一种快速响应高压水温度测量器的制作方法

1.本实用新型涉及航天飞行器气动防热地面试验相关装置领域，具体为一种快速响应高压水温度测量器。


背景技术：

2.目前，随着航天飞行器的发展，对地面防热试验的要求越来越高，模型尺寸越来越大、试验时间越来越长、流场参数越来越高，电弧加热器产生高温高压的气流要充分满足这些要求。
3.电弧加热器的基本工作原理为：将可调节压力和流量的压缩空气注入电弧加热器,由电源系统将空气击穿电离,形成等离子体电弧,把空气加热到高温状态,稳定的电气参数和气流参数保证所需温度的精确性。高温气体经过锥形喷管加速到所需速度,形成高焓、高速气流,在试验段中对模型进行气动加热。从试验段流出的等离子气流经扩散段减速升压后,在冷却器中进行冷却,流入真空系统,最后回收至气罐中下次试验使用。高压气、冷却水和电源等通过中央控制系统统一调控,完成系统配合试验,模拟出航天器再入大气层或超音速飞行时的恶劣环境,为飞行器研究人员提供相关试验数据。
4.其中，电弧加热器冷却水温度是计算电弧加热器输出的高压高温气流总焓、评估加热器效率和健康状态的关键参数。
5.目前在进行电弧加热器冷却水温度测量时，由于温度传感器检测杆较细且强度不足，在高压高速水流中直接安装会容易造成振动破坏，且无法快速调整测量深度，难以适应不同测试需要；温度传感器直接装配后的密封性不强，容易造成高压水泄露；还存在水温测量精度差、测量窗口期窄的问题。
6.综上所述，我们亟需设计一种，可以实现快速响应、高精度、可快速调整测量深度、适用于高压高速水流测量环境的水温度测量需求的高压水温度测量器。


