一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置的制作方法

[0001]
本发明涉及航空数据采集传感器技术领域，特别是涉及一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置。


背景技术：

[0002]
传统燃气轮机工作模式为等压燃烧，具有工作稳定性好的特点，获得了广泛应用。但是随着相关技术逐渐完善，很难再实现其性能的大幅度提升，为此近年来以波转子为代表的一系列新概念燃烧装置不断被提出，这些新概念非定常燃烧装置具有大幅度提高推进系统性能的潜在优势，但由于往往涉及到燃烧室旋转，给数据动态采集带来了新的挑战。一方面旋转燃烧室的壁面和流道同步旋转，传统有线测量技术不能直接应用，否则会存在导线缠绕问题；另外大部分接触式测量传感器都受到使用温度的限制，限制温度一般低于200℃，远低于燃烧室内燃烧温度。因此为了实现旋转燃烧室数据采集，在解决导线缠绕问题的同时，需要关注传感器的冷却问题。
[0003]
专利“一种内燃波转子数据采集装置及方法”，专利号：cn201611267703.6，提供了一种内燃波转子旋转通道数据采集装置及工作方法，该装置主要包括连接支架、电刷导轨、电刷、传感器、传感器底座、数据采集卡等。电刷与电刷导轨滑动接触，传感器数据通过电刷、电刷导轨以及导线传送至数据采集卡，然后经由数据采集卡传送至计算机，实现燃烧室旋转状态下的数据采集，但该发明并没有给出传感器冷却问题的解决方法。专利“一种用于压电阻抗法结构健康监测的无线压电传感器”，专利号：cn201920269108.9，提出了一种无线压电传感器，如将其应用于旋转燃烧室的测量，可以避免有线测量时的导线缠绕，但该传感器依然没有给出有效的冷却方案，不能适应高温环境。


