一种空气冷却温度测试受感部的制作方法

本申请涉及航空发动机技术领域，特别是涉及一种空气冷却温度测试受感部。

背景技术：

热电偶测试作为目前发展最为成熟的测温技术，以其方便和稳定可靠广泛应用于各类温度测试中。对于高温气体的测试，以其结构设计形式，主要分为水冷受感部和气冷受感部两种。

常规水冷受感部

1水冷受感部需要供给冷却水，相较于气源，水源不宜获取，这对试验条件提出了较高要求。

2水的比热容较大，会带来较大的导热误差。使得测温结果的不确定度较大。

3水冷受感部，冷却水由管道输入，进行受感部的内部冷却。使用中要特别注意通水流量控制。防止冷却水流量过低，受热沸腾，水气化为蒸汽，导致水冷热电偶壳体膨胀开裂，发生危险。

常规气冷受感部

可以使用的测试的环境温度上限较水冷却式低。因为气冷对受感部壳体的降温能力较水冷的弱，受高温下壳体耐热能力的限制，其使用环境温度上限较水冷式低。在部分高温试验中，出现壳体部分烧蚀点甚至断裂的现象。气冷受感部采用全覆盖离散气膜孔冷却设计，传统设计分为气膜孔与测试环境中的燃气速度方向夹角垂直和顺气流方向呈一锐角两种。

夹角为垂直设计的受感部，冷却气体不易吸附在受感部壳体上，造成壳体被高温燃气烧蚀。夹角为顺气流方向呈一锐角设计，效果有所改善。但每组冷却孔排出的冷却气在下游极易形成卵形涡，降低冷却效率。并使燃气容易接触壳体，造成局部烧蚀。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

申请内容

本申请的目的在于提供一种空气冷却温度测试受感部来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本申请提供一种空气冷却温度测试受感部，所述空气冷却温度测试受感部包括：

壳体组件，所述壳体组件具有内部通道、第一孔以及第二孔，第一孔与所述内部通道连通，第二孔与所述内部通道连通；

蒙皮，所述蒙皮设置在所述壳体组件上，所述蒙皮上设置有开口，所述开口与所述第一孔连通；

进气管，所述进气管具有进气管内部通道，所述进气管设置在所述壳体组件与所述第二孔连通；

热电偶测温组件，所述热电偶测温组件部分设置在所述壳体组件的内部通道内以及进气管内部通道内，所述热电偶测温组件包括测感部，所述测感部穿出所述蒙皮上的开口；其中，

所述壳体组件上设置有排气孔。

可选地，所述壳体组件包括盖板、支杆以固定块，所述支杆与所述固定块连接，所述支杆与所述盖板连接；所述盖板上设置有所述第一孔；所述盖板、支杆、固定块合围形成所述内部通道。

可选地，所述蒙皮与所述固定块连接。

可选地，空气冷却温度测试受感部进一步包括固定螺母；所述盖板上的第一孔为螺纹孔；所述热电偶测温组件穿过所述固定螺母；所述固定螺母与所述螺纹孔螺纹连接。

可选地，所述固定块上设置有缝槽。

可选地，所述盖板上设置有所述排气孔组。

可选地，所述支杆上设置有所述排气孔组。

可选地，所述盖板上的排气孔的数量为多组；每组所述排气孔组具有多个排气孔，各个排气孔均为倾斜孔。

可选地，每两组相邻的排气孔组中的排气孔的倾斜方向相反。

可选地，所述支杆上的排气孔的数量为多组；每组所述排气孔组具有多个排气孔，各个排气孔均为倾斜孔；

每两组相邻的排气孔组中的排气孔的倾斜方向相反。

本申请的空气冷却温度测试受感部具有如下优点：

改进壳体上的冷却孔设计。设计正向和反向结合，交错排列的气膜孔。这种孔可以极大的消除卵形涡，提高对流换热系数和平均冷却效率。最终，气冷受感部的使用环境温度上限得到提升。

避免壳体迎风端测点受冷却气干扰。在受感部支杆壳体迎风端，设计蒙皮，将迎风端包住。避免迎风端的气膜冷却气干扰热电偶接点处的流场。这样在通入大流量冷却气时，可对蒙皮形成冲击换热。

附图说明

图1是根据本申请第一实施例的空气冷却温度测试受感部的结构示意图。

图2是图1所示的空气冷却温度测试受感部的a-a方向剖示图。

图3是图1所示的空气冷却温度测试受感部的固定块的结构示意图。

图4是图1所示的空气冷却温度测试受感部的蒙皮的结构示意图。

图5是图1所示的空气冷却温度测试受感部的盖板的结构示意图。

图6是图1所示的空气冷却温度测试受感部的支杆的结构展开图。

图7是图2所示的空气冷却温度测试受感部的局部放大图。

附图标记：

1-盖板、2-支杆、3-安装座、4-热电偶测温组件、5-进气管、6-平板、7-固定块、8-缓冲垫、9-固定螺母、10-蒙皮；11-内部通道；12-第一孔；13-第二孔。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。

图1是根据本申请第一实施例的空气冷却温度测试受感部的结构示意图。

图2是图1所示的空气冷却温度测试受感部的a-a方向剖示图。

图3是图1所示的空气冷却温度测试受感部的固定块的结构示意图。

图4是图1所示的空气冷却温度测试受感部的蒙皮的结构示意图。

图5是图1所示的空气冷却温度测试受感部的盖板的结构示意图。

图6是图1所示的空气冷却温度测试受感部的支杆的结构展开图。

图7是图2所示的空气冷却温度测试受感部的局部放大图。

如图1至图7所述的空气冷却温度测试受感部包括壳体组件、蒙皮10、进气管5以及热电偶测温组件4，壳体组件具有内部通道11、第一孔12以及第二孔13，第一孔12与内部通道11连通，第二孔13与内部通道11连通；

