CN104483034A - 一种用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置，包括法兰安装座、集液盖板、冷却耙体、热电偶固定板、带陶瓷套和陶瓷头的热电偶，冷却耙体的冷却液通道设计采用反L形半包覆结构，冷却液经反L形进液通道进入冷却耙体头部以后，从两侧回液缺口流到冷却液耙两侧回液通道，将两边燃气流经部分全部冷却。冷却液流经冷却耙体之后，从冷却耙出液口进入由法兰安装座、集液盖板、冷却耙体焊接形成的集液空间内，从出液口接头流出。本发明的高温液冷温度测量装置结构紧凑、冷却效果好、测温精度保证、可更换热电偶等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温液冷温度测量装置，尤其涉及一种应用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置。
背景技术
液对于燃气轮机燃烧室来说，出口温度分布是一个重要的特性参数，表征燃烧室出口温度的不均匀度。出口温度分布的好坏，对涡轮叶片的寿命有很大影响。为了满足未来的燃气轮机的气动热力性能，高温升燃烧室是燃气轮机发展所需要的。极限的航空燃气轮机中，燃烧室出口温度可达2100K，为出口温度分布的测量带来很大难度。
目前，对于出口温度较高的燃烧室，在测量其出口温度分布试验中，采用双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃，测点在燃烧室出口均匀布置。在出口温度不断提高的背景下，如何能保证温度测量的准确以及热电偶支撑结构不被破坏，是温度测量装置设计的重点。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足，有效应对高出口温度燃烧室的挑战，本发明旨在提供一种应用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置，在保证温度测量准确性的同时提供了合理的液冷结构，以保证热电偶支撑结构不被破坏，同时结构紧凑，减少对燃烧室出口截面的堵塞。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案是：一种用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置，包括法兰安装座、集液盖板和若干间隔布置的冷却耙体，其特征在于，所述冷却耙体整体呈反L形结构，包括基本呈垂直布置的测温段和非测温段，处于使用状态时，所述测温段基本与燃烧室出口的待测温气流平行，所述非测温段基本与燃烧室出口的待测温气流垂直；所述冷却耙体上开设至少一反L形热电偶容纳槽，所述反L形热电偶容纳槽顶部布置有反L形冷却液进液通道，两侧布置有反L形冷却液回液通道；所述反L形热电偶容纳槽中半包覆地布置有反L形热电偶固定板，所述反L形热电偶固定板上布置有若干热电偶；所述集液盖板固定设置在所述法兰安装座上，二者之间形成一封闭集液空间，各所述冷却耙体的非测温段从所述法兰安装座的底部依次穿过所述封闭集液空间和集液盖板，且所述非测温段的端部露出于所述集液盖板的上方；所述反L形冷却液进液通道一端与布置在所述冷却耙体非测温段端部的进液管接头连通，另一端在靠近所述冷却耙体测温段端部的位置与分布在所述热电偶容纳槽两侧的所述反L形冷却液回液通道连通，所述反L形冷却液回液通道与所述封闭集液空间连通，所述集液盖板上开设有与所述封闭集液空间连通的出液管接头。
本发明的高温液冷温度测量装置，作为一个整体通过法兰安装座置于燃烧室出口后试验段中，热电偶测点正对燃烧室出口、距燃烧室出口≤10mm，进液管接头焊接在冷却耙体上和供液管路通过卡套连接，冷却液流经冷却耙体之后，从冷却耙出液口进入由法兰安装座、集液盖板、冷却耙焊接形成的封闭集液空间内，经由出液管接头流出，热电偶依次穿过陶瓷头、陶瓷套，整齐排列于热电偶固定板上，整体从下方置入冷却耙体中，热电偶末端穿过冷却耙体，与后续补偿导线及采集连接，热电偶固定板通过点焊固定于冷却耙体中，热电偶末端和冷却耙体之间缝隙通过高温胶封死。
