一种监测管道内是否存在液态金属的装置

摘要

本发明提供了一种监测管道内是否存在液态金属，以解决现有的监测装置安装、维护困难、测量灵敏度低、稳定性差以及难以实现批量化生产等的问题。所述监测管道内是否存在液态金属的装置包括：固定板，通过紧固件装设在管道上；涡流传感器，装设在所述固定板上，所述涡流传感器的轴线与管道轴线相垂直；所述涡流传感器包括壳体、装设在所述壳体内的绕线骨架，所述绕线骨架上同轴绕制有初级线圈、感应线圈及补偿线圈；信号处理机，与所述涡流传感器电连接。所述一种监测管道内是否存在液态金属的装置用于监测管道内是否存在液态金属。

权利要求

1.一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，包括：固定板，通过紧固件装设在管道上；

涡流传感器，装设在所述固定板上，所述涡流传感器的轴线与管道轴线相垂直；所述涡流传感器包括壳体、装设在所述壳体内的绕线骨架，所述绕线骨架上同轴绕制有初级线圈、感应线圈及补偿线圈；

信号处理机，与所述涡流传感器电连接；

所述固定板为C型板，所述紧固件包括两个相同结构的抱箍，所述C型板的两端与管道外壁通过两个所述抱箍固定连接；

所述C型板的中心开设有固定接口，所述涡流传感器穿设在所述固定接口中。

2.根据权利要求1所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述绕线骨架上，距管道由近至远依次绕制所述感应线圈、所述初级线圈、所述补偿线圈，且，所述感应线圈与所述补偿线圈非对称绕制在所述初级线圈的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述补偿线圈与所述初级线圈之间的间距小于所述感应线圈与所述初级线圈之间的间距。

4.根据权利要求1所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述绕线骨架上，距管道由近至远依次绕制所述感应线圈、所述补偿线圈、所述初级线圈，且，所述感应线圈与所述补偿线圈非对称绕制在所述初级线圈的一侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述补偿线圈的匝数小于所述感应线圈的匝数。

6.根据权利要求1所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述涡流传感器上装设有温度传感器，所述信号处理机与所述温度传感器电连接。

7.根据权利要求6所述的一种监测管道内是否存在液态金属的装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。

说明书

一种监测管道内是否存在液态金属的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及液态金属监测技术领域，尤其是涉及一种监测管道内是否存在液态金属的装置。

背景技术

[0002] 电磁泵驱动液态金属传热是一种高效传热方式，可用于核反应堆、芯片冷却、飞行器主动冷却等诸多领域。例如，目前，第四代核能系统——液态钠冷却快堆系统的一些钠回路上安装电磁泵，然而，必须保证在安装电磁泵的钠管道充满液态钠情况下才能允许启动电磁泵，否则将烧毁电磁泵。通常在电磁泵出口垂直钠管道上安装监测装置，以监测管道中是否充满液态钠。

[0003] 当前，监测管道内是否存在液态金属的监测装置主要由差动式互感线圈一次传感器、二次仪表和相应的连接电缆组成，利用线圈互感及涡流效应的原理实现对管道内是否存在液态金属进行监测。其缺点一是一次传感器的互感线圈绕在管道上(即传感器与管道为一体)，安装、维护困难；二是互感线圈是两线圈结构，背景信号大，测量灵敏度低以及稳定性差；三是因有多种口径的管道需要监测，一次传感器难以实现批量化生产。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种监测管道内是否存在液态金属的装置，以解决现有的监测装置安装、维护困难、测量灵敏度低、稳定性差以及难以实现批量化生产等技术问题。

[0005] 为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

[0006] 一种监测管道内是否存在液态金属的装置，包括：

[0007] 固定板，通过紧固件装设在管道上；

[0008] 涡流传感器，装设在所述固定板上，所述涡流传感器的轴线与管道轴线相垂直；所述涡流传感器包括壳体、装设在所述壳体内的绕线骨架，所述绕线骨架上同轴绕制有初级线圈、感应线圈及补偿线圈；

[0009] 信号处理机，与所述涡流传感器电连接。

[0010] 作为上述技术方案的进一步改进，所述绕线骨架上，距管道由近至远依次绕制所述感应线圈、所述初级线圈、所述补偿线圈，且，所述感应线圈与所述补偿线圈非对称绕制在所述初级线圈的两侧。

[0011] 进一步地，所述补偿线圈与所述初级线圈之间的间距小于所述感应线圈与所述初级线圈之间的间距。

[0012] 作为上述技术方案的进一步改进，所述绕线骨架上，距管道由近至远依次绕制所述感应线圈、所述补偿线圈、所述初级线圈，且，所述感应线圈与所述补偿线圈非对称绕制在所述初级线圈的一侧。

