CN103674304A

CN103674304A - 一种热电偶的滞止室

Info

Publication number: CN103674304A
Application number: CN201310642450.6A
Authority: CN
Inventors: 崔艳超; 程大强; 赵军
Original assignee: Tianjin Aviation Mechanical and Electrical Co Ltd
Current assignee: Tianjin Aviation Mechanical and Electrical Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103674304B

Abstract

本发明提供一种热电偶的滞止室，包括屏蔽罩、滞止罩、堵盖和卡帽；滞止罩设于屏蔽罩的腔体内，用于降低罩内的气流速度以减小速度误差；该滞止罩内设有用于安装热电极的安装孔；屏蔽罩，用于增加屏蔽罩内气流速度以减小辐射误差；所述屏蔽罩上设有滞流排气孔；在该屏蔽罩外径较大的一侧安装堵盖；堵盖一端设有多个出气孔，另一端用于保护热电偶；帽呈一端封口的中空圆柱状，底面设有用于套接堵盖的孔；该卡帽的侧面开有长方形的槽。通过优化热电偶的滞止室的结构设计，使热电偶的速度误差和传热误差、辐射误差减小到允许的误差范围以内，提高了测量精度。

Description

一种热电偶的滞止室

技术领域

本发明创造涉及热电偶传感器，特别是是一种热电偶的滞止室。

背景技术

在航空航天发动机测温领域，热电偶作为温度传感器得到了广泛的应用。发动机高速气流测量的关键在于能否把气流温度迅速制动而迅速滞止，这就是热电偶滞止室的作用。滞止室可以为热电偶提供一个合适的局部环境，因为滞止室可以对气流起到滞止作用，气流通过滞止室后，流过热电极的气流速度降低到一定程度，从而将速度误差减小到一定程度（可以忽略）。热电偶装上合适的滞止室后可以将恢复系数提高到0.96～0.98。同时在不改变热电偶的特性的前提下，还可以减小热传导和热辐射误差，提高热电偶的测量精度。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种热电偶的滞止室，对现有的热电偶滞止室进行优化，可以降低热电偶的速度误差、热传导、热辐射误差，提高测量精度。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种热电偶的滞止室，包括屏蔽罩、滞止罩、堵盖和卡帽；

滞止罩设于屏蔽罩的腔体内，用于降低罩内的气流速度以减小速度误差；该滞止罩内设有用于安装热电极的安装孔；

屏蔽罩，用于增加屏蔽罩内气流速度以减小辐射误差；所述屏蔽罩上设有滞流排气孔；在该屏蔽罩外径较大的一侧安装堵盖；

堵盖一端设有多个出气孔，另一端用于保护热电偶；

帽呈一端封口的中空圆柱状，底面设有用于套接堵盖的孔；该卡帽的侧面开有长方形的槽。

进一步，该滞止罩呈中空的圆台状；内部腔体中设有用于安装热电极的安装孔，为了防止热电极在气流的横向吹动下，接触内壁，影响测量精度；外部圆台的侧面设有用于连接屏蔽罩的凸台。

进一步，屏蔽罩本体包括四段外径逐渐递增的中空圆柱，在第二段与第三段圆柱的交界面处设有3个滞流排气孔；该屏蔽罩内表面涂覆耐高温材料，屏蔽罩填充隔热材料。

进一步，堵盖本体包括两段外径不同的中空圆柱，两段圆柱的内腔相贯通；沿外径较大的圆柱的侧面设有一圈凸台；外径较大的圆柱的底面之间设有贯穿的出气孔。

该热电偶的滞止室应用在使用热电偶传感器对航天、航空、化工或电力领域的管路中的气体温度的实施检测的情形。

通过优化热电偶的滞止室的结构设计，使热电偶的速度误差和传热误差、辐射误差减小到允许的误差范围以内。

减小以上所述误差的主要措施为：

a)设计滞止罩，降低罩内的气流速度以减小速度误差；

b)装屏蔽罩用以增加屏蔽罩内气流速度以减小辐射误差；

c)增加热电极浸入气流中的长度即增加流过测量端的气流速度以减小导热误差。

本发明创造具有的优点和积极效果是：

（1）本发明创造中热电偶的滞止室具有结构简单、耐高温、使用寿命长、不易断裂的优点。可以将热电极与发动机出口的气流隔离，避免气流的横向冲击，减小热电极的动载荷，延长热电极的使用寿命，同时滞止室将流过热电极的气流速度降到一定程度，使速度误差减小到允许忽略的范围，以提高温度恢复系数。

（2）为了达到最好的滞止效果，确定了滞止室的壁厚为0.2mm，根据多次试验数据得出，图2中滞止室前端φ4mm的孔的长径比为3，滞止室的滞流排气孔与进气孔的面积比为0.3：1，热电极安装在滞流排气孔之前，这样可以最大限度的减小速度误差、热传递误差和热辐射误差。

（3）为了保证滞止室的强度，材料选择高温合金GH747。内部涂图耐高温材料（刚玉），防止高温时滞止室损坏。为了防止热电极在气流的横向吹动下，接触内壁，影响测量精度，内部有安装孔固定、支撑。