技术实现要素：

7.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种快速响应高压水温度测量器，包括：
8.安装架，其可拆卸设置在电弧加热器的冷却水管中；所述安装架上设置有多个导流孔；
9.温度传感器，其检测杆卡设在所述安装架上；所述检测杆前端的检测头与多个导流孔间隔对应。
10.优选的是，其中，还包括一个装配管；所述装配管下端固定导通连接在电弧加热器的冷却水管上；所述安装架上端为支撑盘；所述支撑盘的外径大于装配管的内径；所述安装架下端为条形板；所述条形板与装配管的内腔相匹配；所述条形板插入到装配管的内腔后，支撑盘搭接抵靠在装配管上端端口上，从而实现可拆卸连接。
11.优选的是，其中，所述装配管上端端口上设置有环形的限位槽；所述支撑盘外侧一体环绕设置有与限位槽相匹配的限位环；所述限位环嵌入限位槽中实现稳定连接。
12.优选的是，其中，所述条形板上等间距设置有多个凹槽；每个所述凹槽中固定焊接有固定环；所述温度传感器的检测杆整体活动贯穿到多个固定环中，从而形成卡设。
13.优选的是，其中，所述支撑盘上设置有限位孔；所述限位孔与多个固定环相对应；所述温度传感器的检测杆从限位孔穿入后，再陆续从多固定环中穿过。
14.优选的是，其中，所述装配管上端设置有外螺纹；还包括一个顶部设置有开口的压紧螺盖；所述压紧螺盖下部设置有与外螺纹相匹配的内螺纹；所述压紧螺盖螺合在装配管上端后，通过开口的边缘部分对支撑盘进行压紧；所述温度传感器的检测杆陆续从开口、限位孔、多个固定环活动穿入，从而实现卡设。
15.优选的是，其中，多个导流孔间隔设置在条形板上，形成导通状态；每两个所述固定环之间设置有两个导流孔。
16.优选的是，其中，每个所述固定环内圈套设有o型减震圈；所述温度传感器的检测杆整体活动贯穿到多个o型减震圈中，从而形成卡设。
17.优选的是，其中，所述限位孔的上端内径小下端内径大，且下端内部套设有o型密封圈。
18.优选的是，其中，所述温度传感器的型号为pt100铂电阻温度传感器；所述温度传感器的检测头采用铜壳封装。
19.本实用新型至少包括以下有益效果：
20.在本实用新型中，安装架装卸方便，能够方便快速的接入到冷却水管上，安装架上沿水流方向设置多个导流孔，能够让冷却水管中不同径向深度的水流能够流过不同的导流孔，降低流动阻力和水流冲击力，提高流动速度和对流换热系数，即提高了测量响应速度，又降低了对安装架整体强度的要求；由于温度传感器仅检测头能感应到温度，为了测量不同深度的水温，只需伸缩调节检测杆的插入深度，使检测杆前端的检测头能够与其中几个导流孔进行间隔对应，即可检测流过这几个导流孔的水流温度，从而实现了检测管内不同径向深度下的水流温度的目的；本装置装配容易，控制方便，部件结构简单，成本低廉，装置的适用性和功能性很强；本装置可应用于电弧加热器冷却水管内水流的温度测量，进而评估电弧加热器热效率，计算电弧加热器产生的高温空气的气体总焓，在核定电弧加热器工作参数和运行健康状态上起至关作用。
21.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
22.图1为本实用新型装配到电弧加热器的冷却水管上的总结构图；
23.图2为本实用新型上端的详细结构图；
24.图3为本实用新型总结构侧视图；
25.图4为本实用新型总结构仰视图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。图1-4示出了本实用新型提供的一种快速响应高压水温度测量器，包括：
27.安装架1，其可拆卸设置在电弧加热器的冷却水管10中；所述安装架1上设置有多个导流孔11；
28.温度传感器2，其检测杆21卡设在所述安装架1上；所述检测杆21前端的检测头22与多个导流孔11之间存在空隙。
29.工作原理：在进行电弧风洞地面防热试验时，开启电弧加热器后，随即在风洞中产生高温空气，为了电弧加热器能够持续稳定工作，在电弧加热器的冷却水管10中不断导入冷却水从而对其进行水冷循环降温；在这个作业过程中，由于检测杆21是卡设在安装架1上的，只能通过外力的拉扯改变检测杆21与安装架1的相对位置，当检测杆21失去外力时，检测杆21将会保持与安装架1的相对位置不变，从而能让作业人员根据不同的测试需求，通过推拉检测杆21，改变整个检测杆21在冷却水管10中的径向深度，使多个位置不同的导流孔11完全浸没在冷却水管10内的高压高速水流中；此时，作业人员可以拉扯温度传感器2的检测杆21，使得检测杆前端的检测头22能够在管内水流中触及到不同的径向深度，从而实现测量冷却水管10内不同径向深度水温的目的，满足我们的不同的试验需求；
30.在这种设计中，安装架1装卸方便，能够方便快速的接入到冷却水管10上，安装架1上沿水流方向设置多个导流孔11，能够让冷却水管10中不同径向深度的水流能够流过不同的导流孔11，降低流动阻力和水流冲击力，提高流动速度和对流换热系数，即提高了测量响应速度，又降低了对安装架1整体强度的要求；由于温度传感器2仅检测头22能感应到温度，为了测量不同深度的水温，只需伸缩调节检测杆21的插入深度，使检测杆21前端的检测头22能够与其中几个导流孔11进行间隔对应，即可检测流过这几个导流孔11的水流温度，从而实现了检测管内不同径向深度下的水流温度的目的；
