热探针组件和现场装置制造方法及图纸

公开了一种热探针组件和一种现场装置。该热探针组件包括温度敏感元件，该温度敏感元件具有随温度变化的电特性。多根引线以可操作的方式联接到温度敏感元件。温度敏感元件设置在护套内并且与护套的远端部间隔开一距离，所述距离被选择为对所述温度敏感元件提供振动阻力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
热探针组件和现场装置


[0001]本申请涉及过程工业的领域，并且特别地涉及一种热探针组件和一种现场装置。

技术介绍

[0002]过程工业采用过程变量变送器来监测过程变量，所述过程变量与在化学工厂、纸浆工厂、石油工厂、制药工厂、食品工厂和其他流体过程工厂中的诸如固体、浆料、液体、蒸气和气体之类的物质相关。过程变量包括：压力、温度、流量、液位、浊度、密度、浓度、化学成分、和其他属性。
[0003]温度传感器被用于各种过程变量变送器中以提供与过程流体有关的温度指示。尽管有多种类型的温度传感器，但在需要提高测量准确性和精度的情况下，通常使用热电阻装置(RTD)。RTD通常采用：围绕中心支撑件的温度敏感导线的绕组、或被沉积在非导电衬底(例如，陶瓷)上或以其他方式放置在非导电衬底上的温度敏感金属的图案化电路。温度敏感金属可以是具有随温度变化的导电率的任何金属。合适的示例包括镍和铂。RTD可以被制成各种尺寸，但随着RTD 变得更大，成本通常会增加。因此，小型的RTD提供了较高的测量准确性和精度以及较低的成本的重要优势。
[0004]尽管RTD被用于多种应用中，但是一种特定的应用是热探针。在热探针中，RTD放置在护套或导管内，该护套或导管保护RTD免受冲击并且与介质直接接触。在一些设备中，热探针然后被插入到诸如热电偶套管或流量传感器之类的较大的感测结构中。这些装置通常暴露于过程流体流中，并且会经历高温和振动。在热电偶套管中，热探针的护套的端部接触热电偶套管的底部表面。因为这种接触不仅确保了有效的热接触，而且这种接触还有助于将护套以机械的方式锚固在热电偶套管内，这提供了振动阻力，所以这种接触是有利的。

