[其他]差動熱電偶串液位傳感器

無效

• 申請號: 87209272
• 申請日: 1987-06-14
• 公開（公告）號: CN87209272U
• 公開（公告）日: 1988-06-22
• 發明（設計）人: 唐作安
• 申請（專利權）人: 唐作安
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于檢測液位（包括水位）的傳感器。

三里島核電站事故后，日文期刊1985年5月號《計裝》于（原子鍋爐用差動熱電偶串水位計）一文中作為新技術介紹的BICOTH水位計，其特征是在長圓柱形金屬外殼中封裝了數只長度不同的鎧裝熱電偶串和加熱元件。其各只熱電偶串都是由一支單質（指熱電偶絲的材質不變）臂和一支串接（指由異質熱電偶絲串接）臂構成，用氧化鎂粉為絕緣填充物，封裝在直徑極細的金屬管中。

該水位計（其實質僅系一傳感器）插入水中后，在殼內發熱元件向外進行熱傳導的條件下，因汽、液兩相傳熱性能的差異使得熱電偶串中在液面上下的接點處于不同的溫度水平。如界面上下二接點間的熱電偶絲與單質臂的材質相同，無熱電勢輸出，即輸出為0。如上述二者的材質相異，則有熱電勢輸出，即輸出為1。故當液面變動時，該傳感器能輸出于液位相對應的二進制數碼電信號。

該發明雖然與常見的玻璃板式，電接點式，集族熱電偶式等水位計相比，具有能適應嚴酷的工作條件，能防爆、防漏、不受被測工質壓力，溫度和環境條件變化的影響，工作可靠，使用壽命長，內裝n只熱電偶串就可反映（2ⁿ－1）個液位，引出線數目少，抗干擾能力強，適用于工業環境，利于遠距離傳輸二進制數碼電信號，帶多處終端顯示，極易與自控系統和計算機適配等優點，但該BICOTH水位計存在以下幾條缺點：①信號對液位變化的響應時滯很大，不能滿足液位變化較快時的監控要求②制造難度大，成本高，尤以其中細徑鎧裝熱電偶串的制造難度為最。③串接臂中各接點間的節距難以制造得與設定的節距相符，還有工藝累積誤差等問題，故工藝難度極大，成品合格率低。④熱電偶串各節點系對接而成，又采用直線方式布置，故適應應力和熱工況等變動的能力小，在制作和運行過程中易發生斷裂等故障，使整個傳感器失效，報廢率高，實際使用壽命難于保證。因上述種種缺點，極大地限制了其使用范圍，原文尚只期望用于少數尖端領域，如原子能鍋爐中，不能用于一般鍋爐和其他需要監測液位的場合。

本實用新型的目的在于提供響應速度高、結構簡單、成本低廉、便于批量生產，使用可靠、壽命長、能廣泛用于電站鍋爐、工業鍋爐和其他需要監測液位的某些場合下所使用的差動熱電偶串液位傳感器。

本實用新型的主要特征（參見圖1）是：①熱電偶串由帶絕緣保護的熱電偶臂（1）構成，不再鎧裝。②各熱電偶串共用一支單質臂。③熱電偶串上各接點（2）間的熱電偶絲均處不受力的松弛態。④熱電偶串上各接點均嵌裝在徑向導熱環（3）（詳見圖2）外圓上的槽縫（8）中。⑤徑向導熱環（3）由良導熱體構成，連接在金屬外殼（4）與內套（5）之間，若取消內套則直接與發熱源（6）相連。⑥徑向導熱環間夾置有由高強度熱絕緣材料構成的軸向絕熱環（7）（詳見圖3），其外圓與外殼（4）相連，其內圓不與其他元件相接。⑦徑向導熱環和軸向絕熱環均可為整體性單件，也可由多片疊置而成。⑧徑向導熱環和軸向絕熱環上均開有數目與所需熱電偶串只數相適應的走線用的凹槽或孔。⑨內套管（5）中套有可以更換的發熱元件（6），如鎧裝電熱元件等。⑩加熱源為電熱時，采用可調的低壓供電方式。

本實用新型與BICOTH水位計相比的優點是：1.大大降低了熱電偶串的制作難度和成本，使此原理先進的液位感測系統得以擴大其應用范圍，普及到除原子鍋爐之外的電站鍋爐、工業鍋爐和其他需要監控液位的某些領域中去。2.傳感器本體中的接線和外接引出線數目又幾乎減少一半，成本進一步降低，布線簡易。3.制作簡易，使用時適應熱工況等變動的能力強，熱電偶絲不會斷裂、使用壽命長。4.熱電偶串中各接點由原對接改為并接或絞接后施焊，連接牢靠、工作可靠性大。5.接點間的設定間距可由調整導熱環和絕熱環的厚度來保證，工藝無困難、成本下降、成品質量上升。6.在同等工作條件下本實用新型的信號幅值增高，響應時滯大大減小，靈敏可靠。7.可在確保質量的前提下，利用模具等工藝手段進行低成本、高產量的工業規模生產。8.相對壽命較短的發熱元件更換方便，提高了整個系統運行的可靠性和連續性，且降低了維護費用。9.可杜絕人員觸電事故，可在確保液位信號幅度足夠的前提下，運行的能耗最低，并延長發熱元件的使用壽命。

附圖說明：

圖1：本實用新型結構特征圖

圖2：本實用新型的徑向導熱環

圖3：本實用新型的縱向絕熱環

圖4：本實用新型的裝配位置示意圖

注：9－本實用新型????????10－大容器????????11－連通器

實現本實用新型的方式：對現有設備（如鍋爐等），最好采用圖中的B方式，因為這樣不會影響原設備的正常運行，而且傳感器本身可制作得較短。在制造方面，最好采用模具，成本低，易形成批量生產能力。最后建議在重要的設備中分處裝設本實用新型兩套，以保絕對可靠。