CN107100680A - 一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置 - Google Patents

一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置 Download PDF

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Abstract

该发明公开了一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，属于属于机械结构领域，特别是含有制冷气体吹扫的机械装置。该装置包括：探头套管、镀膜反射镜、镜头摆扫控制轴、运动控制伺服电机；所述的探头套管前端开有探测口，所述的镀膜反射镜即工作于探头套管内部探测口对应位置处；所述探头套管包括内壁和外壁，内、外壁之间为气体冷却腔，气体冷却腔的进气口设置在探头套管的外层上，出气口设置在探头套管的通光孔处；额外的在探头套管上还设置有用于向探头套管通光腔体内通入冷气体的进气口，出气口为探头套管的通光孔；从而本发明具有工作稳定性高，工作时间长采集数据精度高的优点。

Description

一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置
技术领域
本发明属于机械结构领域，特别是含有制冷气体吹扫的机械装置。
背景说明
与一般测温技术相比,红外测温技术具有无需与被测物体接触,不会破坏被测物体的温度场，反应速度快,可在几毫秒内测出目标温度灵敏度高,可分辨从0.01℃的温度差，测温范围从-170℃到3200℃以上，操作简便,安全可靠,可实现实时观测等优点。因此，红外测温也被国内外企业广泛应用于工业、天文、气象、资源探测、科研、军事等领域。
红外测温系统由两大重要模块组成，分别是红外探测模块与光学模块，光学模快将被测物体表面辐射出的电磁波会聚到红外探测模块，红外探测模块再将接受到的能量转换成电信号。在通过放大电路，补偿电路以及线性处理后，在显示终端显示被测物体的温度。传统红外测温系统的光学模块由准直镜，调制盘组成，被测物体的光辐射经准直镜聚焦并经调直盘调制后照射到红外探测模块上。
目前，我国航空发动机自主研发处于关键阶段，涡轮叶片温度的精确测量是制约高性能、高推重比发动机研发的一个技术瓶颈，解决发动机涡轮叶片温度的精确测量问题已成为当务之急。采用红外测温技术，可以实现对于发动机涡轮叶片温度的实时精确监测。在利用红外测温技术对涡轮叶片进行温度监测时，为了获得涡轮叶片整个区域的温度信息，需要对涡轮叶片上的不同区域进行逐点测量，因此要对反射镜的偏转角度进行调整。
在对高温涡轮叶片进行红外测量时，高度上千摄氏度的高温燃气一旦接触到反射镜，将对反射镜造成难以恢复的损伤，严重影响整个红外测温系统的精度。此外，在测温系统的使用中人们发现，发动机燃烧室中的灰尘，颗粒等杂质会随着使用时间的积累，在镜头处积累，导致测温系统出现误差。
发明内容
为了能在将整个涡轮叶片辐射出的光线准确反射到测温光路中的同时消除高温燃气以及燃烧室杂质对于反射镜可能造成的不可逆损伤，本发明提供了一种应用于涡轮叶片红外测温的附有冷却吹扫的测温装置。
本发明的技术方案为一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，该装置包括：探头套管、镀膜反射镜、镜头摆扫控制轴、运动控制伺服电机；所述镀膜反射镜包括镜片和镜框，镜头摆扫控制轴包括3根控制杆，3根控制杆的一端分别可活动式的连接在镜框上，另一端与运动控制伺服电机连接；所述镀膜反射镜和镜头摆扫控制轴位于探头套管的内部，镀膜反射镜对应探头套管的位置上开设有通光孔；所述探头套管包括内壁和外壁，内、外壁之间为气体冷却腔，气体冷却腔的进气口设置在探头套管的外层上，出气口设置在探头套管的通光孔处；额外的在探头套管上还设置有用于向探头套管通光腔体内通入冷气体的进气口，出气口为探头套管的通光孔。
进一步的，所述气体冷却腔的外壁内侧设置有用于导流气体和加快冷却的多条脊状结构。
进一步的，所述气体冷却腔的出气口处的高度小于气体冷却腔腔体的高度，使气体高压喷出。