蒙皮10设置在壳体组件上，蒙皮10上设置有开口，开口与第一孔12连通；

进气管5具有进气管内部通道，进气管设置在壳体组件与第二孔连通；

热电偶测温组件4部分设置在壳体组件的内部通道内以及进气管内部通道内，热电偶测温组件包括测感部，测感部穿出蒙皮上的开口；其中，壳体组件上设置有排气孔。

参见图1及图2，在本实施例中，壳体组件包括盖板1、支杆2以及固定块7，支杆2与固定块7连接，支杆2与盖板1连接；盖板1上设置有第一孔；盖板1、支杆2、固定块7合围形成内部通道。

参见图1及图2，在本实施例中，蒙皮与所述固定块连接。

参见图1及图2，在本实施例中，空气冷却温度测试受感部进一步包括固定螺母9；盖板1上的第一孔为螺纹孔；热电偶测温组件4穿过固定螺母9；

固定螺母9与螺纹孔螺纹连接。

在本实施例中，所述固定块上设置有缝槽。

在本实施例中，所述盖板上设置有所述排气孔组。

在本实施例中，所述支杆上设置有所述排气孔组。

在本实施例中，所述盖板上的排气孔的数量为多组；每组所述排气孔组具有多个排气孔，各个排气孔均为倾斜孔。

在本实施例中，每两组相邻的排气孔组中的排气孔的倾斜方向相反。

在本实施例中，所述支杆上的排气孔的数量为多组；每组所述排气孔组具有多个排气孔，各个排气孔均为倾斜孔；

每两组相邻的排气孔组中的排气孔的倾斜方向相反。

如图1和图2所示，该空气冷却受感部由盖板1、支杆2、安装座3、热电偶测温组件4、进气管5、平板6、固定块7、缓冲垫8、固定螺母9、蒙皮10组成。

盖板1、支杆2和固定块3组成热电偶的壳体。

热电偶测温组件4穿入支杆2和固定块7中，并穿出蒙皮10在流场中进行温度测试。

固定块7结构如图3所示，设计螺纹端作用是连接固定螺母9，以最终装配热电偶测温组件4。设计缝槽用于流通冷却空气，缝槽宽度为s。

蒙皮10结构如图4所示，厚度δ，直径φd的开孔为穿热电偶测温组件4使用。

盖板1结构如图5所示，支杆2结构如图6所示。设计排气孔，开孔方式如图7所示。其开孔特点为，正反向交替，交错排列。沿着相邻截面，按照a-a剖视图和b-b剖视图中开孔方向，依次交替按顺气流方向θ和逆气流方向θ开孔。优选地，θ＝30°～45°,φd＝0.5mm～1.5mm。盖板1和支杆2的厚度为δ，优选的δ＝1～2mm。调节δ和d值，使δ/d＝1～3。将正向和反向孔考虑为一组。如图6所示，在x方向，交错排列的孔间距为s。在y方向，每组孔间距为p。在p/d＝6,s/d＝3。

原理说明：

探针的冷却方式以由进气管5向受感部壳体通入适量的冷却空气并由气膜孔和缝槽排出实现，主要包括壳体内对流换热、小孔内对流换热和壳体外部的冷却三部分。本受感部的壳体外冷却按实施效果分为全覆盖气膜冷却和冲击冷却两种。

全覆盖气膜冷却是冷却空气经由盖板1、支杆2上的气膜孔流出，在主流场中，形成冷却气膜层包覆在受感部外壳上，将主流与受感部外壳隔离。本发明气膜孔设计较传统设计提高冷却效率。理由是，根据sehjinp,etc和k.singh,etc等人对单排反向圆柱形气膜孔的平板试验和理论研究，在相同工况下，相较于传统气膜孔设计，正反结合的气膜孔能够较好的消除卵形涡。平板气膜孔冷却试验与气冷受感部壳体冷却具有试验相似性，故其结论可以借鉴。本发明采用正反向交错气膜孔，并在每一排气膜孔下游的冷却效率降低点，重新开气膜孔，从而形成全覆盖气膜冷却。可以保证壳体整体上的冷却效果均匀，降低冷热不均造成的局部热应力。同时，本发明气膜孔形式较传统设计可较好的消除卵形涡，降低燃气与冷却气的掺混，从而提高冷却效率。

如图2所示，冲击冷却是冷却空气经由固定块7的缝槽流出，对蒙皮10形成冲击冷却。因为在固定块7和蒙皮10形成的区间中，气流环境接近静止，满足冲击冷却的条件。为提高冲击冷却效果，存在最优规划。根据《传热与传质的基本原理》中冲击冷却的内容，在蒙皮间距h不变的条件下，优选地，缝间距s的优化值为s＝1.4h。

在本实施例中，支杆的迎风面上设置有冷却气槽道，并在迎风面外侧设置了蒙皮，利用槽道冷却气冲击蒙皮，蒙皮隔离冷却气以防止冷却气冲击到热电偶。这样能够在热电偶的前段形成冲击冷却，在侧面形成正逆向气流冷却式受感部。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。