福禄克干式炉恒温插块国产化设计与应用 点击:0 | 回复:1



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发表于:2011-05-10 11:42:31
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干式炉插块国产化设计与应用


浙江宁波泰索科技有限公司 杨光银 315400

摘 要:本文介绍了美国福禄克(FLUKE)917系列干式炉主要技术特征、恒温插块的结构及作用以及自主创新设计思路和方案;探讨国产化替代技术的可行性、实用性、经济性和应用绩效;从而,进一步了解国产化设计、替代及其在温度传感器检测领域实际应用的意义。

关键词:干式炉特征、插块结构及作用、创新设计、国产化替代、实用高效节能

一.引 言
干式检定炉是为温度传感器检测提供恒定温场的关键试验设备,它与传统管式电阻炉相比其优势是:体积小、重量轻、消耗功率低、控温精度高、温场更加稳定。而且,升降温速度非常快,因此凸显了设备自身的便携性、稳定性、节能性和高效性。但是,它的温场(加热井)空间尺寸比管式炉略小,传感器检测时,可装炉的数量也相对要少,因此,更适合铠装热电偶电缆和铠装热电偶的检测。按照我们国家目前铠装热电偶电缆的制造技术,已经可以制造Ф0.25mm以上各种直径的铠装热电偶电缆和热电偶。所以采用干式炉检测铠装热电偶电缆和铠装热电偶产品非常方便快捷,并且可以充分的发挥其设备本身的优越性。
二. 问题的提出
按照国产计量检测设备的行情,一套包括控温设备的管式电阻炉,一般情况下,价格在1万元左右。而一台福禄克(FLUKE)917系列干式炉,不包括恒温插块的价格将近6万元,订购一个恒温插块的价格在6000元左右。对于一个铠装热电偶电缆制造企业,生产的产品规格从Ф0.25mm开始,包括了很多种不同外径的铠装热电偶电缆,至少也需要订购5个以上规格的恒温插块,这就相当于一台干式炉增加了将近3万元左右的配套设备。如果有多台干式炉,可想而知这个投资也是相当大的。特别是对于一个刚刚发展起来的民营企业,不能不为这一大笔开支感到为难。另外,对于一些长度非常短和直径非常细的特殊铠装热电偶的检测,往往需要能够自由调整恒温插块的深度,又能快速定位被检测产品,以免偶尔发生位置移动造成温场差的意外增大,这种情况下,又需要设计一种更符合实际使用要求的恒温插块来满足各种类型铠装温度传感器的计量检测的需要。
三. 设计思路与实施路线
1. 整体式圆柱体恒温插块设计
选择纯镍(棒)材料,按照干式炉加热井几何尺寸(Ф30mm×206mm)设计满足不同传感器插孔要求的整体式圆柱体插块(以多种规格其中的两种为例)如下图:



                                                                   图1:直径<Ф6.0mm铠装热电偶插块

                                                                 图2:直径<Ф8.0mm铠装热电偶插块
 
以上是整体式圆柱体插块的两个特例。这类插块直接插入干式炉加热井中,使用过程需对整个圆柱体进行加热,温度稳定后,温场非常均匀。传感器可以自由插入分布在圆柱体的各个内控,只要标准热电偶和被检热电偶插在同一深度,其垂直温场和水平温场的误差都非常小,对于工业热电偶的检定来说,温场差完全可以忽略不计。但在铠装热电偶电缆的检测过程中,由于插块对于铠装热电偶电缆并没有任何固定装置,因铠装热电偶电缆经过弯曲一定弧度后直线部分插入恒温快,偶尔会因为弹力发生移位造成意外温场差,导致某个铠装热电偶电缆的热电势准确度被误判。然而,对于超短、超细的小型热电偶检测,这种整体式圆柱体插块就不方便了。超短、超细的小型热电偶的检测,往往需要和温度标准器同时插入很浅的位置,都要进行位置固定,在传感器露出插块处,需要将插孔的间隙用保温棉进行堵塞密封,防止空气进入插孔影响温场温度的稳定。然而,整体式圆柱插块都无法满足此类要求,这就是需要创新设计一种可调式移动插块的依据。
2.可调移动式恒温插块的设计
可调移动式恒温插块的设计需要满足的条件主要为:恒温插块的插入深度可自由移动调整、插入传感器可以在不同深度位置固定、温场稳定度和温场差满足干式炉出厂技术要求或者检测试验的用途要求。
根据以上设计思想和干式炉加热井几何尺寸(Ф30mm×206mm)我们设计了可以满足各种短、细、小型传感器检测用途要求的插块,这种特殊用途的可调移动式恒温插块由恒温插快(纯镍棒材料)、传感器定位夹具(3039#不锈钢材料)、恒温插块与定位夹具之间的连接筋(3039#不锈钢丝)三部分组成。下面介绍其中一种用于短小型传感器检测的可调移动式恒温插块的各个部件结构。

图3:短小型传感器用移动式恒温插快


图4:短小型传感器用定位夹具


图5:连接恒温插块和定位夹具的连接筋


可调移动式恒温插块,其实就是通过两根高温不锈钢连接筋将恒温插块和定位夹具连接起来组成的专用于传感器检测试验的计量工装,在定位夹具上对应每一个传感器插孔和连接筋插孔,都有螺钉孔,可以通过螺钉和连接筋将插块固定在任意位置。同时又可以把传感器固定在所需的深度位置。定位夹具高出干式炉加热井井口平面,这样,传感器插入后,插孔间隙可以方便的进行密封操作处理。
3.自行设计恒温插块部分产品比较

图6:整体式、可调式恒温插块实物图片



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发表于:2011-05-10 13:57:11
1楼
了解本文中的恒温插块实际应用,欢迎进入本人新浪博客在宁波泰索实验室图片中有更多的介绍。也可以通过QQ337095260与本人交流。