TWM615223U - 熱質式熱流探棒 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種熱質式熱流探棒，其包括一套管及一量測模組。套管的二端分別為一固定端以及一量測端。量測模組容置在套管內，量測模組包含一支架，支架上設置有一加熱器、一第一溫度感測器以及一第二溫度感測器。第一溫度感測器熱連接套管的內側壁，第二溫度感測器及加熱器熱連接量測端，且第二溫度感測器及加熱器配置在套管的中心軸線上。

Description

熱質式熱流探棒

本創作係有關於流量及熱通量量則，尤指一種量測流場內二處之溫度差變化而能夠換算得到流場中的流體流量或熱通量的熱質式熱流探棒。

熱質式(Thermal Dispersion)流量計係利用流體(氣體、液體，或者混合物)熱對流原理，所設計而成的精密可靠之流量感測裝置。熱質式流量計具有一流量感測棒，流量感測棒由不鏽鋼或工程塑膠製成。流量感測棒內包含兩個溫度感測器，其中一個被加熱，故兩個溫度感測器有溫度差存在。當熱質式流量計置入管路內時，此溫度差係與流體的流量(Flow Volume)成反比，固定的加熱功率，可以觀察到二感測器測得溫度差變化，而能夠計算得知管路內的流體質流率。

熱質式熱量計是基於熱質式流量計的原理，在輸出物理轉換值時，乘以一個換算係數，此係數通常為與流體黏滯性(Viscosity)、質量(Mass)、比熱(Specific Heat Capacity)、熱焓值(Enthalpy)相關，即可將流量計算結果，轉換成為熱通量(Heat Flux)，成為熱質式熱量計。

熱質式流量/熱量計(包含連續式與開關式)，具有高靈敏度，安裝位置不受限制，無可動機械結構磨耗，因此可測含有固態雜質的流體體；可選 用不同的材質以適用在不同酸鹼性液體的環境量測。流量感測棒長度可配合現場之管徑大小設計、製作，因此不管大管徑或小管徑皆可適用。

傳統的熱質式流量計/熱量計的配置方式，第一種是在管道的上游與下游特定處，安裝一端具有加熱與溫度測量的感測器，另一端不具有加熱只有溫度感測典的裝置；量測上下游間的溫度差，換算管道的流量/熱量。通常採用這種安裝方法，都是測量By-Pass管道，而非在主要管道上，By-Pass管道與主管道間的流量/熱量比例，經由經驗公式推算。

第二種安裝方法，習稱為Insertion Type，在主要測量管道上，從安裝口***感測棒，使能量測主幹道流量/熱量，具有使用便利性。其作法為將二個感測器設計在一個感測探棒，分別配置在一電路板的二面，而加熱器則配置在電路板的其中一面，電路板置入一感測探棒內再將感測探棒由管路的一側橫向穿入。然而，傳統作法其二個感測器之間的間距過小，使得二者測得熱隔離不良，導致兩個溫度感測器間溫差過小而易成誤差。此外，傳統的感測探棒，因為遷就電路板的二側方向，若安裝時感測探棒對正流體的流動方向有轉向，將造成加熱器與流場的相對位置改變與出廠的校正不同，熱質式流量計必需依照校正時的配置安裝於待測管路，否則將導致量測失準。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人改良之目標。

本創作提供一種熱質式熱流探棒。

本創作提供一種熱質式熱流探棒，其包括一套管及一量測模組。套管的二端分別為一固定端以及一量測端。量測模組容置在套管內，量測模組包含一支架，支架上設置有一加熱器、一第一溫度感測器以及一第二溫度感測器。第一溫度感測器熱連接套管的內側壁，第二溫度感測器及加熱器熱連接量測端，且第二溫度感測器及加熱器配置在套管的中心軸線上。

本創作的熱質式熱流探棒，其支架具有相互垂直的一第一板部以及一第二板部，第二板部貼附於量測端的內底面，第一溫度感測器設置在第一板部，第二溫度感測器及加熱器設置在第二板部。本創作的熱質式熱流探棒更包含一定位管，定位管穿設在套管內，第一板部被夾設在定位管的外側壁及套管的內側壁之間，定位管的一端抵壓第二板部使第二板部貼附量測端的內底面。本創作的熱質式熱流探棒更包含一壓板，壓板設置在固定端之內且抵壓定位管的另一端而將定位管推向量測端。壓板的外緣延伸出複數彈臂，彈臂分別抵壓於固定端之內側壁而固定壓板。