技术实现思路

[0005]热探针组件包括温度敏感元件，该温度敏感元件具有随温度变化的电特性。多根引线以可操作的方式联接到温度敏感元件。温度敏感元件设置在护套内并且与护套的远端部间隔开一距离，所述距离被选择为对所述温度敏感元件提供振动阻力。
附图说明
[0006]图1是已知的RTD探针组件的示意性剖面视图。
[0007]图2A和图2B分别是被一体形成到热电偶套管中的标准RTD探针组件的剖面视图和立体分解视图。
[0008]图3A和图3B分别是被一体形成到流量测量装置中的标准RTD探针组件的立体视图和分解视图。
[0009]图4A和图4B是在流量测量应用中的根据现有技术的RTD探针组件的示意性剖面视图(图4A)和根据本技术的实施例的RTD探针组件的示意性剖面视图(图4B)。
[0010]图5A和图5B将已知的RTD探针设计(图5A)与根据本技术的实施例的RTD探针
设计(图5B)进行对比。
[0011]图6是传统的RTD探针组件的振动分析与根据本技术的实施例的延长长度的RTD的振动分析的对比。
[0012]图7是具有17.2英寸的护套长度的传统的RTD探针组件的振动分析与根据本技术的实施例的具有延长的护套长度的RTD探针组件的振动分析的对比。
[0013]图8是示出了相对变形最小的位置的RTD探针组件的示意图。
[0014]图9是示出振动分析的输出幅度与振动频率的图。
[0015]图10A
‑
1和图10A
‑
2是根据本技术的另一实施例的可以施加到RTD探针组件的外径上的弹簧组件的示意图。
[0016]图10B
‑
1和图10B
‑
2是根据本技术的另一实施例的可以施加到RTD探针组件的结构的另一实施例的示意图。
具体实施方式
[0017]RTD组件被用于多种应用中。这样的应用包括用在热电偶套管中，以便测量在过程导管中流动的过程流体或其他物质的温度，或测量被置于存储容器或储罐中的过程流体或其他物质的温度。用于RTD 探针组件的另一常见应用是过程流体流量测量。因为流体属性可以受到过程流体温度的影响，所以在过程流体流量测量期间，过程流体的温度测量是很重要的。也可以感测过程流体温度的过程流体流量测量系统的一个示例以商品名Rosemount 3051SFA
‑
Flow meter (罗斯蒙德3051SFA
‑
流量计)销售。对于阿牛巴(Annubar) 均速皮托管一次元件，RTD元件典型地被定位成大致设置在过程流体导管的中央，其中阿牛巴一次元件在该过程流体导管中延伸。通常，在阿牛巴一次元件中指定RTD，以在远端部不受支撑的情况下，将 RTD元件定位在管道内径的中间的三分之一部分处。可以理解的是，由于过程流体流动经过阿牛巴流量元件，该阿牛巴流量元件经受振动。在某些情况下，RTD元件在一次流量元件内经受的振动可以损伤 RTD元件或甚至毁坏RTD元件。
[0018]本技术的实施例总体上来自对RTD元件上的振动的问题的仔细研究，并且尽管实施例特别适用于位于过程流体流量设备中的 RTD组件，但是本技术的实施例也适用于RTD探针组件在其中经受振动的任何设备或应用。
[0019]图1是RTD探针组件的示意性剖面视图。RTD探针组件100包括 RTD元件102，该RTD元件102位于保护性护套104内且靠近护套104的远端部106。护套104以机械的方式联接至座架108，在某些情况下，座架108是带螺纹的，使得座架108可以以螺纹连接的方式附接到其他结构，例如热电偶套管。多个导体110、112、114和116电联接到RTD 元件102，以允许至RTD元件102的外部连接。
[0020]RTD元件102由具有随温度变化的导电率的材料(例如，金属) 的绕组或回路形成。这样的金属的示例包括铂和镍。如图1所示，RTD 组件100具有四根引线110、112、114和116。这允许采用高精度的四线测量技术来测量RTD元件102。但是，如果不需要这样的精度，则可以采用少于四根的线来实施实施例。示出了RTD元件102被定位成非常靠近护套104的远端部106。典型地，尤其是在热电偶套管中，RTD 元件旨在测量热电偶套管的远端部的温度。对于在RTD元件与护套的端部和/或热电偶套管的端部之间存在材料的情况来说，这种附加材
料将产生用于使热流过介于中间的结构以便可以由RTD元件测量的附加时间。因此，典型地将距离118最小化，以便减小热系统的时间常数。
[0021]图2A是安装在热电偶套管120内的RTD探针组件100的示意性剖面视图。如图所示，护套104插入在热电偶套管120的孔122内。此外，远端部106位于热电偶套管120的远端部124附近。螺纹适配器126以螺纹连接的方式接纳RTD探针组件100，并且然后包括外螺纹部128，该外螺纹部128以螺纹连接的方式被接纳在热电偶套管120的安装部分 130内。这形成了高度坚固的结构，这种结构允许RTD探针组件100 被热地暴露于过程流体或其他材料，同时仍然在机械上和化学上保护该RTD探针组件100免于这种暴露。
[0022]图2B是图2A所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热探针组件，包括：温度敏感元件，所述温度敏感元件具有随温度变化的电特性；多根引线，所述多根引线以可操作的方式联接到所述温度敏感元件；护套；和其中，所述温度敏感元件设置在所述护套内并且与所述护套的远端部间隔开一距离，所述距离被选择为对所述温度敏感元件提供振动阻力。2.根据权利要求1所述的热探针组件，其中，所述温度敏感元件是RTD元件。3.根据权利要求2所述的热探针组件，其中，所述RTD元件与所述护套的所述远端部间隔开约1.5英寸。4.根据权利要求2所述的热探针组件，其中，所述RTD元件与所述护套的所述远端部间隔开大于1.5英寸。5.根据权利要求4所述的热探针组件，其中，所述RTD元件与所述护套的所述远端部间隔开约4.0英寸。6.一种现场装置，包括：热探针组件，所述热探针组件包括：RTD元件，所述RTD元件具有随温度变化的电阻；多根引线，所述多根引线以可操作的方式联接到所述RTD元件；护套；其中，所述RTD元件设置在所述护套内并且与远端部间隔开；和过程元件，所述过程元件被配置为插入过程流体中，所述过程元件具有被配置为接纳所述热探针组件的孔，所述过程元件具有固有振动频率；以及其中，所述RTD元件与所述护套的所述远端部间隔开一距离，所述距离使所述RTD元件定位在所述过程元件内且位于在所述固有振动频率的情况下具有减小的振动幅度的位置处。7.根据权利要求6所述的现场装置，其中，所述过程元件是热电偶套管。...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：