发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置。发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，包括温度传感器、温度传感器导线、数据采集发射器，数据接收和处理系统，叶轮轴有中心通孔，所述温度传感器采用小型的点状或片状热电偶粘接于叶轮表面，所述数据采集发射器安装于压气机端的叶轮轴上，所述温度传感器和所述数据采集发射器通过穿过所述叶轮轴中心通孔的温度传感器导线连接，所述数据采集发射器外部为封装壳体组件，所述封装壳体组件通过螺纹连接安装于数据采集发射器安装座，所述数据采集发射器安装座为紧固螺母安装于压气机端的叶轮轴上，数据采集发射器安装座有螺纹孔。
【专利说明】发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，特别是一种采用实时遥测，以利于温度传感器数据实时记录与分析的小型叶轮表面温度实时遥测装置。
【背景技术】
[0002]目前，发动机采用增压技术被人们视为提高性能指标的最有效的手段之一，为此，其在发动机设计方面日益受到重视。随着车用发动机向高紧凑、高增压压比的方向发展，发动机排温和增压器转速都有了很大的提高，发动机排温的提高无疑对增压器废气涡轮叶轮的强度设计提出了更高的要求，因此有必要对涡轮叶轮进行温度场的测量研究。
[0003]根据测量方法的不同，物体表面温度的测量方法可以分为接触式测量和非接触式测量两种方法。接触测量是将热电阻、热电偶、示温漆等温度传感器布置在被测物体表面，利用测量仪器仪表读取物体表面温度，测量结果较准确；非接触测量一般是利用光学技术或者红外测量技术来测量物体表面或其近周的温度，但它受环境污染和材料发射率不易准确给定的影响，往往给测量结果带来较大的误差。
[0004]发动机废气涡轮增压器涡轮叶轮处于增压器蜗壳内部，且运转速度高，光学方法难于直接对准被测部位，因此非接触测量法目前很难应用其上，只能采用接触测量方法来测量。目前对于大型的燃气涡轮发动机叶轮已经采用的方法有示温漆法和热电偶法，英国的罗尔斯.罗伊斯航空发动机公司研制的示温漆实现了飞机发动机涡轮温度值的测量，但是它可能因受到燃气的污染造成误判，测量精确不高且不能进行瞬态温度的测量；热电偶法测试精度高且可以进行瞬态温度的测量，在国外以及国内的沈阳航空学院、空军第一研究所等都利用热电偶温度传感器对飞机发动机涡轮温度场进行了测量，得到较精确的涡轮表面温度值，但是由于废气涡轮增压器体积小比飞机涡轮发动机小得多，数据采集器的安装空间非常有限，它们的方案由于测试系统体积大，测试方法不适合废气涡轮增压器，所以无法应用到增压器涡轮叶轮的温度测量上。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:解决在废气涡轮增压器涡轮叶轮的温度实时测量问题。
[0006]本发明所采用的技术方案是:发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，包括温度传感器、温度传感器导线、数据采集发射器，数据接收和处理系统，叶轮轴有采用深孔加工技术加工小直径的中心通孔，所述温度传感器采用小型的点状或片状热电偶粘接于叶轮表面，其在叶轮叶片上的分布尽量保证轴中心对称；所述数据采集发射器安装于压气机端的叶轮轴上，所述温度传感器和所述数据采集发射器通过穿过所述叶轮轴中心通孔的温度传感器导线连接，实现温度电信号的有线传输，在叶轮上的温度传感器导线进行隔热处理后粘接于叶轮表面。所述数据采集发射器外部为封装壳体组件，所述封装壳体组件通过螺纹连接安装于数据采集发射器安装座，所述数据采集发射器安装座为紧固螺母(替代原紧固螺母)安装于压气机端的叶轮轴上，数据采集发射器安装座有螺纹孔。数据采集发射器将温度数据转换为红外信号发出，在工作场地采用红外信号接收器接收温度信号，并且将其转换为数字信号进行实时处理与显示，进而存储于计算机中。
[0007]所述数据采集发射器安装座与壳体组件内部的电子元器件之间有石棉隔热垫。所述的多个温度传感器导线组成线束，外面包裹隔热石棉布，穿过叶轮轴中心孔，并且连接于数据采集模块的电路板上。
[0008]作为一种优选方式:所述封装壳体组件包括数据采集发射器壳体、数据采集发射器盖、信号发射窗口盖和螺栓，所述螺栓将所述数据采集发射器盖压紧在数据采集发射器壳体上，并旋入所述数据采集发射器安装座的所述螺纹孔中。
[0009]作为一种优选方式:所述数据采集发射器包括电池、数据采集模块、信号发射模块。电池通过壳体定位，数据采集模块通过壳体、安装支撑套和螺栓定位，信号发射模块固定于数据采集模块电路板上，并将其天线对准数据采集发射器盖上的信号发射窗口。
[0010]本发明的有益效果是:将遥测数据采集发射器布置在废气涡轮增压器的压气机端，降低了其工作环境温度，保证了电子采集发射系统的可靠工作；将遥测数据采集发射器装在叶轮轴上，使其与叶轮同步旋转，使其与温度传感器之间可以采用导线连接；采用高度集成的电路和省电模式设计，减小了供电电池的体积和遥测数据采集发射器电路的体积，进而减小了遥测数据采集发射器的体积，使其安装于叶轮轴上成为可能；将遥测数据采集发射器设计为短圆柱体，在内部器件布置时考虑质量分布的中心轴对称，保证使其旋转时产生的离心力最小；遥测数据采集发射器安装的压气机叶轮轴端正对空气进口，此位置障碍物少，对无线信号传输的阻挡少，利于温度信号的可靠传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明装置叶轮轴上布置示意图；