[0013] 作为上述技术方案的进一步改进，所述补偿线圈的匝数小于所述感应线圈的匝数。

[0014] 作为上述技术方案的进一步改进，所述固定板为C型板，所述紧固件包括两个相同结构的抱箍，所述C型板的两端与管道外壁通过两个所述抱箍固定连接；所述C型板的中心开设有固定接口，所述涡流传感器穿设在所述固定接口中。

[0015] 作为上述技术方案的进一步改进，所述涡流传感器上装设有温度传感器，所述信号处理机与所述温度传感器电连接。

[0016] 进一步地，所述温度传感器为热电偶。

[0017] 本发明实施例提供了一种监测管道内是否存在液态金属的装置，采用模块化的涡流传感器结构，通过固定板将涡流传感器固定在管道外侧，即使得涡流传感器与管道分离，不仅安装、维护方便，还能适应于不同口径的管道监测，可实现批量化生产；此外，涡流传感器的线圈采用同轴的三线圈绕制方式，可降低背景信号，进而达到提高测量灵敏度和稳定性的目的。

[0018] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所属附图，作详细说明如下。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图一；

[0021] 图2为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图二。

[0022] 附图标记：

[0023] 1-管道，2-固定板，3-紧固件，4-涡流传感器，5-信号处理机，6-温度传感器；

[0024] 41-壳体，42-绕线骨架，43-初级线圈，44-感应线圈，45-补偿线圈。

具体实施方式

[0025] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0027] 实施例一

[0028] 图1为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图一，图2为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图二，请参阅图1和图2，所述监测管道内是否存在液态金属的装置包括：

[0029] 固定板2，通过紧固件3装设在管道1上；

[0030] 涡流传感器4，装设在所述固定板2上，所述涡流传感器4的轴线与管道1轴线相垂直；所述涡流传感器4包括壳体41、装设在所述壳体41内的绕线骨架42，所述绕线骨架42上同轴绕制有初级线圈43、感应线圈44及补偿线圈45；

[0031] 信号处理机5，与所述涡流传感器4电连接。

[0032] 本发明实施例一提供了监测管道内是否存在液态金属的装置，采用模块化的涡流传感器结构，通过固定板将涡流传感器固定在管道外侧，即使得涡流传感器与管道分离，不仅安装、维护方便，还能适应于不同口径的管道监测，可实现批量化生产；此外，涡流传感器的线圈采用同轴的三线圈绕制方式，可降低背景信号，进而达到提高测量灵敏度和稳定性的目的。

[0033] 实施例二

[0034] 图1为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图一，图2为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图二，请继续参阅图1和图2，所述监测管道内是否存在液态金属的装置包括：

[0035] 固定板2，通过紧固件3装设在管道1上；

[0036] 涡流传感器4，装设在所述固定板2上，所述涡流传感器4的轴线与管道1轴线相垂直；所述涡流传感器4包括壳体41、装设在所述壳体41内的绕线骨架42，所述绕线骨架42上同轴绕制有初级线圈43、感应线圈44及补偿线圈45；

[0037] 信号处理机5，与所述涡流传感器4电连接。

[0038] 进一步地，所述绕线骨架42上，距管道1由近至远依次绕制所述感应线圈44、所述初级线圈43、所述补偿线圈45，且，所述感应线圈44与所述补偿线圈45非对称绕制在所述初级线圈43的两侧，所述补偿线圈45的匝数小于所述感应线圈44的匝数。

[0039] 具体地，上述非对称绕制方式优选为：所述补偿线圈45与所述初级线圈43之间的间距小于所述感应线圈44与所述初级线圈43之间的间距。

[0040] 本发明实施例二提供的监测管道内是否存在液态金属的装置，由于补偿线圈与初级线圈之间的间距小于感应线圈与初级线圈之间的间距，从而降低了背景信号，提高了测量灵敏度和稳定性。具体而言，初级线圈与感应线圈之间的间距大于初级线圈与到补偿线圈之间的间距，初级线圈在感应线圈中产生的背景信号得以降低，用匝数较少的补偿线圈就可以抵消初级线圈在匝数较多的感应线圈中产生的背景信号；初级线圈在液态金属中产生涡电流后，由于补偿线圈至液态金属的距离大于感应线圈至液态金属的距离，该涡电流在匝数较少的补偿线圈中产生的信号，远小于该涡电流在匝数较多的感应线圈中产生的信号，因此，补偿线圈在抵消初级线圈在感应线圈中产生的背景信号的同时，对液态金属中的涡电流在感应线圈中产生的有用信号的减弱甚微，进而，涡流传感器的线圈采用同轴的三线圈绕制方式，可降低背景信号，达到提高测量灵敏度和稳定性的目的。另外，采用模块化的涡流传感器结构，通过固定板将涡流传感器固定在管道外侧，即使得涡流传感器与管道分离，不仅安装、维护方便，还能适应于不同口径的管道监测，可实现批量化生产。

