一種用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置，包括法蘭安裝座、集液蓋板、冷卻耙體、熱電偶固定板、帶陶瓷套和陶瓷頭的熱電偶，冷卻耙體的冷卻液通道設(shè)計采用反L形半包覆結(jié)構(gòu)，冷卻液經(jīng)反L形進(jìn)液通道進(jìn)入冷卻耙體頭部以后，從兩側(cè)回液缺口流到冷卻液耙兩側(cè)回液通道，將兩邊燃?xì)饬鹘?jīng)部分全部冷卻。冷卻液流經(jīng)冷卻耙體之后，從冷卻耙出液口進(jìn)入由法蘭安裝座、集液蓋板、冷卻耙體焊接形成的集液空間內(nèi)，從出液口接頭流出。本發(fā)明的高溫液冷溫度測量裝置結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效果好、測溫精度保證、可更換熱電偶等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫液冷溫度測量裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]液對于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室來說，出口溫度分布是一個重要的特性參數(shù)，表征燃燒室出口溫度的不均勻度。出口溫度分布的好壞，對渦輪葉片的壽命有很大影響。為了滿足未來的燃?xì)廨啓C(jī)的氣動熱力性能，高溫升燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展所需要的。極限的航空燃?xì)廨啓C(jī)中，燃燒室出口溫度可達(dá)2100K，為出口溫度分布的測量帶來很大難度。
[0003]目前，對于出口溫度較高的燃燒室，在測量其出口溫度分布試驗中，采用雙鉑銠熱電偶。該熱電偶長期最高使用溫度為1600°C，短期最高使用溫度為1800°C，測點(diǎn)在燃燒室出口均勻布置。在出口溫度不斷提高的背景下，如何能保證溫度測量的準(zhǔn)確以及熱電偶支撐結(jié)構(gòu)不被破壞，是溫度測量裝置設(shè)計的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，有效應(yīng)對高出口溫度燃燒室的挑戰(zhàn)，本發(fā)明旨在提供一種應(yīng)用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置，在保證溫度測量準(zhǔn)確性的同時提供了合理的液冷結(jié)構(gòu)，以保證熱電偶支撐結(jié)構(gòu)不被破壞，同時結(jié)構(gòu)緊湊，減少對燃燒室出口截面的堵塞。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置，包括法蘭安裝座、集液蓋板和若干間隔布置的冷卻耙體，其特征在于，所述冷卻耙體整體呈反L形結(jié)構(gòu)，包括基本呈垂直布置的測溫段和非測溫段，處于使用狀態(tài)時，所述測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流平行，所述非測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流垂直；所述冷卻耙體上開設(shè)至少一反L形熱電偶容納槽，所述反L形熱電偶容納槽頂部布置有反L形冷卻液進(jìn)液通道，兩側(cè)布置有反L形冷卻液回液通道；所述反L形熱電偶容納槽中半包覆地布置有反L形熱電偶固定板，所述反L形熱電偶固定板上布置有若干熱電偶；所述集液蓋板固定設(shè)置在所述法蘭安裝座上，二者之間形成一封閉集液空間，各所述冷卻耙體的非測溫段從所述法蘭安裝座的底部依次穿過所述封閉集液空間和集液蓋板，且所述非測溫段的端部露出于所述集液蓋板的上方；所述反L形冷卻液進(jìn)液通道一端與布置在所述冷卻耙體非測溫段端部的進(jìn)液管接頭連通，另一端在靠近所述冷卻耙體測溫段端部的位置與分布在所述熱電偶容納槽兩側(cè)的所述反L形冷卻液回液通道連通，所述反L形冷卻液回液通道與所述封閉集液空間連通，所述集液蓋板上開設(shè)有與所述封閉集液空間連通的出液管接頭。
[0006]本發(fā)明的高溫液冷溫度測量裝置，作為一個整體通過法蘭安裝座置于燃燒室出口后試驗段中，熱電偶測點(diǎn)正對燃燒室出口、距燃燒室出口< 10mm，進(jìn)液管接頭焊接在冷卻耙體上和供液管路通過卡套連接，冷卻液流經(jīng)冷卻耙體之后，從冷卻耙出液口進(jìn)入由法蘭安裝座、集液蓋板、冷卻耙焊接形成的封閉集液空間內(nèi)，經(jīng)由出液管接頭流出，熱電偶依次穿過陶瓷頭、陶瓷套，整齊排列于熱電偶固定板上，整體從下方置入冷卻耙體中，熱電偶末端穿過冷卻耙體，與后續(xù)補(bǔ)償導(dǎo)線及采集連接，熱電偶固定板通過點(diǎn)焊固定于冷卻耙體中，熱電偶末端和冷卻耙體之間縫隙通過高溫膠封死。
[0007]優(yōu)選地，高溫液冷溫度測量耙根據(jù)不同的出口溫度測點(diǎn)的要求，對應(yīng)冷卻耙體個數(shù)為2-5，每個冷卻耙體對應(yīng)的熱電偶數(shù)量為2-7。
