非冷却高温电偶耙的制作方法

本发明涉及一种可用于航空发动机或燃气轮机燃烧室出口温度测量的高温电偶耙，属于热能与动力工程领域。

背景技术：

随着工业现代化的发展及能源种类的多元化，燃气轮机在船舶推进、石油化工、火力发电、油气开采、航空航天、分布式能源等领域得到了日益广泛的应用。燃烧室作为燃气轮机三大部件之一，其性能直接影响机组的整体性能。为了验证一款新设计的燃烧室是否满足其设计指标，必须进行燃烧室性能试验验证。燃烧室性能试验中，燃烧室出口平均温度及温度分布均匀性是非常重要的技术指标，这两个指标关系着机组整体性能及机组可靠性，在进行燃烧室性能试验时，必须准确测量燃烧室出口温度的分布情况。

测量燃烧室出口温度时，通常采用多支多点温度耙子对燃烧室出口温度场进行测量。常规的高温温度场测量方法中采用气冷或水冷的方式对温度耙进行冷却和保护，这种方法虽然可以提高温度耙子的使用寿命，但是由于冷却空气的引入、或冷却水对电偶耙的强制冷却效果，导致电偶测量的温度偏低，不能准确反应燃烧室出口温度场的真实状态，而且测量结果会随冷却介质参数的变化产生较大波动，增大了测量误差。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有的燃烧室出口温度场测量方法测量准确度低的问题，现提供一种非冷却高温电偶耙。

本发明所述的非冷却高温电偶耙包括若干个b型热电偶1、若干个陶瓷管2、高温保护管3、转接管8、航空插头9、安装螺母5、密封垫6以及补偿导线10；

所述高温保护管3的管壁上开有若干个小孔a；每个小孔a内嵌入一个陶瓷管2；b型热电偶1的电偶丝位于高温保护管3内，每个电偶丝的测点通过一个陶瓷管2延伸到高温保护管3外部；高温保护管3内部填充有高温胶4；电偶丝的另一端与航空插头9电气连接；航空插头9通过转接管8与高温保护管3固定连接；安装螺母5套在高温保护管3与转接管8连接处的外部；补偿导线10与航空插头9电气连接；密封垫6位于安装螺母5内部，用于实现非冷却高温电偶耙与外部安装座之间的密封。

进一步地，所述小孔a为沉孔,相邻小孔a的间距不小于5mm；各个b型热电偶1的测点所在环面面积均相等。

本发明所述的非冷却高温电偶耙可安装在航空发动机或燃气轮机燃烧室试验台测量段上，根据燃烧室结构尺寸、测量段安装座尺寸和燃烧室出口测点数目需求进行适应性改进即可。该高温电偶耙工作时，不需要采用任何冷却介质，单支电偶耙采用了多点偶丝一体化集成设计，采用了陶瓷基材料作为高温保护管，并在保护管内腔采用高温胶进行密封，保证电偶耙使用寿命的同时，提高了温度测量的准确度。通过布置多支多测点非冷却高温电偶耙，可实时准确地测量燃烧室出口温度分布情况，分析燃烧室出口温度分布均匀性，为燃烧室性能评估和改进设计提供支撑。

本发明采用以上技术方案可以实现以下效果：

(1)陶瓷基高温保护管可有效保护电偶丝，提高电偶耙使用寿命；

(2)电偶丝测点采用等环截面积布置方式，每个电偶测点所测量的温度可以代表其所在环面的平均温度；

(3)电偶丝测点突出保护管一定的有效高度，可确保较快的响应时间和测量精度；

(4)电偶丝测点伸出孔采用沉孔设计形式，可确保高温燃气在沉孔处滞止，能测量燃气滞止温度；

(5)高温保护管内腔灌装高温胶进行整体密封，可防止燃烧室高温燃气中的还原性组分进入内腔对电偶丝造成损坏；

(6)采用航空插头联接电偶丝与补偿导线，便于拆装；补偿导线长度可随试验台需求，自由变动。

附图说明

图1为具体实施方式所述的非冷却高温电偶耙的剖视图；

图2为具体实施方式所述的非冷却高温电偶耙的立体结构示意图；

图3为具体实施方式中多支非冷却高温电偶耙在燃烧室试验台上的安装效果图；

图4为等环截面积布置方式说明图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的非冷却高温电偶耙包括若干个b型热电偶1、若干个陶瓷管2、高温保护管3、安装螺母5、密封垫6、螺钉7、转接管8、航空插头9以及补偿导线10。