[0041] 实施例三

[0042] 图1为本发明实施例提供的一种监测管道内是否存在液态金属的装置的结构示意图一，请继续参阅图1，所述监测管道内是否存在液态金属的装置包括：

[0043] 固定板2，通过紧固件3装设在管道1上；

[0044] 涡流传感器4，装设在所述固定板2上，所述涡流传感器4的轴线与管道1轴线相垂直；所述涡流传感器4包括壳体、装设在所述壳体内的绕线骨架，所述绕线骨架上同轴绕制有初级线圈、感应线圈及补偿线圈；

[0045] 信号处理机5，与所述涡流传感器4电连接。

[0046] 进一步地，所述绕线骨架上，距管道由近至远依次绕制所述感应线圈、所述补偿线圈、所述初级线圈，且，所述感应线圈与所述补偿线圈非对称绕制在所述初级线圈的一侧，所述补偿线圈的匝数小于所述感应线圈的匝数。

[0047] 具体地，上述非对称绕制方式即指：所述补偿线圈与所述初级线圈之间的间距小于所述感应线圈与所述初级线圈之间的间距，该特性已由感应线圈、补偿线圈、初级线圈的整体排列方式决定。

[0048] 本发明实施例三提供的监测管道内是否存在液态金属的装置，由于补偿线圈与初级线圈之间的间距小于感应线圈与初级线圈之间的间距，从而降低了背景信号，提高了测量灵敏度和稳定性。具体而言，初级线圈与感应线圈之间的间距大于初级线圈与到补偿线圈之间的间距，初级线圈在感应线圈中产生的背景信号得以降低，用匝数较少的补偿线圈就可以抵消初级线圈在匝数较多的感应线圈中产生的背景信号；初级线圈在液态金属中产生涡电流后，由于补偿线圈至液态金属的距离大于感应线圈至液态金属的距离，该涡电流在匝数较少的补偿线圈中产生的信号，远小于该涡电流在匝数较多的感应线圈中产生的信号，因此，补偿线圈在抵消初级线圈在感应线圈中产生的背景信号的同时，对液态金属中的涡电流在感应线圈中产生的有用信号的减弱甚微，进而，涡流传感器的线圈采用同轴的三线圈绕制方式，可降低背景信号，达到提高测量灵敏度和稳定性的目的。另外，采用模块化的涡流传感器结构，通过固定板将涡流传感器固定在管道外侧，即使得涡流传感器与管道分离，不仅安装、维护方便，还能适应于不同口径的管道监测，可实现批量化生产。

[0049] 在上述三个实施例中，具体地，所述固定板2为C型板，所述紧固件3包括两个相同结构的抱箍，所述C型板的两端与管道外壁通过两个所述抱箍固定连接；所述C型板的中心开设有固定接口，所述涡流传感器4穿设在所述固定接口中，即采用模块化的涡流传感器结构，通过固定板将涡流传感器固定在管道外侧，即使得涡流传感器与管道分离，不仅安装、维护方便，还能适应于不同口径的管道监测，可实现批量化生产。

[0050] 另外，上述固定板与紧固件还用于确保每次安装涡流传感器时，涡流传感器与管道的相对位置保持不变，从而可降低安装位置对测量信号的影响。

[0051] 继续参阅图2所示，为进一步减少温度变化对涡流传感器线圈的影响，以提高测量的稳定性，在上述三个实施例中，所述涡流传感器上装设有温度传感器，所述信号处理机与所述温度传感器电连接，用于测量涡流传感器内的温度，进一步补偿温度对涡流传感器线圈的影响，提高测量的稳定性，该温度传感器优选为热电偶。

[0052] 本发明可用于核反应堆、芯片冷却、飞行器主动冷却等诸多利用液态金属来传热冷却的领域，所述的液态金属可以是液态钠、液态钾、液态钠钾合金、液态镓、液态镓锡等合金等等；也可用于化工、印刷行业，对管道内是否存在液态铅等有毒重金属的监测；还可用于铸造行业，对管道内输送熔融有色金属的监测。

[0053] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0054] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。