[0008]優(yōu)選地，為保證在高溫下冷卻耙體的不被燒壞，液路節(jié)流面積應(yīng)為進(jìn)液管，液管內(nèi)徑4mm?10mm、液壓多2MPa0
[0009]優(yōu)選地，冷卻耙體的冷卻液通道設(shè)計采用獨(dú)創(chuàng)的反L形半包覆結(jié)構(gòu)，進(jìn)液管進(jìn)來的冷卻液經(jīng)反L形槽進(jìn)入冷卻耙體頭部，反L形槽位于熱電偶固定位置的上方，直面燃燒室燃?xì)鉀_擊。冷卻液流經(jīng)頭部以后，從兩側(cè)回液缺口流到冷卻液耙兩側(cè)回液槽，將冷卻耙體兩邊燃?xì)饬鹘?jīng)部分全部冷卻，為保證回液覆蓋整個冷卻耙體，兩側(cè)的回液槽里設(shè)有導(dǎo)流槽道。
[0010]冷卻耙體各槽道和熱電偶固定板安裝槽均直接銑出，然后將側(cè)蓋板焊于兩側(cè)，形成整體。
[0011 ] 優(yōu)選地，為保證結(jié)構(gòu)緊湊性，兩側(cè)回液槽深度彡4mm，側(cè)蓋板厚度彡2mm。
[0012]熱電偶偶絲依次穿過陶瓷頭、陶瓷套管。
[0013]優(yōu)選地，陶瓷頭由屏蔽罩、導(dǎo)流孔和底座組成。由于熱電偶溫度較高，和試驗段周圍冷壁存在輻射換熱，影響熱電偶測溫精度，所以熱電偶頭位于陶瓷頭屏蔽罩內(nèi)，為保證氣流較好沖刷裸絲，測點(diǎn)周圍氣體不斷更替，屏蔽罩底部兩側(cè)打孔，將氣流導(dǎo)出，進(jìn)一步保證測溫精確性。
[0014]優(yōu)選地，屏蔽罩的內(nèi)徑范圍為3mm?8mm，熱電偶測點(diǎn)位于導(dǎo)流孔前，距孔邊多 2mm。
[0015]帶陶瓷套熱電偶按照熱電偶固定板槽道整齊排列，之后用高溫膠固定，保證熱電偶絲和金屬絕緣。
[0016]優(yōu)選地，熱電偶固定板插入冷卻耙體后，點(diǎn)焊固定，如果熱電偶發(fā)生故障、固定板被燒壞，可及時更換。
[0017]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的應(yīng)用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置顯著優(yōu)點(diǎn)在于:面對出口溫度高燃燒室試驗的要求，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、冷卻效果好、測溫精度保證、可更換熱電偶，既能保證溫度測量的準(zhǔn)確性，又可使熱電偶支撐結(jié)構(gòu)不易被破壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明高溫液冷溫度測量裝置總示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明冷卻耙體示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明帶陶瓷套和陶瓷頭的熱電偶和熱電偶固定板示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明帶陶瓷套管和陶瓷頭的熱電偶局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的應(yīng)用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置，包括進(jìn)液管接頭101、出液管接頭102、法蘭安裝座103、集液蓋板104、冷卻耙體105、熱電偶固定板106、帶陶瓷套和陶瓷頭的熱電偶107，高溫液冷溫度測量裝置作為一個整體通過法蘭安裝座103安裝在位于燃燒室出口的試驗段上，進(jìn)液管接頭101焊接在冷卻耙體105上，和外部供液管路通過卡套連接，冷卻液流經(jīng)冷卻耙體105之后，從冷卻耙出液口 8進(jìn)入由法蘭安裝座103、集液蓋板104、冷卻耙體105焊接形成的封閉集液空間9內(nèi)，經(jīng)由出液管接頭102流出，帶陶瓷套和陶瓷頭的熱電偶107整齊排列于熱電偶固定板106上，整體從下方置入冷卻耙體105中，熱電偶末端10穿過冷卻耙體105，與后續(xù)外部補(bǔ)償導(dǎo)線及采集連接，熱電偶固定板106通過點(diǎn)焊固定于冷卻耙體105中，熱電偶末端10和冷卻耙體105之間縫隙通過高溫膠封死。
[0024]如圖2所示，冷卻耙體105的冷卻液通道設(shè)計采用反L形半包覆結(jié)構(gòu)，包括基本呈垂直布置的測溫段和非測溫段，處于使用狀態(tài)時，所述測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流平行，所述非測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流垂直；并且冷卻耙體上開設(shè)反L形熱電偶容納槽，進(jìn)液管接頭101進(jìn)來的冷卻液經(jīng)反L形進(jìn)液通道11進(jìn)入冷卻耙體測溫段頭部12，反L形進(jìn)液通道11位于熱電偶固定板安裝槽13的上方，直面燃燒室燃?xì)鉀_擊。冷卻液流經(jīng)頭部以后，從兩側(cè)回液缺口 14流到冷卻液耙105兩側(cè)回液通道15，將冷卻耙體105兩邊燃?xì)饬鹘?jīng)部分全部冷卻，為保證回液覆蓋整個冷卻耙體105，兩側(cè)的回液通道15里設(shè)有導(dǎo)流槽道16。冷卻耙體導(dǎo)流槽道16和熱電偶固定板安裝槽13均直接銑出，然后將側(cè)蓋板17焊于兩側(cè)，形成整體。