本发明一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，该装置包括：探头套管、镀膜反射镜、镜头摆扫控制轴、运动控制伺服电机；所述的探头套管前端开有探测口，所述的镀膜反射镜即工作于探头套管内部探测口对应位置处；所述探头套管包括内壁和外壁，内、外壁之间为气体冷却腔，气体冷却腔的进气口设置在探头套管的外层上，出气口设置在探头套管的通光孔处；额外的在探头套管上还设置有用于向探头套管通光腔体内通入冷气体的进气口，出气口为探头套管的通光孔；所述的探测口处，其内壁与外壁之间距离渐小不再平行，当气体通过探测口时，能够形成气体喷口效应，从而本发明具有工作稳定性高，工作时间长采集数据精度高的优点。
附图说明
图1为所述带有冷风吹扫的测温探头的装配示意图。
图2为所述带有冷风吹扫的测温探头结构示意图。
图3为本发明光线采集装置的探头套管外壁展开示意图。
图4为反射镜与伸缩杆连接分解示意图。
图5为反射镜与伸缩杆装配示意图。
图中，1.镀膜反射镜，2镜头摆扫控制轴，3.反射镜镜框，4.球铰接基座，5.探头套管，6.气体冷却腔，7.传动连轴节，8.运动控制伺服电机，9.可透光的窗片，10.通光腔进气口，11.气体冷却腔进气口，12.气体冷却腔出气口，13.脊状结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的介绍
图1中的镀膜反射镜1直径约为10mm，由三根镜头摆扫控制轴2控制偏转角度的变化，用于将涡轮叶片辐射出的红外光反射到测温光路中；所述的镜头摆扫控制轴2由运动控制伺服电机调节，根据三点确定一面的原理，三根镜头摆扫控制轴的协同运动能够完成对反射镜偏转角度的调节；所述的反射镜镜框3用于固定与保护反射镜；所述的球铰接基座4由钢铸成，安装于反射镜镜框表面，通过球铰接的方式与镜头摆扫控制轴相连接；所述的探头套管5由耐高温镍铬合金铸成，外径约为20mm，用于保护反射镜，探头导管由外壁与内壁组成，外壁与内壁之间有一冷风吹扫通道，在套管的后部开有高压冷风通道。所述的探头导管外壁上开有通气孔，用于通入冷却气体，所述的通气孔直径约为10mm左右；所述的高压冷风通道6中通过低温高压冷却气体，用于将高温燃气与燃烧室杂质与反射镜隔绝开来，避免反射镜受到损伤。所述的高压冷风通道是一层探头导管内壁与外壁之间的空间，外层探头套管内壁上铸有多条气体导流槽，通过不同长度的气体导流道将冷却气体分别导流到探测口后方与前方，使得冷却气体能够对探头所有部分特别是前途高温部分起到冷却作用；所述的传动连轴节7由铜制成，将镜头摆扫控制轴与伺服电机导杆相连，将伺服电机的运动传递到镜头摆扫控制轴上；所述的运动控制伺服电机8安装于探头导管的尾部，用于控制镜头摆扫控制轴的移动，以实现对反射镜偏转角度的调节。图2中示意的运动控制伺服电机均安装在靠近探头后部机匣位置，通过传动联轴节与镜头摆扫控制轴相连接，不会影响到导管中光路反射。
一种应用于涡轮叶片红外测温的附有冷却吹扫的测温探头的具体机械结构，其特征还在于，所述的探头套管前端开有探测口，所述的镀膜反射镜即工作于探头套管内部探测口对应位置处，焊接于反射镜框上的球铰接基座与镜头摆扫控制轴通过球铰接方式连接，使得反射镜偏转角度变化时，能够实现多角度灵活转动。所述的探测口处，其内壁与外壁之间距离渐小不再平行。当气体通过探测口时，能够形成类似喷口的效应，吹扫气体会收束，吹扫流的速度会增加，这样能使吹扫气流不产生回流。

Claims (3)

1.一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，该装置包括：探头套管、镀膜反射镜、镜头摆扫控制轴、运动控制伺服电机；所述镀膜反射镜包括镜片和镜框，镜头摆扫控制轴包括3根控制杆，3根控制杆的一端分别可活动式的连接在镜框上，另一端与运动控制伺服电机连接；所述镀膜反射镜和镜头摆扫控制轴位于探头套管的内部，镀膜反射镜对应探头套管的位置上开设有通光孔；所述探头套管包括内壁和外壁，内、外壁之间为气体冷却腔，气体冷却腔的进气口设置在探头套管的外层上，出气口设置在探头套管的通光孔处；额外的在探头套管上还设置有一用于向探头套管通光腔体内吹如冷气体的进气口，出气口为探头套管的通光孔。
2.如权利要求1所述的一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，其特征在于所述气体冷却腔的外壁内侧设置有用于导流气体和加快冷却的多条脊状结构。
3.如权利要求1所述的一种用于涡轮叶片表面光线采集的装置，其特征在于所述气体冷却腔出气口的高度小于气体冷却腔腔体的高度，使气体高压喷出。
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