EA037107B1 - High temperature probe - Google Patents

High temperature probe Download PDF

Info

Publication number
EA037107B1
EA037107B1 EA201990119A EA201990119A EA037107B1 EA 037107 B1 EA037107 B1 EA 037107B1 EA 201990119 A EA201990119 A EA 201990119A EA 201990119 A EA201990119 A EA 201990119A EA 037107 B1 EA037107 B1 EA 037107B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
probe
base
rod
thermocouple
ceramic
Prior art date
Application number
EA201990119A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201990119A1 (en
Inventor
Уилльям М. Глашин
Марк Агами
Original Assignee
Эметек, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эметек, Инк. filed Critical Эметек, Инк.
Publication of EA201990119A1 publication Critical patent/EA201990119A1/en
Publication of EA037107B1 publication Critical patent/EA037107B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08Protective devices, e.g. casings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

High temperature probes and methods for assembling high temperature probes are disclosed. The high temperature probes may include a rod with a thermocouple embedded within the rod, and a ceramic matrix composite sheath substantially surrounding the rod. The high temperature probes may also include an outer metal tube surrounding a portion of the rod, and an inner metal tube positioned between the alumina rod and the outer metal tube, the inner metal tube being configured to prevent the rod from spatial displacement with respect to the outer metal tube.

Description

Медведев В.Н. (RU)Medvedev V.N. (RU)

037107 В1 (57) Раскрыты высокотемпературные пробники и способы для сборки высокотемпературных пробников. Высокотемпературные пробники могут включать в себя стержень с термопарой, вставленной внутрь стержня, и керамическую матричную композитную защитную оболочку, по существу, окружающую стержень. Высокотемпературные пробники могут также включать в себя внешнюю металлическую трубку, окружающую участок стержня, и внутреннюю металлическую трубку, установленную между алюмооксидным стержнем и внешней металлической трубкой, причем внутренняя металлическая трубка конфигурируется для предотвращения пространственного смещения стержня относительно внешней металлической трубки.037107 B1 (57) High temperature probes and methods for assembling high temperature probes are disclosed. High temperature probes may include a rod with a thermocouple inserted inside the rod and a ceramic matrix composite containment shell substantially surrounding the rod. The high temperature probes may also include an outer metal tube surrounding the rod portion and an inner metal tube positioned between the alumina rod and the outer metal tube, the inner metal tube being configured to prevent spatial displacement of the rod relative to the outer metal tube.

037107 Bl037107 Bl

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к технике измерения температуры и, более конкретно, к температурным пробникам для использования в суровых окружающих условиях, например в турбинах самолетов.The invention relates to temperature measurement techniques, and more particularly to temperature probes for use in harsh environments such as aircraft turbines.

Уровень техникиState of the art

Температурные пробники необходимы для измерения температуры в суровых окружающих условиях, например в турбинах самолетов. Выхлоп, присутствующий в турбинах самолета, является интенсивным, горячим и химически активным. Кроме того, можно ожидать, что температура выхлопа будет еще выше в турбинах будущих самолетов. В настоящее время для защиты пробников, используемых в суровых окружающих условиях турбин самолетов, используются такие металлы, как сплавы никеля. Однако такие пробники будут иметь относительно короткий срок службы в будущих применениях с более горячим выхлопом.Temperature probes are essential for measuring temperature in harsh environments such as aircraft turbines. The exhaust present in aircraft turbines is intense, hot and reactive. In addition, exhaust temperatures can be expected to be even higher in future aircraft turbines. Metals such as nickel alloys are now used to protect probes used in the harsh environment of aircraft turbines. However, such probes will have a relatively short lifespan in future hotter exhaust applications.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Аспекты данного изобретения включают в себя температурные пробники и способы формирования температурных пробников. Температурный пробник может включать в себя стержень, термопару, внешнюю трубку, внутреннюю трубку и защитную оболочку. Термопара помещается внутри стержня. Внешняя трубка окружает, по меньшей мере, участок стержня. Внутренняя трубка располагается между стержнем и трубкой для предотвращения смещения стержня. Керамическая матричная композитная защитная оболочка, по существу, окружает стержень и внешнюю металлическую трубку.Aspects of the present invention include temperature probes and methods for forming temperature probes. The temperature probe can include a stem, a thermocouple, an outer tube, an inner tube, and a protective jacket. The thermocouple is placed inside the stem. The outer tube surrounds at least a portion of the rod. An inner tube is positioned between the stem and the tube to prevent the stem from shifting. The ceramic matrix composite containment shell substantially surrounds the rod and the outer metal tube.

