. 34 cm的范围中的长度，以及在O. 635 cm -1.27cm的范围中的内径。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括 改变所述热电偶系统的频率，使得所述热电偶的频率不同于所述热电偶套管附连到其上的结构的共振频率。
全文摘要
一种可在高动态压力环境中使用的方法和热电偶套管系统。热电偶系统包括热电偶套管，其构造成进入介质流过其中的结构；伸长的探头，其部分地设置在热电偶套管的内部，并且构造成测量温度；围绕伸长的探头而设置在第一端处的至少一个O形环，O形环构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动；以及围绕伸长的探头区段而设置在第二端处的弹性体，弹性体构造成通过接触热电偶套管来阻尼伸长的探头的振动。
文档编号G01K1/08GK102762968SQ201080064404
公开日2012年10月31日 申请日期2010年11月1日 优先权日2009年12月21日
发明者R.舒尔茨, W.C.伊根 申请人:诺沃皮尼奥内有限公司