技术实现要素：

[0004]
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置。
[0005]
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置，包括设于旋转燃烧室上的传感器冷却水套，所述旋转燃烧室偏心设置在安装盘上，所述安装盘上设有与所述旋转燃烧室配合的气流通道，所述旋转燃烧室侧壁上设有采样孔，所述传感器冷却水套一端与所述采样孔插接连接，所述传感器冷却水套沿轴向设有采样气通道，所述采样气通道远离旋转燃烧室的一端设有传感器座，所述传感器座内设有传感器，所述传感器冷却水套侧壁内设有与所述采样气通道同轴设置的环形冷却水通道，所述传感器冷却水套外壁面上设有与所述冷却水通道连通的冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口设于靠近旋转燃烧室的一侧，所述冷却水出口设于远离旋转燃烧室的一侧，所述安装盘沿轴向设有安装圆孔，所述安装盘远离旋转燃烧室的一侧设有空心转轴，所述空心转轴与安装圆孔插接连接，所述空心转轴带动安装盘沿轴线转动。
[0006]
传感器设置在传感器冷却水套上，传感器冷却水套内的采样气通道与采样孔配合
收集旋转燃烧室内的气体，传感器采集旋转燃烧室内的气体动态数据，传感器冷却水套对采样气通道内的气体进行冷却，使采样气体温度低于传感器限制温度；冷却水进口用于与水管连接向冷却水通道内注入冷却水，冷却出水口将换热后的冷却水通过水管排出；空心转轴中间的空心部分可以穿设传感器上的导线，旋转燃烧室、安装盘和空心转轴同步转动，解决了导线缠绕问题。
[0007]
进一步，所述空心转轴沿轴向设有传感器导线通道，所述空心转轴侧壁内沿轴向设有至少一组进水通道和排水通道，所述进水通道和排水通道数量与安装盘上旋转燃烧室的数量对应，所述进水通道通过水管与所述冷却水进口连通，所述排水通道通过水管与所述冷却水出口连通，所述空心转轴远离安装盘的外壁面上设有环形进水槽和环形排水槽，所述进水槽与进水通道之间通过第一径向孔连通，所述排水槽与排水通道之间通过第二径向孔连通。
[0008]
一组进水通道和排水通道对应一个旋转燃烧室上的传感器冷却水套，进水通道与冷却水进口通过水管连通，排水通道与冷却水出口通过水管连通；低温冷却水沿着进水槽-第一径向孔-进水通道-冷却水进口-冷却水通道-冷却水出口-排水通道-第二径向孔-排水槽的顺序流通。
[0009]
进一步，为了方便水管与空心转轴上的进水通道和排水通道连接，所述空心转轴靠近安装盘的一侧设有与所述进水通道和排水通道连通的接头槽，所述接头槽内安装有接头。
[0010]
进一步，为了固定空心转轴位置，使空心转轴可以沿轴线转动，所述空心转轴外壁面上固定套设有轴承，所述轴承外圈安装在轴承座上。空心转轴内有冷却水流动，会对轴承起到一定的冷却作用，可以省去额外的轴承冷却，降低系统的复杂程度。
[0011]
进一步，所述空心转轴外壁面上套设有进排水定子套，所述进排水定子套与空心转轴之间转动连接，所述进排水定子套与轴承座固定连接，所述进排水定子套侧壁上设有与进水槽位置对应的进水孔以及与排水槽位置对应的排水孔。
[0012]
在空心转轴上设置进排水定子套，进排水定子套与空心转轴之间转动连接，进排水定子套不转，而空心转轴沿轴线转动，通过进水孔与进水槽连通向进水通道内注水，通过排水孔与排水槽连通将排水通道内的冷却水排出，实现静止进排水与转动用水之间的过渡。
[0013]
进一步，所述进排水定子套内壁面上设有与进水槽和排水槽位置对应的密封圈槽，所述密封圈槽内嵌设有密封圈，所述密封圈部分嵌设于所述进水槽和排水槽内，所述密封圈侧壁上设有通孔，所述通孔位置分别与进水孔和排水孔一一对应。
[0014]
水管插入进水孔和排水孔内时，需插入密封圈通孔内，防止密封圈在密封圈槽内转动，导致通孔与进水孔或排水孔错位，使冷却水无法注入进水通道或者无法从排水通道内排出。
[0015]
进一步，为了保证密封圈的密封质量，防止冷却水从空心转轴与进排水定子套之间的间隙漏出，所述密封圈内壁面为向轴线方向凸起的弧面。
[0016]
本发明的有益效果是：本发明提供的一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置，用于旋转燃烧室的测量，可以避免有线测量时的导线缠绕，并且对采样气体进行冷却，使其温度在接触传感器之前降低的传感器的限制温度以下，保证传感器安全运行，适应高温环
境。
附图说明
[0017]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018]
图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
[0019]
图2是旋转燃烧室的结构示意图；
[0020]
图3是安装盘的结构示意图；
[0021]
图4是空心转轴的结构示意图；
[0022]
图5是空心转轴的剖面示意图；
[0023]
图6是轴承座的结构示意图；