Дополнительные аспекты изобретения включают в себя способы сборки температурных пробников. Способ сборки температурного пробника может включать в себя позиционирование термопары между первым элементом и вторым элементом, сочленение первого элемента и второго элемента для формирования стержня, размещение внешней трубки поверх участка стержня для зацепления первого элемента и второго элемента, размещение внутренней трубки между, по меньшей мере, участком стержня и, по меньшей мере, участком внешней трубки для фиксации стержня относительно внешней трубки и нанесение керамической матричной композитной защитной оболочки, чтобы, по существу, покрыть стержень и внешнюю металлическую трубку.Additional aspects of the invention include methods for assembling temperature probes. A method for assembling a temperature probe may include positioning a thermocouple between a first element and a second element, mating the first element and a second element to form a stem, placing an outer tube over a portion of the stem to engage the first element and a second element, positioning an inner tube between at least a portion of the rod and at least a portion of the outer tube for securing the rod relative to the outer tube; and applying a ceramic matrix composite protective sheath to substantially cover the rod and the outer metal tube.

Дополнительные объекты изобретения включают в себя температурные пробники, которые включают в себя стержень, термопару, введенную в стержень, и основание пробника, простирающееся за конец стержня. Температурные пробники могут также включать в себя защитную оболочку, покрывающую, по меньшей мере, участок стержня и участок основания пробника. По меньшей мере одно из: стержня, основания пробника или защитной оболочки включает в себя керамический матричный композитный материал.Additional aspects of the invention include temperature probes that include a stem, a thermocouple inserted into the stem, and a probe base extending beyond the end of the stem. Temperature probes may also include a protective sheath covering at least a portion of the stem and a portion of the base of the probe. At least one of a rod, a probe base, or a containment sheath includes a ceramic matrix composite material.

Дополнительные объекты изобретения ориентированы на способы для сборки температурных пробников, которые включают в себя формирование стержня по меньшей мере с одним каналом, пропускание проводов термопары по меньшей мере через один канал, позиционирование основания пробника за концом стержня, обертывание керамическим волокном основания пробника и стержня, и преобразование керамического волокна в керамический матричный композитный материал, тем самым, формируя защитную оболочку вокруг основания пробника и стержня.Additional aspects of the invention are directed to methods for assembling temperature probes, which include forming a rod with at least one channel, passing thermocouple wires through at least one channel, positioning the base of the probe beyond the end of the rod, wrapping ceramic fiber around the base of the probe and the rod, and converting the ceramic fiber to a ceramic matrix composite material, thereby forming a protective sheath around the probe base and stem.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Изобретение станет яснее из нижеследующего подробного описания при его изучении совместно с сопровождающими чертежами, на которых подобные элементы имеют те же ссылочные обозначения. Когда имеется множество подобных элементов, единственное ссылочное обозначение может относиться к множеству подобных элементов с применением строчной буквы для обозначения конкретных элементов.The invention will become clearer from the following detailed description upon examination in conjunction with the accompanying drawings, in which like elements bear the same reference numerals. When there are many like elements, a single reference designator may refer to the plurality of like elements using a lowercase letter to denote specific elements.

В чертежи включены следующие схемы:The drawings include the following diagrams:

фиг. 1 изображает вид сечения пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 1 is a cross-sectional view of a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 2 - перспективный вид элемента стержня в соответствии с аспектами изобретения;fig. 2 is a perspective view of a rod element in accordance with aspects of the invention;

фиг. 3 - перспективный вид стержня в соответствии с аспектами изобретения;fig. 3 is a perspective view of a rod in accordance with aspects of the invention;

фиг. 4 - перспективный вид внешней трубки, окружающей стержень, в соответствии с аспектами изобретения;fig. 4 is a perspective view of an outer tube surrounding a rod in accordance with aspects of the invention;