本創作的熱質式熱流探棒，其支架為一軟性電路板且彎折形成第一板部及第二板部。本創作的熱質式熱流探棒更包含一電源導線，電源導線自套管的固定端穿過定位管而連接第二板部。本創作的熱質式熱流探棒更包含連接在第一板部的一接地導線。本創作的熱質式熱流探棒更包含連接於第一板部而分別電性連接第一溫度感測器及第二溫度感測器的一對訊號導線。

本創作的熱質式熱流探棒，其固定端設有外螺牙。

本創作的熱質式熱流探棒，其加熱器以及第二溫度感測器配置在套管的中心軸線上，因此無論安裝時套管旋轉至任何位置，加熱器以及第二溫 度感測器相對於流場的相對位置皆能夠維持不變。故本創作的熱質式熱流探棒能夠避免因安裝角度偏差而造成量測失準，其便於安裝且量準確。

100:套管

101:固定端

102:量測端

200:量測模組

210:支架

211:第一板部

212:第二板部

220:加熱器

231:第一溫度感測器

231a:導熱膠

232:第二溫度感測器

300:定位管

310:壓板

311:通口

320:彈臂

410:電源導線

420:接地導線

431:訊號導線

432:訊號導線

圖1係本創作較佳實施例之熱質式熱流探棒之立體示意圖。

圖2係本創作較佳實施例之熱質式熱流探棒之立體分解示意圖。

圖3係本創作較佳實施例之熱質式熱流探棒之使用狀態示意圖。

參閱圖1至圖3，本創作之較佳實施提供本創作提供一種熱質式熱流探棒，其用於量測一管路內的流體之質流率。於本實施例中，本創作的熱質式熱流探棒包括一套管100及一量測模組200。

於本實施例中，套管100為金屬製或工程塑膠製的圓管體而利於熱傳。套管100的二端分別為一固定端101以及一量測端102，套管100的固定端101開放，套管100的量測端102則封閉。套管100自管路的一側橫向穿入管路中，固定端101固接在管路的管壁，量測端102則延伸至管路之內。較佳地，固定端101可以設有外螺牙用於螺接管路的管壁而便於安裝，然而本創作不以此為限。

量測模組200容置在套管100內，量測模組200包含一支架210，支架210上設置有一加熱器220、一第一溫度感測器231以及一第二溫度感測器232。第一溫度感測器231熱連接套管100的內側壁，第二溫度感測器232及加熱器220熱連接量測端102，且第二溫度感測器232及加熱器220配置在套管100的中心軸線上。

本創作的熱質式熱流探棒，其支架210具有相互垂直的一第一板部211以及一第二板部212，第二板部212貼附於量測端102的內底面，第一溫度感測器231設置在第一板部211，第二溫度感測器232及加熱器220設置在第二板部212。具體而言，支架210為一長條狀的軟性電路板，且支架210的一端彎折一直角而形成第二板部212，支架210的其餘部分則形成第一板部211，加熱器220則以印刷電路形式設置在支架210的第二板部212上。然而本創作所指支架210並不僅僅於前述的實施方式，也可以將軟性電路板的一段彎曲呈弧形而使其前後段構成相互垂直的第一板部211以及第二板部212。再者，第一板部211以及第二板部212也可以是相互垂直配置的二個硬式電路板。

第一板部211穿設在套管100內，且使第二板部212位於套管100的量測端102內。較佳地，本創作的熱質式熱流探棒更包含一定位管300，定位管300穿設在套管100內，第一板部211被夾設在定位管300的外側壁及套管100的內側壁之間，使第一溫度感測器231抵壓且熱連接套管100的內側壁藉此量測流場的環境溫度。第一溫度感測器231與套管100的內側壁之間可以配置導熱膠231a或導熱膠貼片以增進熱傳導效率。定位管300的一端抵壓第二板部212使第二板部212貼附量測端102的內底面。本創作的熱質式熱流探棒更包含一壓板310，壓板310設置在固定端101之內且抵壓定位管300的另一端而將定位管300推向量測端102。於本實施例中，壓板310的外緣延伸出複數彈臂320，當壓板310置入套管100的固定端101後，各彈臂320分別抵壓於固定端101之內側壁而藉此將壓板310固定以壓制定位管300。