附图说明

图1为本发明创造中热电偶的滞止室的横截面示意图；

图2为本发明创造中热电偶的滞止室的气流示意图；

图3为本发明创造中热电偶的滞止室的屏蔽罩的横截面示意图；

图4为本发明创造中热电偶的滞止室的屏蔽罩的侧视图；

图5为本发明创造中热电偶的滞止室的滞止罩的截面图；

图6为本发明创造中热电偶的滞止室的堵盖的截面图；

图7为本发明创造中热电偶的滞止室的堵盖的侧视图；

图8为本发明创造中热电偶的滞止室的卡帽的截面图；

图9为本发明创造中热电偶的滞止室的卡帽的仰视图。

图中：

1.屏蔽罩 2.滞止罩 3.堵盖

4.卡帽 5.滞留排气孔 6.方槽

具体实施方式

结合附图和具体实施方式对本发明创造的技术方案做详细的介绍。

如图1、8和9所示，一种热电偶的滞止室，包括屏蔽罩1、滞止罩2、堵盖3和卡帽4；

滞止罩2设于屏蔽罩1的腔体内，用于降低罩内的气流速度以减小速度误差；该滞止罩2内设有用于安装热电极的安装孔；

屏蔽罩1，用于增加屏蔽罩内气流速度以减小辐射误差；所述屏蔽罩1上设有滞流排气孔；在该屏蔽罩1外径较大的一侧安装堵盖3；屏蔽罩1在减小辐射误差的同时还可以保护热电偶。

堵盖3一端设有多个出气孔，另一端用于保护热电偶；

卡帽4呈一端封口的中空圆柱状，底面设有用于套接堵盖3的孔；该卡帽4的侧面开有长方形的槽。

如图5所示，该滞止罩2呈中空的圆台状；内部腔体中设有用于安装热电极的安装孔，外部圆台的侧面设有用于连接屏蔽罩1的凸台。

如图3和4所示，屏蔽罩1本体包括四段外径逐渐递增的中空圆柱，在第二段与第三段圆柱的交界面处设有3个滞流排气孔；该屏蔽罩1的内表面涂覆耐高温的刚玉，防止高温时滞止室损坏；屏蔽罩内填充隔热材料。

如图6和7所示，堵盖3本体包括两段外径不同的中空圆柱，两段圆柱的内腔相贯通；沿外径较大的圆柱的侧面设有一圈凸台；外径较大的圆柱的底面之间设有贯穿的出气孔。

本发明创造中热电偶的滞止室的工作过程如下：

如图2所示，发动机高速气流由屏蔽罩1前端φ4mm的孔进入滞止罩2后，速度得到迅速降低，一部分的气流的动能转化为热能，气流由出气孔排出，热量迅速传递到屏蔽罩1的各个位置；排气孔位于屏蔽罩1的后端，该位置可以使气流在尽可能长的热电极上通过，减小导热误差。滞止罩2内部还可以用于固定热电偶，防止热电极在气流的横向吹动下，接触内壁，影响测量精度。

由于气流有粘性，气流的速度在附面层内迅速降低，一部分的气流的动能转化为热能，紧贴测量端壁面的那部分气体要向温度较低的外层气体传热，当气流滞止引起温度上升和附面层内的传热引起气流温度下降这两种过程达到平衡时，热电极测量端的温度即为气流的有效温度。屏蔽罩1的滞流排气孔位于热电偶“根部”，该位置可以使气流在尽可能长的热电极上通过，减小导热误差。

以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种热电偶的滞止室，其特征在于：包括屏蔽罩（1）、滞止罩（2）、堵盖（3）和卡帽（4）；

滞止罩（2）设于屏蔽罩（1）的腔体内，用于降低罩内的气流速度以减小速度误差；该滞止罩（2）内设有用于安装热电极的安装孔；

屏蔽罩（1），用于增加屏蔽罩内气流速度以减小辐射误差；所述屏蔽罩（1）上设有滞流排气孔；在该屏蔽罩（1）外径较大的一侧安装堵盖（3）；

堵盖（3）一端设有多个出气孔，另一端用于保护热电偶；

卡帽（4）呈一端封口的中空圆柱状，底面设有用于套接堵盖（3）的孔；该卡帽（4）的侧面开有长方形的槽。

2.根据权利要求1所述的热电偶的滞止室，其特征在于：该滞止罩（2）呈中空的圆台状；内部腔体中设有用于安装热电极的安装孔，外部圆台的侧面设有用于连接屏蔽罩（1）的凸台。

3.根据权利要求1或2所述的热电偶的滞止室，其特征在于：屏蔽罩（1）本体包括四段外径逐渐递增的中空圆柱，在第二段与第三段圆柱的交界面处设有3个滞流排气孔；该屏蔽罩（1）的内表面涂覆耐高温材料，屏蔽罩填充隔热材料。

4.根据权利要求3所述的热电偶的滞止室，其特征在于：堵盖（3）本体包括两段外径不同的中空圆柱，两段圆柱的内腔相贯通；沿外径较大的圆柱的侧面设有一圈凸台；外径较大的圆柱的底面之间设有贯穿的出气孔。

5.权利要求1、2或4所述的热电偶的滞止室，其特征在于：应用在使用热电偶传感器对航天、航空、化工或电力领域的管路中的气体温度的实施检测的情形。