фиг. 5 - перспективный вид внутренней трубки, помещенной внутрь внешней трубки, которая окружает стержень, в соответствии с аспектами изобретения;fig. 5 is a perspective view of an inner tube housed within an outer tube that surrounds a rod, in accordance with aspects of the invention;

фиг. 6 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы сборки пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 6 is a flow diagram illustrating the steps of assembling a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 7 - вид сечения пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 7 is a cross-sectional view of a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 8А и 8В - виды стержня для пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 8A and 8B are views of a probe rod in accordance with aspects of the invention;

фиг. 9А и 9В - виды стержня с основанием для пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 9A and 9B are views of a probe base rod in accordance with aspects of the invention;

фиг. 10А и 10В - виды пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 10A and 10B are views of a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 11 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы сборки пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 11 is a flow diagram illustrating the steps of assembling a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 12А и 12В - виды пробника в соответствии с аспектами изобретения;fig. 12A and 12B are views of a probe in accordance with aspects of the invention;

фиг. 13А и 13В - виды пробника в соответствии с аспектами изобретения иfig. 13A and 13B are views of a probe in accordance with aspects of the invention; and

- 1 037107 фиг. 14 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы для сборки пробника в соответствии с аспектами изобретения.- 1 037107 fig. 14 is a flow diagram illustrating steps for assembling a probe in accordance with aspects of the invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Существует необходимость в датчиках температуры с лучшими рабочими параметрами. Контролируемые температуры современных турбин или новейших турбин находятся приблизительно в пределах от 1100 и приблизительно до 1200°С. Турбины будущего с учетом необходимой точности датчика и необходимых удобств контроля потребуют измерения температур, больших чем 1300°С.There is a need for better performance temperature sensors. The controlled temperatures of modern turbines or newer turbines are between about 1100 and about 1200 ° C. The turbines of the future, taking into account the required sensor accuracy and the necessary control facilities, will require temperature measurements greater than 1300 ° C.

Предшествующие стандартные материалы для таких датчиков, такие как суперсплавы на основе никеля, не будут выдерживать температуру, большую чем 1200°С.Previous standard materials for such sensors, such as nickel-based superalloys, will not withstand temperatures greater than 1200 ° C.

Выполнение измерения ближе к камере сгорания означает более точный контроль горячего тракта. Это способствует планированию интервала обслуживания и эффективности использования турбины.Taking a measurement closer to the combustion chamber means more accurate hot section control. This contributes to the planning of the service interval and the efficient use of the turbine.

Датчик сохранит работоспособность в газотурбинном потоке до 1350°С в течение коротких периодов времени и непрерывно - выше 1200°С. В одном варианте реализации керамический матричный композитный пробник заключает в себе изолированную керамикой термопару Platinel®, которая имеет выходную ЭДС, подобную стандартному выходу термопары типа К.The sensor will remain operational in gas turbine flow up to 1350 ° C for short periods of time and continuously above 1200 ° C. In one embodiment, the ceramic matrix composite probe contains a ceramic insulated Platinel® thermocouple that has a similar emf output to a standard Type K thermocouple output.

Без возможностей измерения температур, больших чем 1300°С, температурный датчик должен располагаться дальше от более горячих трактов турбины. При возможности измерения температуры 1300°С датчик находится ближе, и данные контроля турбины получаются лучше.Without the ability to measure temperatures greater than 1300 ° C, the temperature sensor must be located farther from the hotter turbine paths. With the ability to measure a temperature of 1300 ° C, the sensor is closer and the turbine monitoring data is better.

