CN110940576B - 一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗,该观测视窗包括按顺序设置的保护盖板(1)、上法兰板(3)、上密封垫片(4)、透光材料(5)、下密封垫片(6)、下法兰板(8)和安装观测窗用密封垫片(9)；所述观测视窗还包括观测窗组装螺栓(2)以及安装观测窗用螺栓(7)；所述观测窗组装螺栓(2)用于组装观测窗组件；所述安装观测窗用螺栓(7)用于将观测窗安装在观测对象上。本发明提供的一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗的结构避免了透光材料与被观测件的直接接触，大幅度降低了观测窗口工作时的安全隐患，且安装拆卸高效、清洁保养简单、透光材料易更换、防护盖使用方便等优点。

Description

一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗

技术领域

本发明属于叶轮机械测试技术领域，具体涉及一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗装置。

背景技术

在航空发动机、燃气轮机、内燃机等各类机械的试验中，常需要对其内部的某些热端部件进行光学观测。由于这类机械系统的内部热端试件往往处于高温(500℃以上)、高压(1MPa以上)气体的封闭环境内，因此只能通过在特定位置开设光学观测窗口的方式，满足如红外测温、光谱拍摄、可视化测量等各类光学测试技术的应用需求。

国内外市场上现有的观察窗商品，主要针对的是常温低压环境，如用于充有保护性气体电气间的红外测温观测窗等，这类产品虽然具有安装简便、规格丰富等优点，但其结构特性决定了其不能应用于高温高压环境。

在对高温高压环境内的试件进行光学观测时，用户往往需要自行设计、安装观测窗。而受制于高温高压这一条件，此类观测窗往往是通过法兰结构压紧透光材料至试验件表面来实现的。法兰结构虽然可以满足高温高压气体密封的要求，但观测窗的透光材料往往会在硬度、韧性等特性上弱于法兰的制作材料，使用螺栓压紧的机制如果操作不当常会造成透光材料的破损甚至碎裂。此外，人工安装的多颗螺栓存在螺栓拧紧力矩不好控制、各个螺栓拧紧力矩不一致导致透光材料出现应力等问题，使得这类观测窗在应用时存在气体泄漏、透光材料破裂等隐患，而当试件内部有高速气流、转动器械等情况时，由于振动的存在这类隐患会被放大多倍。另一方面，每次试验后透光材料往往需要进行擦拭清洁，完成保养后需要再次安装，反复的安装拆卸不但费时费力，也会进一步降低视窗的装配质量。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗。通过对观测窗的关键部件一一透光材料进行附件加固和转换的方式，避免透光材料与被观测件外壳的直接接触，从而规避安装拆卸观测窗时可能对透光材料造成的损伤，同时大幅度减少由于被观测件在工装状态下的振动、形变等因素带来的泄露、透光材料破损等安全隐患。

技术方案

本发明提供了一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗,所述观测视窗包括按顺序设置的保护盖板(1)、上法兰板(3)、上密封垫片(4)、透光材料(5)、下密封垫片(6)、下法兰板(8)和安装观测窗用密封垫片(9)；

所述观测视窗还包括观测窗组装螺栓(2)以及安装观测窗用螺栓(7)；

所述观测窗组装螺栓(2)用于组装观测窗组件；

所述安装观测窗用螺栓(7)用于将观测窗安装在观测对象上。

优选的，所述上法兰板上埋设有磁铁(11)，所述保护盖板(1)用铁磁材料制成，可吸附在上法兰板(3)上。

优选的，所述上法兰板(3)上开设有用于穿过观测窗组装螺栓(2)的通孔(12)以及用于拧紧安装观测窗用螺栓(7)的槽道(13)。

优选的，所述下法兰板(8)上开设有用于和上法兰板(3)配合的螺孔(14)，所述螺孔(14)和所述通孔(12)一一对应；

所述下法兰板(8)还设有用于拧紧安装观测窗用螺栓(7)的通孔(15)，所述通孔(15)与所述槽道(13)一一对应。

有益效果：

本发明提供的一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗，该视窗的结构避免了透光材料与被观测件的直接接触，大幅度降低了观测窗口工作时的安全隐患，且安装拆卸高效、清洁保养简单、透光材料易更换、防护盖使用方便等优点。

本发明提供的一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗，该结构可依据观测需求、被观测件外型等进行设计加工、应用方面十分广泛，在各种工况的气、液环境下，如航空发动机、燃气轮机、内燃机等各类机械装置热端部件的光学观测，冶炼、电力、化工等各行业的生产可视化监控等领域均可应用。

本发明提供的一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗，该视窗的结构可通过选择适当的材料、厚度适用于各种不同的工作环境。本发明提供的光学观测视窗，在1000℃、1MPa以上的强流动气流环境下进行了红外测温试验，结果表明该发明完全达到设计目标。