31.本装置装配容易，控制方便，部件结构简单，成本低廉，装置的适用性和功能性很强；本装置可应用于电弧加热器冷却水管10内水流的温度测量，进而评估电弧加热器热效率，计算电弧加热器产生的高温空气的气体总焓，在核定电弧加热器工作参数和运行健康
状态上起至关作用。
32.在上述技术方案中，还包括一个装配管3；所述装配管3下端固定导通连接在电弧加热器的冷却水管10上；所述安装架1上端为支撑盘12；所述支撑盘12的外径大于装配管3的内径；所述支撑盘12下端为条形板13；所述条形板13与装配管3的内腔相匹配；所述条形板13插入到装配管3的内腔后，支撑盘13搭接抵靠在装配管3上端端口上，从而实现可拆卸连接。
33.工作原理：在这种设计中，整个装配管3直接外接固定在电弧加热器的冷却水管10的侧面，方便作业人员及时安插安装架1，条形板13与装配管3的内腔相配，可以顺利的将安装架1从装配管3的内腔插入至冷却水管10的内部，由于支撑盘12的外径大于装配管3的内径，所以能够让整个支撑盘12直接搭接抵靠在装配管3的上端端口上，保持整体结构稳定，取出插入安装架1都较为方便。
34.在上述技术方案中，所述装配管3上端端口上设置有环形的限位槽31；所述支撑盘12外侧一体环绕设置有与限位槽31相匹配的限位环121；所述限位环121嵌入限位槽31中实现稳定连接。
35.工作原理：在这种设计中，在搭接安装整个支撑盘12时，可以将支撑盘12下端的限位环121卡接在限位槽31中，使得安装架1整体与装配管3的装配连接更加稳定。
36.在上述技术方案中，所述条形板13上等间距设置有多个凹槽131；每个所述凹槽131中固定焊接有固定环132；所述温度传感器2的检测杆21整体活动贯穿到多个固定环132中，从而形成卡设。
37.工作原理：在这种设计中，多个固定环132的作用是固定并保护纤细的温度传感器2的检测杆21，避免高压高速的水流冲击破坏温度传感器2的检测杆21；由于检测杆2仅前端的检测头22能感应到温度，为了测量不同深度的水温，就需要调节检测杆2的插入深度，间隔焊接的多个固定环132，可以实现在检测杆2调整插入深度时仍能有效固定检测杆2，从而满足不拆卸安装架1的情况下，快速实现不同深度水温的测量需求。
38.在上述技术方案中，所述支撑盘12上设置有限位孔122；所述限位孔122与多个固定环132同轴设置；所述温度传感器2的检测杆21从限位孔122穿入后，再陆续从多固定环132中穿过。
39.工作原理：在这种设计中，在温度传感器2的检测杆21在插入多个固定环之前，先贯穿插入到，支撑盘的限位孔122中，形成初步的稳定固定，进一步提高检测杆21装配后整体的稳定性。
40.在上述技术方案中，所述装配管3上端设置有外螺纹32；还包括一个顶部设置有开口41的压紧螺盖4；所述压紧螺盖4下部设置有与外螺纹32相匹配的内螺纹42；所述压紧螺盖4螺合在装配管3上端后，通过开口41的边缘部分对支撑盘12进行压紧；所述温度传感器2的检测杆21陆续从开口41、限位孔122、多个固定环132活动穿入，从而实现卡设。
41.工作原理：在这种设计中，通过设置一个压紧螺盖4，能够稳定的螺合在装配管3上端，从而实现对安装架1的支撑盘12进行压紧封闭，保证安装架1插入安装到装配管3后更加稳定；同时，压紧螺盖4上端设置有设置有开口41，方便温度传感器的检测杆直接从外侧插入，提高了装置整体的提适配性。
42.在上述技术方案中，多个导流孔11间隔设置在条形板13上，形成导通状态；每两个
所述固定环132之间设置有两个导流孔11。
43.工作原理：在这种设计中，当人员控制温度传感器2的检测杆21进行伸缩时，当检测杆21前端的检测头22能够刚好位于两个固定环132之间时，从而被对应位置上的两个导流孔11流出的水流浸没，使检测头23感应此深度水流的效果更加均匀稳定，进而保证该深度下温度检测的精度。
44.在上述技术方案中，每个所述固定环132内圈套设有o型减震圈51；所述温度传感器2的检测杆21整体活动贯穿到多个o型减震圈51中，从而形成卡设。
45.工作原理：在这种设计中，每个固定环132内部都设置一个o型减震圈51作用是保证纤细的温度传感器2检测杆21在高速水流中不会因为振动而破坏，同时在调整检测杆21的插入深度时既能保持伸缩调距过程中的阻尼效果，又有一定润滑作用，使得检测杆21的伸缩拉扯调整更加顺畅。
46.在上述技术方案中，所述限位孔122的上端内径小下端内径大，且下端内部套设有o型密封圈52。
47.工作原理：在这种设计中，通过在限位孔122的较粗部分上套设一个o型密封圈52，就能够通过侧向挤压的方式，密封温度传感器2的检测杆21与支撑盘12之间的缝隙，保证冷却水管10内部的高压水流不发生泄露。
48.在上述技术方案中，所述温度传感器2的型号为，pt100铂电阻温度传感器；所述为温度传感器2的检测头22采用铜壳封装。
49.工作原理：在这种设计中，选择这种型号的理由在于，高精度的pt100铂电阻温度传感器的测量精度可以达到0.2℃，能够满足10℃以内的温度测量精度要求；温度传感器2的检测头22(即感应端)采用铜壳封装，可以提高温度响应速度，其t90时间(温度传感器2从读数0上升到环境中所测温度的90％所需要的时间)小于11s，满足了电弧加热器冷却水温度测量窗口期小于20s的测量要求。
50.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。