Спроектирован температурный датчик на основе керамического матричного композита для применений в газовых турбинах до температуры 1350°С. Предшествующие высокотемпературные турбинные датчики использовали суперсплавы на основе никеля для получения возможности работы почти при 1200°С. Эксплуатация при много больших температурах, чем 1200°С, с любыми сплавами никеля строго ограничена. Подходящие материалы для частей горячих трактов новых турбин OEM включают в себя керамические матричные композиты. Керамические матричные композиты имеют преимущество по сравнению с простой керамикой только из-за сопротивления ползучести. Керамики уже используются в высокоэффективных температурных датчиках обычно в виде оксида магния; также используется оксид алюминия. В одном варианте реализации алюмооксидный керамический матричный композит наносится на внешнюю область высокоэффективного температурного пробника как с волокнами алюмооксида, так и с алюмооксидной матрицей. Керамики семейства оксидов имеют лучшее сопротивление очень агрессивной химической среде камеры сгорания турбины по сравнению с углеродистыми композитами, которые требуют защитного покрытия относительно среды, что делает их восприимчивыми к эрозии и подверженными последующему выходу из строя. Однако некоторые композиты на основе карбидов кремния или углерода имеют лучшие высокотемпературные параметры, чем оксидные керамики.A temperature sensor based on a ceramic matrix composite has been designed for applications in gas turbines up to a temperature of 1350 ° C. Previous high temperature turbine sensors have used nickel-based superalloys to enable operation at nearly 1200 ° C. Operation at temperatures much higher than 1200 ° C with any nickel alloy is severely limited. Suitable materials for hot section parts for new OEM turbines include ceramic matrix composites. Ceramic matrix composites have an advantage over plain ceramics only because of their creep resistance. Ceramics are already used in high performance temperature sensors, usually in the form of magnesium oxide; also used aluminum oxide. In one embodiment, an alumina ceramic matrix composite is applied to the outer region of a high performance temperature probe with both alumina fibers and alumina matrix. Ceramics of the oxide family have better resistance to the very corrosive chemical environment of the turbine combustion chamber compared to carbon composites, which require a protective coating relative to the environment, making them susceptible to erosion and subsequent failure. However, some composites based on silicon carbides or carbon have better high-temperature properties than oxide ceramics.

Алюмооксидные керамические матричные композиты функционируют при температурах, больших чем 1200°С, и не требуют защитного покрытия относительно окружения, поскольку они являются стойкими к среде в турбине.Alumina ceramic matrix composites operate at temperatures greater than 1200 ° C and do not require a protective coating relative to the environment, since they are resistant to the environment in the turbine.

Без возможности измерения температур, больших чем 1300°С, температурный датчик должен быть расположен дальше от горячих трактов турбины. Расположение датчика дальше от турбины для допущения использования никелевых сплавов означает, что он будет измерять смесь горячего газообразного продукта сгорания и охлаждающего воздуха компрессора, и неопределенность в измерении газотурбинной температуры будет увеличиваться, возможность контролировать турбину при ее деградации вследствие температуры окажется меньшей, что негативно повлияет на плановое обслуживание.Without the ability to measure temperatures greater than 1300 ° C, the temperature sensor must be located further from the hot paths of the turbine. Placing the sensor further from the turbine to allow for the use of nickel alloys means that it will measure a mixture of hot combustion gas and compressor cooling air, and the uncertainty in measuring the gas turbine temperature will increase, the ability to control the turbine when it degrades due to temperature will be less, which will negatively affect scheduled maintenance.

Преимущество изобретения заключается в том, что нет никакого компромисса в рабочих параметрах температурного датчика в связи с требованиями новых турбин. Керамический матричный композитный пробник может находиться ближе к камере сгорания, в нормальном местоположении датчика турбины и не допустить снижения рабочих параметров. Новые турбины и турбины будущего будут работать при более высоких температурах. Компоненты в горячем тракте турбин должны удовлетворять новым, более высоким уровням эксплуатационных параметров, конкретно температурным параметрам, поскольку температура увеличивается.An advantage of the invention is that there is no compromise in the operating parameters of the temperature sensor due to the requirements of new turbines. The ceramic matrix composite probe can be located closer to the combustion chamber, in the normal position of the turbine sensor, and prevent degradation of performance. New turbines and turbines of the future will operate at higher temperatures. Components in the hot path of turbines must meet new, higher levels of performance, specifically temperature parameters, as temperatures increase.

Керамические матричные композиты до сих пор не использовались в газотурбинных температурных датчиках. Возможность работы с более высокими температурами повышает эффективность турбины и повышает эффективность работы оператора турбины, выбирающего данную турбину среди других конкурирующих вариантов. Плотность керамических матричных композитов также меньше, чем для металлов, при некоторой выгоде в весе, что всегда оказывается желательным.Ceramic matrix composites have not yet been used in gas turbine temperature sensors. The ability to operate at higher temperatures improves the efficiency of the turbine and increases the efficiency of the turbine operator choosing the turbine over competing options. The density of ceramic matrix composites is also lower than for metals, with some weight gain, which is always desirable.

