CN104535208A - 带冷却功能的传感器安装座 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种带冷却功能的传感器安装座，由平台、圆柱状凸台和密封环一体同轴组装构成，其中圆柱状凸台中空且壁面内设有至少两条竖直方向的通气道，密封环相接于圆柱状凸台底部且形成有导通全部通气槽的水平环状凹槽；平台设有水平方向的出气孔和外联航空冷气的进气孔，且进气孔、出气孔与通气道逐一相交导通，结合水平环状凹槽构成传感器安装座内部的气流通道空间。应用实施本发明技术方案后，通过自身冷却结构改进及冷却处理，使得安装座采用普通的镍基合金制造即可满足1600K左右高温燃气环境下使用的机械强度要求，有效降低其表面温度，减弱了热电偶补偿导线部位因温度超限导致的测量精度超差，降低了航空发动机的重量负担及成本。

Description

带冷却功能的传感器安装座
技术领域
本发明涉及一种高温热电偶传感器的安装座，特别涉及航空发动机中可用于与机匣安装固定的传感器安装座。
背景技术
随着航空发动机设计温度的不断提高，对传感器的高温工作性能也提出了更高的要求。例如某型大推重比涡扇发动机其涡轮后燃气温度高达1600K，机匣传感器安装面温度达750K。用于测量该温度的热电偶传感器其安装座应具备以下特点：一、为满足热电偶与机匣之间的安装配合关系，热电偶安装座插入机匣内接触燃气的部位在高温下应具有一定的机械强度。二、因热电偶安装面温度高，容易造成热电偶安装面以上部位使用的补偿导线（使用温度一般为450K～600K）超出其规定的使用温度范围，因此必须对其进行降温处理。综合上述考虑，对传感器安装座的冷却功能研究便成为当前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种带冷却功能的传感器安装座，解决对应其上所接设的热电偶补偿导线部位的冷却问题。
本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：带冷却功能的传感器安装座，其特征在于：由平台、圆柱状凸台和密封环一体同轴组装构成，其中所述圆柱状凸台中空且壁面内设有至少两条竖直方向的通气道，所述密封环相接于圆柱状凸台底部且形成有导通全部通气槽的水平环状凹槽；所述平台设有水平方向的出气孔和外联航空冷气的进气孔，且进气孔、出气孔与通气道逐一相交导通，所述进气孔、通气道、水平环状凹槽、出气孔构成传感器安装座内部的气流通道空间。
进一步地，所述进气孔和出气孔的数量相同且呈对称状分布于平台之中，所述通气道的数量对应进气孔和出气孔的数量总和。
进一步地，所述进气孔和出气孔的数量为各五个，对应通气道十条，通过水平环状凹槽构成传感器安装座内部的多气流复合通道空间。
进一步地，所述平台、圆柱状凸台和密封环均为镍基高温合金材质且一体焊连。
本发明技术方案应用实施后的显著效果为：通过自身冷却结构改进及冷却处理，使得安装座采用普通的镍基合金制造即可满足1600K左右高温燃气环境下使用的机械强度要求，且可有效降低其表面温度，减弱了热电偶补偿导线部位因温度超限导致的测量精度超差，同时降低了航空发动机的重量负担及该安装座的研发、安装、维护成本。
附图说明
图1是本发明带冷却功能的传感器安装座的正向外观示意图。
图2是图1所示安装座的轴剖结构示意图。
图3是图1所示安装座的俯视结构透视图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
本发明创新提出了一种带冷却功能的安装座，即对其自身插入机匣内的部位进行冷却，使其在高温下保持一定的机械强度，同时又对其上方的热电偶补偿导线部位进行冷却。
如图1至图3所示的本发明带冷却功能的传感器安装座，概括来看：由镍基高温合金材质的平台1、圆柱状凸台3和密封环（未标识）一体同轴组装焊连构成，其中圆柱状凸台3中空（用于装配热电偶补偿导线等传感器结构）且壁面内设有至少两条竖直方向的通气道，密封环相接于圆柱状凸台底部且形成有导通全部通气槽的水平环状凹槽。这里两条竖直方向的通气道成组主要用于各一条进气、出气通道，缺一不可。而密封圈采用分离式装接设计主要缘于在密闭容器中开设竖向通气道简单，但要进一步在内部形成横向导通的水平环状凹槽，工艺上难度十分巨大，故而采用分体加工再组装焊连的结构，能轻易实现上述导通要求。