高温保护管3采用陶瓷基复合材料，耐高温、使用寿命长，在高温保护管3的首端开设直径为1.5-2.5mm的若干个小孔a，若干个小孔a排成一排，小孔为沉孔形，可确保气流在沉孔内滞止；相邻小孔的间距不小于5mm，不同小孔之间的距离按照等环节面积确定，即每个电偶测点所在的环面面积均相等；在高温保护管3末端开设4个直径为2mm的螺栓孔；多个根电偶丝采用一体化集成设计，靠近测温点的偶丝用陶瓷管2进行绝缘保护，偶丝长度大于70mm；b型热电偶1的测温点通过小孔a伸出高温保护管3，伸出高度为偶丝直径的20-50倍；b型热电偶1偶丝的另一端与航空插头9进行焊接；在高温保护管3内腔填满高温胶4进行整体密封；高温保护管3与转接管8通过螺钉7进行固定；安装螺母5根据燃烧室试验台上安装座尺寸进行定制；密封垫6材料为紫铜,用于非冷却高温电偶耙与安装座之间的密封；转接管8与航空插头9之间通过法兰及螺钉进行联接；航空插头9与补偿导线10进行焊接，补偿导线长度根据试验台需求进行定制。

等环截面积布置方式参照图4，在本实施方式中，以燃烧室出口布置5支非冷却高温电偶耙为例，每支支非冷却高温电偶耙带有5个测点。在圆周方向上，5支非冷却高温电偶耙将燃烧室出口按照等角度分成5等份，即保证a1＝a2＝a3＝a4＝a5，每支电偶耙布置在每一等份的中间位置。每支非冷却高温电偶耙上有5个测点，5个测点在径向方向上把燃烧室出口分成2×5＝10等份，保证每一个扇形面的面积相等，径向上的5个点分别布置在r2、r4、r6、r8、r10这5个位置，即为等环截面积布置方式。

本实施方式所述的非冷却高温电偶耙可安装在航空发动机或燃气轮机燃烧室试验台测量段上，根据燃烧室结构尺寸及测量段安装座尺寸来调整安装螺母的结构、保护管的长度、b型热电偶测点个数和间距、以及非冷却高温电偶耙的数量及分布情况；根据试验台测控操作需求来调整补偿导线的长度；上述非冷却高温电偶耙不采用任何冷却介质，无需任何形式的冷却，通过本非冷却高温电偶耙可快速准确地测得燃烧室出口多点温度数值，得到燃烧室出口温度分布特性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示技术内容做出的些许更动或修饰为等同变化的等效实例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上的实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

技术特征：

1.非冷却高温电偶耙，其特征在于，包括若干个b型热电偶(1)、若干个陶瓷管(2)、高温保护管(3)、转接管(8)、航空插头(9)、安装螺母(5)、密封垫(6)以及补偿导线(10)；

所述高温保护管(3)的管壁上开有若干个小孔(a)；每个小孔(a)内嵌入一个陶瓷管(2)；b型热电偶(1)的电偶丝位于高温保护管(3)内，每个电偶丝的测点通过一个陶瓷管(2)延伸到高温保护管(3)外部；高温保护管(3)内部填充有高温胶(4)；电偶丝的另一端与航空插头(9)电气连接；航空插头(9)通过转接管(8)与高温保护管(3)固定连接；安装螺母(5)套在高温保护管(3)与转接管(8)连接处的外部；补偿导线(10)与航空插头(9)电气连接；密封垫(6)位于安装螺母(5)内部，用于实现非冷却高温电偶耙与外部安装座之间的密封。

2.根据权利要求1所述的非冷却高温电偶耙，其特征在于，所述小孔(a)为沉孔,相邻小孔(a)的间距不小于5mm；各个b型热电偶(1)的测点所在环面面积均相等。

技术总结
非冷却高温电偶耙，涉及热能与动力工程领域。本发明是为了解决现有的燃烧室出口温度场测量方法准确度低的问题。本发明中，高温保护管(3)管壁上开有若干个小孔(A)；每个小孔(A)内嵌入一个陶瓷管(2)；B型热电偶(1)的电偶丝位于高温保护管(3)内，电偶丝测点通过陶瓷管(2)延伸到高温保护管(3)外部；高温保护管(3)内部填充高温胶(4)；电偶丝另一端与航空插头(9)电气连接；航空插头(9)通过转接管(8)与高温保护管(3)固定连接；安装螺母(5)套在高温保护管(3)与转接管(8)连接处；电偶耙采用非冷却多点一体化集成设计；测点采用等环截面积布置。本发明适用于航空发动机或燃气轮机燃烧室出口温度测量。

技术研发人员：林枫;李雅军;李名家;潘宏伟;梁晨;李东明;任艳平;张国强
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2019.09.23
技术公布日：2019.11.15