优选地，高温液冷温度测量耙根据不同的出口温度测点的要求，对应冷却耙体个数为2-5，每个冷却耙体对应的热电偶数量为2-7。
优选地，为保证在高温下冷却耙体的不被烧坏，液路节流面积应为进液管，液管内径4mm～10mm、液压≥2MPa。
优选地，冷却耙体的冷却液通道设计采用独创的反L形半包覆结构，进液管进来的冷却液经反L形槽进入冷却耙体头部，反L形槽位于热电偶固定位置的上方，直面燃烧室燃气冲击。冷却液流经头部以后，从两侧回液缺口流到冷却液耙两侧回液槽，将冷却耙体两边燃气流经部分全部冷却，为保证回液覆盖整个冷却耙体，两侧的回液槽里设有导流槽道。
冷却耙体各槽道和热电偶固定板安装槽均直接铣出，然后将侧盖板焊于两侧，形成整体。
优选地，为保证结构紧凑性，两侧回液槽深度≤4mm，侧盖板厚度≤2mm。
热电偶偶丝依次穿过陶瓷头、陶瓷套管。
优选地，陶瓷头由屏蔽罩、导流孔和底座组成。由于热电偶温度较高，和试验段周围冷壁存在辐射换热，影响热电偶测温精度，所以热电偶头位于陶瓷头屏蔽罩内，为保证气流较好冲刷裸丝，测点周围气体不断更替，屏蔽罩底部两侧打孔，将气流导出，进一步保证测温精确性。
优选地，屏蔽罩的内径范围为3mm～8mm，热电偶测点位于导流孔前，距孔边≥2mm。
带陶瓷套热电偶按照热电偶固定板槽道整齐排列，之后用高温胶固定，保证热电偶丝和金属绝缘。
优选地，热电偶固定板插入冷却耙体后，点焊固定，如果热电偶发生故障、固定板被烧坏，可及时更换。
同现有技术相比，本发明的应用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置显著优点在于：面对出口温度高燃烧室试验的要求，可实现结构紧凑、冷却效果好、测温精度保证、可更换热电偶，既能保证温度测量的准确性，又可使热电偶支撑结构不易被破坏。
附图说明
图1为本发明高温液冷温度测量装置总示意图。
图2为本发明冷却耙体示意图。
图3为本发明带陶瓷套和陶瓷头的热电偶和热电偶固定板示意图。
图4为本发明带陶瓷套管和陶瓷头的热电偶局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明的应用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置，包括进液管接头101、出液管接头102、法兰安装座103、集液盖板104、冷却耙体105、热电偶固定板106、带陶瓷套和陶瓷头的热电偶107，高温液冷温度测量装置作为一个整体通过法兰安装座103安装在位于燃烧室出口的试验段上，进液管接头101焊接在冷却耙体105上，和外部供液管路通过卡套连接，冷却液流经冷却耙体105之后，从冷却耙出液口8进入由法兰安装座103、集液盖板104、冷却耙体105焊接形成的封闭集液空间9内，经由出液管接头102流出，带陶瓷套和陶瓷头的热电偶107整齐排列于热电偶固定板106上，整体从下方置入冷却耙体105中，热电偶末端10穿过冷却耙体105，与后续外部补偿导线及采集连接，热电偶固定板106通过点焊固定于冷却耙体105中，热电偶末端10和冷却耙体105之间缝隙通过高温胶封死。
如图2所示，冷却耙体105的冷却液通道设计采用反L形半包覆结构，包括基本呈垂直布置的测温段和非测温段，处于使用状态时，所述测温段基本与燃烧室出口的待测温气流平行，所述非测温段基本与燃烧室出口的待测温气流垂直；并且冷却耙体上开设反L形热电偶容纳槽，进液管接头101进来的冷却液经反L形进液通道11进入冷却耙体测温段头部12，反L形进液通道11位于热电偶固定板安装槽13的上方，直面燃烧室燃气冲击。冷却液流经头部以后，从两侧回液缺口14流到冷却液耙105两侧回液通道15，将冷却耙体105两边燃气流经部分全部冷却，为保证回液覆盖整个冷却耙体105，两侧的回液通道15里设有导流槽道16。冷却耙体导流槽道16和热电偶固定板安装槽13均直接铣出，然后将侧盖板17焊于两侧，形成整体。
