Устройство для измерения теплового потока Советский патент 1992 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения лучистых тепловых потоков в топочных устройствах парогенераторов и может применяться в других областях народного хозяйства, где необходим контроль за мощностью и распределением тепловых потоков.

Известен термозонд, содержащий цилиндрический корпус, датчики лучистого теплового потока и встроенную систему охлаждения, корпус которого выполнен в виде

цилиндров различных диаметров, а датчики теплового потока установлены на поверхности цилиндров.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, обусловленная тем, что используются датчики теплового потока открытого типа, которые быстро выходят из строя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является торцовый термозонд разработки ВТИ. Термозонд содержит коаксиально установленные трубки

ю

Ч)

со о

подвода и отвода охлаждающей среды. На одном торце трубок расположен теплопри- емник с горячими спаями термопар. Термопары проложены внутри защитного чехла, который проходит через полость между трубками. В торце термозонда имеется крышка на резьбовом соединении, которая фиксирует теплоприемник. Крышка может менять свое положение относительно торца наружной трубки, а относительно торца теп- лоприемника крышка занимает фиксированное положение. Теплоприемник со стороны охлаждаемого торца устройства изолирован герметизирующей прокладкой. Наружная и внутренняя трубки соединены между собой посредством сварки. Охлаждаемый торец теплоприемника непосредственно соприкасается с охлаждаемой средой по площади сечения трубки подвода.

Недостатком термозонда является низкая надежность, обусловленная значительным напряжением, возникающим в сварном соединении из-за различных тепловых расширений внутренней и наружной трубок, сваренных между собой, что приводит к быстрому разрушению термозонда. Наличие уплотнительной прокладки в зоне охлаждаемого торца теплоприемника приводит к нарушению герметичности, работоспособности термозонда при первом же перебое с подачей охлаждаемой среды. В результате термоцикличности тепловых нагрузок происходит усадка прокладочного материала, для устранения которой требуется поджатие теплоприемника крышкой. В процессе длительной эксплуатации происходит золовой и жарокоррозионный износ торца термозонда.

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности.устройства при длительной эксплуатации в условиях лучистого теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения теплового потб- ка, содержащее внутреннюю и наружную трубки для подвода и отвода охлаждающей среды, термопары в защитном чехле, установленные во внутренней трубке, рабочие спаи которых размещены внутри приемника в виде стакана, установленного открытым концом на торцовой поверхности внутренней трубки, и резьбовую крышку с отверстием, размещенную соосно тепло- приемнику, с образованием зазора между дном стакана и наружной поверхностью крышки, введены обойма с пружиной, закрепленная на.наружной трубке со стороны холодных спаев термопар, с возможностью осевого перемещения вдоль трубки, и полая сменная головка из жаропрочного материала с жестко закрепленным на ней упором в виде конусной шайбы с кольцевой проточкой на торце меньшего диаметра, раз- мещенным коаксиально стакану

теплоприемника, снабженного частью в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с открытым концом стакана, с пазами в ней для прохода охлаждающей среды, при этом конусная шайба,

через которую резьбовая крышка соединена со сменной головкой, установленной на наружной трубке, сопряжена с частью теплоприемника в чиде усеченного конуса по торцу меньшего диаметра.

На фиг. 1 показано устройство; на фиг. 2 - тепловоспринимающая часть устройства.

Устройство содержит коаксиально установленные трубку 1 подвода и трубку 2 отвода охлаждающей среды, зачехленные термопары 3 с холодным спаем 4 и горячим спаем 5, теплоприемник б с пазами 7, сменную головку 8 с крышкой 9, установленной с возможностью перемещения вдоль проДольной оси устройства, и конусообразным упором 10с кольцевой проточкой 11, обойму 12 с пружиной 13. Снаружи трубы подвода имеется кольцевой упор 14, а изнутри -упор 15 для термопары. Термопары поджимаются к теплоприемнику пружиной 16 и гайкой 17. Между гайкой и пружиной размещен уплотнитель 18 для герметизации полости между чехлом термопары и трубкой подвода. Трубка отвода охлаждающей среды