[0025]如圖3所示，帶陶瓷套管18和陶瓷頭19的熱電偶107按照熱電偶固定板106槽道整齊排列，之后用高溫膠固定，保證熱電偶絲和金屬絕緣。
[0026]如圖4所示，熱電偶偶絲20依次穿過陶瓷頭21、陶瓷套管22。陶瓷頭21由屏蔽罩23、導(dǎo)流孔24和底座25組成。由于熱電偶偶絲20溫度較高，和試驗段周圍冷壁存在輻射換熱，影響熱電偶測溫精度，所以熱電偶頭26位于陶瓷頭屏蔽罩內(nèi)，為保證氣流較好沖刷裸絲，測點(diǎn)周圍氣體不斷更替，屏蔽罩底部兩側(cè)打孔，將氣流導(dǎo)出，進(jìn)一步保證測溫精確性。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃燒室出口溫度場測量的高溫液冷溫度測量裝置，包括法蘭安裝座、集液蓋板和若干間隔布置的冷卻耙體，其特征在于， 所述冷卻耙體整體呈反L形結(jié)構(gòu)，包括基本呈垂直布置的測溫段和非測溫段，處于使用狀態(tài)時，所述測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流平行，所述非測溫段基本與燃燒室出口的待測溫氣流垂直；所述冷卻耙體上開設(shè)至少一反L形熱電偶容納槽，所述反L形熱電偶容納槽頂部布置有反L形冷卻液進(jìn)液通道，兩側(cè)布置有反L形冷卻液回液通道； 所述反L形熱電偶容納槽中半包覆地布置有反L形熱電偶固定板，所述反L形熱電偶固定板上布置有若干熱電偶； 所述集液蓋板固定設(shè)置在所述法蘭安裝座上，二者之間形成一封閉集液空間，各所述冷卻耙體的非測溫段從所述法蘭安裝座的底部依次穿過所述封閉集液空間和集液蓋板，且所述非測溫段的端部露出于所述集液蓋板的上方； 所述反L形冷卻液進(jìn)液通道一端與布置在所述冷卻耙體非測溫段端部的進(jìn)液管接頭連通，另一端在靠近所述冷卻耙體測溫段端部的位置與分布在所述熱電偶容納槽兩側(cè)的所述反L形冷卻液回液通道連通，所述反L形冷卻液回液通道與所述封閉集液空間連通，所述集液蓋板上開設(shè)有與所述封閉集液空間連通的出液管接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述熱電偶包括熱電偶偶絲、陶瓷套和陶瓷頭，所述熱電偶偶絲依次穿過陶瓷頭、陶瓷套管，所述熱電偶偶絲的測點(diǎn)布置在所述陶瓷頭內(nèi)，所述陶瓷頭布置在所述冷卻耙體測溫段的端部，所述陶瓷套管一端與陶瓷頭連接，另一端露出于所述冷卻耙體非測溫段的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:各所述熱電偶均勻排布在所述反L形熱電偶固定板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述陶瓷頭包括屏蔽罩、導(dǎo)流孔和底座，熱電偶偶絲的測點(diǎn)位于所述屏蔽罩內(nèi)，所述屏蔽罩底部兩側(cè)開孔，以保證氣流較好沖刷熱電偶測點(diǎn)，測點(diǎn)周圍氣體不斷更替。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述屏蔽罩的內(nèi)徑范圍為3mm?8mm，熱電偶測點(diǎn)位于所述導(dǎo)流孔前，距孔邊彡2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述冷卻耙體的個數(shù)為2?5，每個冷卻耙體上設(shè)置的熱電偶數(shù)量為2?7個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述進(jìn)液管接頭的內(nèi)徑為4?10mm，進(jìn)液壓力^ 2MPa0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:所述反L形冷卻液回液通道的側(cè)壁在所述封閉集液空間中設(shè)有出液口，與所述封閉集液空間連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:冷卻耙體兩側(cè)的反L形冷卻液回液通道中設(shè)有導(dǎo)流槽道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫液冷溫度測量裝置，其特征在于:冷卻耙體兩側(cè)反L形冷卻液回液通道深度< 4_。
【文檔編號】G01K7/12GK104483034SQ201410751528
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】曹文宇, 譚春青, 袁怡祥, 高慶, 趙洪雷 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所