如图3所示，带陶瓷套管18和陶瓷头19的热电偶107按照热电偶固定板106槽道整齐排列，之后用高温胶固定，保证热电偶丝和金属绝缘。
如图4所示，热电偶偶丝20依次穿过陶瓷头21、陶瓷套管22。陶瓷头21由屏蔽罩23、导流孔24和底座25组成。由于热电偶偶丝20温度较高，和试验段周围冷壁存在辐射换热，影响热电偶测温精度，所以热电偶头26位于陶瓷头屏蔽罩内，为保证气流较好冲刷裸丝，测点周围气体不断更替，屏蔽罩底部两侧打孔，将气流导出，进一步保证测温精确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种用于燃烧室出口温度场测量的高温液冷温度测量装置，包括法兰安装座、集液盖板和若干间隔布置的冷却耙体，其特征在于，
所述冷却耙体整体呈反L形结构，包括基本呈垂直布置的测温段和非测温段，处于使用状态时，所述测温段基本与燃烧室出口的待测温气流平行，所述非测温段基本与燃烧室出口的待测温气流垂直；所述冷却耙体上开设至少一反L形热电偶容纳槽，所述反L形热电偶容纳槽顶部布置有反L形冷却液进液通道，两侧布置有反L形冷却液回液通道；
所述反L形热电偶容纳槽中半包覆地布置有反L形热电偶固定板，所述反L形热电偶固定板上布置有若干热电偶；
所述集液盖板固定设置在所述法兰安装座上，二者之间形成一封闭集液空间，各所述冷却耙体的非测温段从所述法兰安装座的底部依次穿过所述封闭集液空间和集液盖板，且所述非测温段的端部露出于所述集液盖板的上方；
所述反L形冷却液进液通道一端与布置在所述冷却耙体非测温段端部的进液管接头连通，另一端在靠近所述冷却耙体测温段端部的位置与分布在所述热电偶容纳槽两侧的所述反L形冷却液回液通道连通，所述反L形冷却液回液通道与所述封闭集液空间连通，所述集液盖板上开设有与所述封闭集液空间连通的出液管接头。
2.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：所述热电偶包括热电偶偶丝、陶瓷套和陶瓷头，所述热电偶偶丝依次穿过陶瓷头、陶瓷套管，所述热电偶偶丝的测点布置在所述陶瓷头内，所述陶瓷头布置在所述冷却耙体测温段的端部，所述陶瓷套管一端与陶瓷头连接，另一端露出于所述冷却耙体非测温段的端部。
3.根据权利要求2所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：各所述热电偶均匀排布在所述反L形热电偶固定板上。
4.根据权利要求2所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于:所述陶瓷头包括屏蔽罩、导流孔和底座，热电偶偶丝的测点位于所述屏蔽罩内，所述屏蔽罩底部两侧开孔，以保证气流较好冲刷热电偶测点，测点周围气体不断更替。
5.根据权利要求4所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：所述屏蔽罩的内径范围为3mm～8mm，热电偶测点位于所述导流孔前，距孔边≥2mm。
6.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：所述冷却耙体的个数为2～5，每个冷却耙体上设置的热电偶数量为2～7个。
7.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：所述进液管接头的内径为4～10mm，进液压力≥2MPa。
8.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：所述反L形冷却液回液通道的侧壁在所述封闭集液空间中设有出液口，与所述封闭集液空间连通。
9.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于：冷却耙体两侧的反L形冷却液回液通道中设有导流槽道。
10.根据权利要求1所述的高温液冷温度测量装置，其特征在于:冷却耙体两侧反L形冷却液回液通道深度≤4mm。
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