снабжена изнутри кольцеобразным упором 19, гайкой 20 и уплотнителем 21.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы с помощью крышки 9 устанавливают зазор К между горячим торцом теплсприемника 6 и торцом крышки 9, равный 0,45 мм. Производят притирку теплоприемника б к конусообразному

у пору 10. Вращая обойму 12, устанавливают необходимую при давлении охлаждающей среды до 0,6 МПа степень прижатия тепло- приемника 6 к конусообразному упору 10, до отсутствия течи из уплотнения. Подсоедин я ют линии коммутации к трубке 1 подвода и трубке 2 отвода охлаждаемой среды, а также к термопарам 3. Устанавливают устройство в лючок котла таким образом, чтобы горячий торец теплоприемника 6 находился

в плоскости измерений (например, контролируемых поверхностей нагрева экранных труб). Производят измерение и регистрацию показаний устройства.

Разборная конструкция предлагаемого устройства проще и технологичней в изготовлении. Кроме того, она позволяет производить периодическую поверку термопар и теплоприемника, что гарантирует заданную точность измерений в процессе длительной эксплуатации устройства.

Экономический эффект от внедрения устройства на ТЭС достигается за счет контроля и организации щадящих режимов для поверхностей нагрева первичного и вторичного пароперегревателей.

Формул а и зобретения Устройство для измерения теплового потока, содержащее внутреннюю и наружную трубки соответственно для подвода и отвода охлаждающей среды, термопары в защитном чехле, установленные во внутренней трубке, рабочие спаи которых размещены внутри теплоприемника в виде стакана, установленного открытым концом на торцовой поверхности внутренней трубки, и резьбовую крышку с отверстием, размещенную соосно с теплоприемником, с образованием зазора между дном стакана и наружной поверхностью крышки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности устройства при длительной эксплуатации в условиях лучистого

теплообмена, в него введены обойма с пружиной, закрепленная на наружной трубке со стороны холодных спаев термопар, с возможностью осевого перемещения вдоль трубки, и полая сменная головка из жаропрочного материала с жестко закрепленным на ней упором в виде конусной шайбы с кольцевой проточкой на торце меньшего диаметра, размещенным коаксиально стакану теплоприемника, снабженного частью в виде усеченного конуса, сопряженного меньшим основанием с открытым концом стакана, с пазами в ней для прохода охлаждающей среды, при этом конусная шайба, через которую резьбовая крышка соединена со сменной головкой, установленной на наружной трубке, сопряжена с частью теплоприемника в виде усеченного конуса по торцу меньшего диаметра.

иг

./

Изобретение относится к теллофизиче- ским измерениям и может быть использовано для измерения тепловых потоков в топочных устройствах котлоагрегатов. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерений при длительной эксплуатации в условиях лучистого теплообмена. Устройство содержит внутреннюю и наружную трубки для подвода и отвода охлаждающей среды, теплоприемник в форме перевернутого стакана с частью в виде усеченного конуса, снабженной пазами для прохода охлаждающей среды. Тепло- приемник, внутри которого размещены термопары, установлен на торце внутренней трубки. Соосно теплоприемнику размещена резьбовая крышка с отверстием, через упор в виде конусной шайбы соединенная со сменной головкой, установленной на конце наружной трубки. На другом коние этой трубки с возможностью осевого пеп«меще- ния вдоль нее закреплена обойма с пружи - ной. Конусная шайба сопряжена с частью теплоприемника в виде усеченного конуса по торцу меньшего диаметра. При проведении измерений устройство устанавливают в лючок котла таким образом, чтобы торец теплоприемника находился в плоскости контролируемых поверхностей нагрева, после чего регистрируют показания термопар. Разборная конструкция устройства позволяет проводить периодическую поверку термопар, что гарантирует заданную точность измерения. 2 ил. с; Ё

Щие.2