[0024]
图7是进排水定子套的结构示意图；
[0025]
图8是密封圈的结构示意图；
[0026]
图9是传感器冷却水套的结构示意图。
[0027]
图中：1、旋转燃烧室，2、安装盘，3、空心转轴，4、轴承座，5、进排水定子套，6、密封圈，7、传感器冷却水套，8、安装法兰，9、采样孔，10、安装圆孔，11、气流通道，12、螺纹孔，13、传感器导线通道，14、台阶，15、进水槽，16、排水槽，17、进水通道，18、排水通道，19、第一径向孔，20、第二径向孔，21、接头槽，22、接头，23、固定螺纹孔，24、密封圈槽，25、安装边，26、螺栓孔，27、进水孔，28、排水孔，29、通孔，30、采样气通道，31、冷却水通道，32、冷却水进口，33、冷却水出口，34、凸台，35、传感器座。
具体实施方式
[0028]
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0029]
如图1-9所示，本发明的一种旋转燃烧室数据采集传感器水冷装置，包括设于旋转燃烧室1上的传感器冷却水套7，所述旋转燃烧室1偏心设置在安装盘2上，旋转燃烧室1一端布置安装法兰8，用于将旋转燃烧室1固定在安装盘2上，所述安装盘2上设有与所述旋转燃烧室1配合的气流通道11，气流通道11周围布置螺纹孔12，用于和旋转燃烧室1上的安装法兰8配合，旋转燃烧室1可以根据需求做成任意形状、任意数量，同时对应的燃烧室安装盘2也随之变化，本实施例中旋转燃烧室1截面为扇形。
[0030]
所述旋转燃烧室1侧壁上设有采样孔9，所述传感器冷却水套7一端设有凸台34与所述采样孔9插接连接，所述传感器冷却水套7沿轴向设有采样气通道30，所述采样气通道30远离旋转燃烧室1的一端设有传感器座35，所述传感器座35内设有传感器，旋转燃烧室1上可以根据需求布置若干采样孔9，用于传感器采样。
[0031]
所述传感器冷却水套7侧壁内设有与所述采样气通道30同轴设置的环形冷却水通道31，所述传感器冷却水套7外壁面上设有与所述冷却水通道31连通的冷却水进口32和冷却水出口33，所述冷却水进口32设于靠近旋转燃烧室1的一侧，所述冷却水出口33设于远离旋转燃烧室1的一侧，所述安装盘2沿轴向设有安装圆孔10，所述安装盘2远离旋转燃烧室1的一侧设有空心转轴3，空心轴上设置空心传感器导线通道13，所述空心转轴3一端设置台阶14与安装圆孔10插接连接，所述空心转轴3带动安装盘2沿轴线转动。
[0032]
所述空心转轴3沿轴向设有传感器导线通道13，所述空心转轴3侧壁内沿轴向设有三组进水通道17和排水通道18，所述进水通道17和排水通道18数量与安装盘2上旋转燃烧室1的数量对应，所述进水通道17通过水管与所述冷却水进口32连通，所述排水通道18通过水管与所述冷却水出口33连通，所述空心转轴3远离安装盘2的外壁面上设有环形进水槽15和环形排水槽16，所述进水槽15与进水通道17之间通过第一径向孔19连通，所述排水槽16与排水通道18之间通过第二径向孔20连通。
[0033]
所述空心转轴3靠近安装盘2的一侧设有与所述进水通道17和排水通道18连通的接头槽21，所述接头槽21内焊接有接头22。
[0034]
所述空心转轴3外壁面上固定套设有轴承，所述轴承外圈安装在轴承座4上。
[0035]
所述空心转轴3外壁面上套设有进排水定子套5，所述进排水定子套5与空心转轴3之间转动连接，所述进排水定子套5与轴承座4固定连接，具体为轴承座4一侧均匀布置若干固定螺纹孔23，进排水定子套5一侧布置安装边25，安装边25上均匀布置螺栓孔26，进排水定子套5通过螺栓固定于轴承座4上的固定螺纹孔23内，所述进排水定子套5侧壁上设有与进水槽15位置对应的进水孔27以及与排水槽16位置对应的排水孔28。
[0036]
所述进排水定子套5内壁面上设有与进水槽15和排水槽16位置对应的密封圈槽24，所述密封圈槽24内嵌设有密封圈6，所述密封圈6部分嵌设于所述进水槽15和排水槽16内，所述密封圈6侧壁上设有通孔29，所述通孔29位置分别与进水孔27和排水孔28一一对应，所述密封圈6内壁面为向轴线方向凸起的弧面。
[0037]
工作过程：
[0038]
工作过程中，旋转燃烧室1、安装盘2、空心转轴3和传感器冷却水套7保持同一转动中心和相同转速，因此不会存在管路缠绕的情况。低温冷却水沿着进水孔27-通孔29-进水槽15-第一径向孔19-进水通道17-冷却水进口32-冷却水通道31-冷却水出口33-排水通道18-第二径向孔20-排水槽16-通孔29-排水孔28的顺序流通，流通过程中带走采样气的热量，使其温度在接触传感器之前降低的传感器的限制温度以下，保证传感器安全运行，同时可以带走轴承高速旋转产生的热量，省去轴承的冷却系统，降低系统的复杂性。
[0039]
本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
[0040]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。