图2为本发明数据采集发射的结构及安装示意图；
图3为本发明温度传感器布置示意图；
图4为本发明数据接收和处理系统示意图。
[0012]图中:1、传感器导线，2、温度传感器，3、涡轮叶轮，4、叶轮轴，5、叶轮轴中心孔，6、压气机叶轮，7、垫片，8、数据采集发射器安装座，9、数据采集发射器，10、数据采集发射器壳体，11、电池，12、数据采集模块，13、数据采集发射器盖，14、信号发射模块，15、信号发射窗口盖，16、数据采集发射器盖螺栓，17、安装支撑套，18、温度传感器线束，19、石棉隔热垫，
20、遥测信号接收器，21、信号存储处理计算机。
【具体实施方式】
[0013]如图1、图4所示，本发明提供的增压器废气涡轮表面温度实时遥测方法与装置，由两组以上温度传感器导线组成的温度传感器线束与数据采集发射器连接，数据采集发射器将温度传感器的电信号转换为红外无线信号发射出去，信号接收器将其接收并通过数据线传输到信号存储处理计算机中。
[0014]如图1所示，数据采集发射器的右端为数据采集发射器安装座，安装于压气机端的叶轮轴上，用于连接叶轮轴和数据采集发射器；数据采集发射器外部壳体组件从右到左包含数据采集发射器壳体、数据采集发射器盖、信号发射窗口盖和螺栓，用于保护遥测数据采集发射器电路系统；螺栓将发射器盖压紧在发射器壳体上，并旋入发射器安装座的螺纹孔中，用于紧固数据采集发射器的元件；数据采集发射器壳体组件内部从右到左有定位在壳体上的电池、定位在壳体、安装支撑套和螺栓间的数据采集模块，以及固定在数据采集模块电路板上的信号发射模块；在遥测数据采集发射器安装座与壳体组件内部的电子元器件之间有石棉隔热垫，用于减少叶轮轴端热量向数据采集发射器内部扩散；温度传感器导线线束连接于数据采集模块的电路板上，温度传感器在涡轮叶轮叶片上的布置除了考虑需要的测温点位置外，还应考虑尽量以叶轮轴中心线轴对称布置。
[0015]试验时，首先在叶轮轴上采用深孔加工技术加工直径小于5mm的中心通孔，温度传感器采用小型的点状或片状热电偶，将其粘接于叶轮表面，温度传感器导线进行隔热处理后粘接于叶轮表面，粘接方法可以采用焊接或采用耐高温粘接剂，粘接剂的热膨胀系数应与涡轮叶轮材料相近；将多组热电偶导线集合为一束，并在外部进行隔热处理，穿过叶轮轴中心通孔；设计并加工遥测数据采集发射器安装座，其内孔螺纹与叶轮轴的螺纹配合，并且可以起到原叶轮轴螺母的作用，其外缘螺纹与数据采集发射器壳体螺纹配合，实现数据采集发射器与叶轮轴的连接；将叶轮、叶轮轴及遥测数据采集发射器一起进行动平衡后，先将叶轮、叶轮轴安装于增压器蜗壳中，并且采用遥测数据采集发射器安装座紧固，再将温度传感器线束与数据采集模块连接，将遥测数据采集发射器安装到遥测数据采集发射器安装座上；将增压器安装于增压器性能试验系统中，将信号接收处理系统中的遥测信号接收器布置在靠近增压器的试验场地中，通过数据线与布置在操作室的信号存储处理计算机连接，测试人员在信号存储处理计算机上完成温度信号的实时采集和处理；启动试验系统并开启测数据采集发射器、采集器的电源后可以实现对废气涡轮增压器涡轮叶轮温度的瞬态测试试验。
[0016]以上所述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
【权利要求】
1.发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，包括温度传感器、温度传感器导线、数据采集发射器，数据接收和处理系统，其特征在于:叶轮轴有中心通孔，所述温度传感器采用小型的点状或片状热电偶粘接于叶轮表面，所述数据采集发射器安装于压气机端的叶轮轴上，所述温度传感器和所述数据采集发射器通过穿过所述叶轮轴中心通孔的温度传感器导线连接，所述数据采集发射器外部为封装壳体组件，所述封装壳体组件通过螺纹连接安装于数据采集发射器安装座，所述数据采集发射器安装座为紧固螺母安装于压气机端的叶轮轴上，数据采集发射器安装座有螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，其特征在于:所述封装壳体组件包括数据采集发射器壳体、数据采集发射器盖、信号发射窗口盖和螺栓，所述螺栓将所述数据采集发射器盖压紧在数据采集发射器壳体上，并旋入所述数据采集发射器安装座的所述螺纹孔中。
3.根据权利要求1所述的发动机废气涡轮增压器温度实时遥测装置，其特征在于:所述数据采集发射器包括电池、数据采集模块、信号发射模块。
【文档编号】G01K7/02GK103487156SQ201210538315
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】张翼, 姚爱琴, 李坤, 张伦, 苏铁熊, 卢鹏 申请人:中北大学