附图说明

图1为本发明提供的可用于高温高压环境下的光学观测视窗

其中：1：保护盖板；2：观测窗组装螺栓；3：上法兰板；4：上密封垫片；5：透光材料；6：下密封垫片；7：安装观测窗用螺栓；8：下法兰板；9：安装观测窗用密封垫片；10：观测对象的窗口安装平面；11：磁铁；12：通孔；13：安装观测窗用螺栓的槽道；14：螺纹孔；15：用于拧紧安装观测窗用螺栓的通孔；16：用于拧紧安装观测窗用螺栓的螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步解释

如图1所示，为本发明提供的可用于高温高压环境下的光学观测视窗。该光学观测视窗包括按顺序设置的保护盖板1、上法兰板3、上密封垫片4、透光材料5、下密封垫片6、下法兰板8和安装观测窗用密封垫片9；

所述观测视窗还包括观测窗组装螺栓2以及安装观测窗用螺栓7；

所述观测窗组装螺栓2用于组装观测窗组件；

所述安装观测窗用螺栓7用于将观测窗安装在观测对象上。

所述上法兰板上埋设有磁铁11，所述保护盖板1用铁磁材料制成，可吸附在上法兰板3上。

所述上法兰板3上开设有用于穿过观测窗组装螺栓2的通孔12以及用于拧紧安装观测窗用螺栓7的槽道13。

所述下法兰板8上开设有用于和上法兰板3配合的螺孔14，所述螺孔14和所述通孔12一一对应；

所述下法兰板8还设有用于拧紧安装观测窗用螺栓7的通孔15，所述通孔15与所述槽道13一一对应。

根据具体应用环境、被观测件窗口大小、内流体介质等选择观测视窗各部件的材料和尺寸。应用在高温高压环境下时，可宣传高温不锈钢、高温合金等材料制作上下法兰，选择石墨作为密封垫片材料。透光材料则需根据观测技术的要求选择具有一定厚度的材质，例如使用可视化或短波红外仪观测时，可选择石英玻璃；使用中短波红外仪观测时，可选择氟化钙玻璃、蓝宝石玻璃等。

观测视窗的组装过程：

首先，将下密封垫片6放置于下法兰板8上并对齐法兰孔，然后在下密封垫6上对齐放置透光材料5，在透光材料5上表面上对齐放置上密封垫片4，再在其上放置上法兰板3并对齐法兰孔。

然后，将观测窗组装螺栓2穿过上法兰板3上开设的通孔12穿至下法兰板8上的螺纹孔14，使用可测扭矩的拧紧装置(如力矩扳手、可定力矩电钻等)拧紧观测窗组装螺栓2至紧固密封状态，同时保证每颗螺栓的拧紧力矩数值一致，即可完成观测窗主体组装。

观测视窗的安装过程：

首先，在观测对象的窗口安装平面10上放置好安装窗口用密封垫片9并对齐窗口，然后对齐位置放好观测窗，再通过上法兰板3上开设的槽道13和下法兰板8上开设的通孔15放置观测窗用螺栓7，拧紧这些螺栓至固密封状态即可。

在非工作状态下，通过埋设在上法兰板3上的磁铁吸附住保护盖1以保护好观测窗的透光材质，需要观测时再取下保护盖板即可。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可用于高温高压环境下的光学观测视窗,其特征在于，所述观测视窗包括按顺序设置的保护盖板(1)、上法兰板(3)、上密封垫片(4)、透光材料(5)、下密封垫片(6)、下法兰板(8)和安装观测窗用密封垫片(9)；

所述观测视窗还包括观测窗组装螺栓(2)以及安装观测窗用螺栓(7)；

所述观测窗组装螺栓(2)用于组装观测窗组件；

所述安装观测窗用螺栓(7)用于将组装完毕的光学观测窗安装在观测对象上，

所述上法兰板上埋设有磁铁(11)，所述保护盖板(1)用铁磁材料制成，可吸附在上法兰板(3)上，

所述上法兰板(3)上开设有用于穿过观测窗组装螺栓(2)的通孔(12)以及用于拧紧安装观测窗用螺栓(7)的槽道(13)，

所述下法兰板(8)上开设有用于和上法兰板(3)配合的螺孔(14)，所述螺孔(14)和所述通孔(12)一一对应；

所述下法兰板(8)还设有用于拧紧安装观测窗用螺栓(7)的通孔(15)，所述用于拧紧安装观测窗用螺栓的 通孔(15)与所述槽道(13)一一对应，

上密封垫片(4)和下密封垫片(6)均为石墨材质。

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