本創作的熱質式熱流探棒更包含一電源導線410、一接地導線420以及一對訊號導線431/432以供控制、加熱及量測。電源導線410、接地導線420 以及訊號導線431/432自套管100的固定端101穿入套管100之內。電源導線410自套管100的固定端101穿過定位管300而連接第二板部212，接地導線420連接在第一板部211，電源導線410主要供應加熱器220用電。訊號導線431/432連接於第一板部211而分別電性連接第一溫度感測器231及第二溫度感測器232，藉此供輸出測得的溫度訊號。

再者，壓板310上開設有一通口311以供穿過電源導線410、接地導線420以及訊號導線431/432。而且通口311的口徑小於定位管300以避免定位管300由通口311穿出鬆脫。

本創作的熱質式熱流探棒，其加熱器220以及第二溫度感測器232配置在套管100的中心軸線上，因此無論安裝時套管100旋轉至任何位置，加熱器220以及第二溫度感測器232相對於流場的相對位置皆能夠維持不變。故本創作的熱質式熱流探棒能夠避免因安裝角度偏差而造成量測失準，其便於安裝且量準確。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，非用以限定本創作之專利範圍，其他運用本創作之專利精神之等效變化，均應俱屬本創作之專利範圍。

100:套管

101:固定端

102:量測端

200:量測模組

210:支架

211:第一板部

212:第二板部

220:加熱器

231:第一溫度感測器

232:第二溫度感測器

300:定位管

310:壓板

311:通口

320:彈臂

410:電源導線

420:接地導線

431:訊號導線

432:訊號導線

Claims (9)

1. 一種熱質式熱流探棒，包括：一套管，套管的一端為封閉的一量測端；及一量測模組，容置在該套管內，該量測模組包含一支架，該支架上設置有一加熱器、一第一溫度感測器以及一第二溫度感測器，其中，該第一溫度感測器熱連接該套管的內側壁，該第二溫度感測器及該加熱器熱連接該量測端，且該第二溫度感測器及該加熱器配置在該套管的中心軸線上。
2. 如請求項1所述的熱質式熱流探棒，其中該支架具有相互垂直的一第一板部以及一第二板部，該第二板部貼附於該量測端的內底面，該第一溫度感測器設置在該第一板部，該第二溫度感測器及該加熱器設置在該第二板部。
3. 如請求項2所述的熱質式熱流探棒，更包含一定位管，該定位管穿設在該套管內，該第一板部被夾設在該定位管的外側壁及該套管的內側壁之間，該定位管的一端抵壓該第二板部使該第二板部貼附該量測端的內底面。
4. 如請求項3所述的熱質式熱流探棒，更包含一壓板，該套管的另一端為開放的一固定端，該壓板設置在該固定端之內且抵壓該定位管的另一端而將該定位管推向該量測端，其中該壓板的外緣延伸出複數彈臂，該些彈臂分別抵壓於該固定端之內側壁而固定該壓板。
5. 如請求項2所述的熱質式熱流探棒，其中該支架為一軟性電路板且彎折形成該第一板部及該第二板部。
6. 如請求項5所述的熱質式熱流探棒，更包含一定位管，該定位管穿設在該套管內，該第一板部被夾設在該定位管的外側壁及該套管的內側壁之間，該定位管的一端抵壓該第二板部使該第二板部貼附該量測端的內底面。
7. 如請求項3所述的熱質式熱流探棒，更包含一電源導線，該套管的另一端為開放的一固定端，該電源導線自該套管的該固定端穿過該定位管而連接該第二板部。
8. 如請求項2所述的熱質式熱流探棒，更包含連接在該第一板部的一接地導線，以及連接於該第一板部而分別電性連接該第一溫度感測器及該第二溫度感測器的一對訊號導線。
9. 如請求項1所述的熱質式熱流探棒，其中該套管的另一端為開放的一固定端，且該固定端設有外螺牙。

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