同时平台设有水平方向的出气孔4和外联航空冷气的进气孔2，且进气孔2、出气孔4与通气道5、7逐一相交导通（其中通气道5位于近出气孔4处，而通气孔7位于近进气孔2处），该进气孔2、通气道5、水平环状凹槽6、通气道7、出气孔4构成传感器安装座内部的气流通道空间。通过利用冷气流流经其内部设置的通气道5、7，可有效降低安装座内外侧的表面温度，保证了其插入机匣内的圆柱状凸台3在高温燃气环境下的机械强度。同时减少了机匣壁面通过安装座的平台1向热电偶补偿导线部位的传热，避免了补偿导线因温度过高导致精度超差。该冷却措施在航空发动机高空工作时，尤为简单易行，利用高空冷气流便可对安装座进行冷却降温。
需要说明的是，上述冷气流在水平环型凹槽6内环绕有利于冷气流与安装座之间充分的热量交换。
作为进一步的技术限定，如图3所示上述进气孔和出气孔的数量相同且呈对称状分布于平台之中，而通气道的数量对应进气孔和出气孔的数量总和。为保证较好的冷却效果，安装座内部对称地开设有五个进气孔2和五个出气孔4，对应通气道十条，通过水平环状凹槽构成传感器安装座内部的多气流复合通道空间。该结构保证了同一时间有较大量的冷气流进入安装座，与安装座充分热交换后可顺畅地从出气孔流出，确保安装座内冷气流的不断更新。将安装座的热量有效携带出去。
本创作带冷却功能的传感器安装座的一种实施方式平台1和圆柱状凸台3采用的材料均为镍基高温合金。从使用的环境温度考虑，安装座可采用铌合金制造，该材料的熔化点达到2741K，在1600K的高温下仍具有很高的机械强度。但该材料在600℃以上的空气中会发生剧烈氧化，生成对基体无保护作用的氧化物。因此，高温氧化环境下使用时须对其表面涂覆一层抗氧化涂层，工艺较为复杂。目前，国内厂商提供的铌合金材料价格昂贵，涂覆抗氧化涂层后价格更是不菲。因此，本专利安装座的设计采用价格低廉的镍基高温合金制造，虽然该材料的熔化点仅为1650K，但通过使用过程中对其进行冷却处理，且安装座插入机匣内部的圆柱状凸台3长度很短，可有效降低其表面温度，保证安装座在使用过程中的机械强度，同时降低了安装座的研制成本。
应用本发明的传感器安装座，用于大推重比涡扇发动机涡轮后燃气温度传感器-R型铠装热电偶与机匣的安装固定，通过自身冷却结构改进及冷却处理，有效减少了机匣通过安装座向热电偶补偿导线部位的传热，使得安装座采用普通的镍基合金制造即可满足1600K左右高温燃气环境下使用的机械强度要求，且可有效降低其表面温度，减弱了热电偶补偿导线部位因温度超限导致的测量精度超差，同时降低了航空发动机的重量负担及该安装座的研发、安装、维护成本。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.带冷却功能的传感器安装座，其特征在于：由平台、圆柱状凸台和密封环一体同轴组装构成，其中所述圆柱状凸台中空且壁面内设有至少两条竖直方向的通气道，所述密封环相接于圆柱状凸台底部且形成有导通全部通气槽的水平环状凹槽；所述平台设有水平方向的出气孔和外联航空冷气的进气孔，且进气孔、出气孔与通气道逐一相交导通，所述进气孔、通气道、水平环状凹槽、出气孔构成传感器安装座内部的气流通道空间。
2.根据权利要求1所述带冷却功能的传感器安装座，其特征在于：所述进气孔和出气孔的数量相同且呈对称状分布于平台之中，所述通气道的数量对应进气孔和出气孔的数量总和。
3.根据权利要求1所述带冷却功能的传感器安装座，其特征在于：所述进气孔和出气孔的数量为各五个，对应通气道十条，通过水平环状凹槽构成传感器安装座内部的多气流复合通道空间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述带冷却功能的传感器安装座，其特征在于：所述平台、圆柱状凸台和密封环均为镍基高温合金材质且一体焊连。
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