В соответствии с вариантами реализации изобретения могут быть использованы альтернативные стержни, выполненные из менее твердых материалов. Твердые стержни имеют небольшую пластичность по сравнению со стержнями, выполненными из материалов керамического матричного композита (CMC). CMC-материалы выходят из строя более постепенно, чем твердые керамики, подобные алюмооксиду. Варианты реализации стержней, которые менее хрупки, чем керамические стержни, описаны ниже.Alternative rods made of less rigid materials can be used in accordance with embodiments of the invention. Solid rods have little ductility compared to rods made from ceramic matrix composite (CMC) materials. CMC materials fail more gradually than hard ceramics like alumina. Embodiments of rods that are less brittle than ceramic rods are described below.

На фиг. 1 показан вид сечения одного варианта реализации пробника 100 в соответствии с объектами изобретения. Показанный пробник 100 содержит защитную оболочку 108, стержень 103, внутреннюю трубку 106, и внешнюю трубку 104. Пробник 100 также содержит термопару, описанную ниже в связи сFIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of probe 100 in accordance with aspects of the invention. The illustrated probe 100 includes a containment shell 108, a shaft 103, an inner tube 106, and an outer tube 104. Probe 100 also contains a thermocouple, described below in connection with

- 2 037107 фиг. 2, вставленную внутрь стержня 103. Пробник 100 имеет ось 110, проходящую в продольном направлении через центр пробника 100.- 2 037107 fig. 2 inserted inside the shaft 103. Probe 100 has an axis 110 longitudinally extending through the center of probe 100.

Стержень 103 может быть на алюмооксидной основе (например, оксид алюминия), на основе кремния, на основе карбида кремния (например, SiC волокно, SiC матрица и т.д.), на основе углерода и/или других материалов/комбинаций материалов, подходящих для использования в пределах температурных пробников. Стержень 103, защитная оболочка 108, трубки 106 и 104 и/или другие компоненты пробника 100 могут быть созданы из волоконного/матричного материала, формируемого в CMC материал. Например, волокна могут включать в себя СН Nicalon™, Hi-Nicalon™, Sylramic™, Carbon, Nextel™ 312, Nextel™ 610, Nextel™ 720, металлы со сплавами никеля и т.д. Матрица может быть на основе кремния (например, SiNC, SiC+Si3N4, SiC, SiO2 и т.д.), на основе алюмооксида (например, Al2O3 и т.д.) и/или комбинации материала на основе алюмооксида и на основе кварца (например, SiO2+Al2O3 и т.д.).The rod 103 can be alumina-based (e.g. alumina), silicon-based, silicon carbide-based (e.g. SiC fiber, SiC matrix, etc.), carbon-based and / or other materials / material combinations suitable for use within temperature probes. Rod 103, containment jacket 108, tubes 106 and 104, and / or other components of probe 100 may be formed from a fiber / matrix material formed into a CMC material. For example, fibers can include CH Nicalon ™, Hi-Nicalon ™, Sylramic ™, Carbon, Nextel ™ 312, Nextel ™ 610, Nextel ™ 720, nickel alloy metals, etc. The matrix can be based on silicon (for example, SiNC, SiC + Si 3 N 4 , SiC, SiO 2 , etc.), based on alumina (for example, Al2O3, etc.) and / or a combination of material based on alumina and quartz-based (eg SiO 2 + Al 2 O 3 , etc.).

Показанный на фиг. 1 стержень 103 сформирован из первого элемента 102а и второго элемента 102b. Элементы 102а и 102b могут быть сочленены по оси 110 для формирования стержня 103. В варианте реализации элементы 102а и 102b являются, по существу, симметричными относительно друг друга. Хотя здесь показан и описан стержень, сформированный из двух симметричных элементов, предполагается, что стержень 103 может иметь монолитную конструкцию, может быть сформирован из более чем двух элементов, и элементы не обязательно должны быть симметричными.Shown in FIG. 1, the shaft 103 is formed of a first member 102a and a second member 102b. Elements 102a and 102b may be articulated along axis 110 to form a shaft 103. In an embodiment, elements 102a and 102b are substantially symmetrical with respect to each other. Although a rod formed from two symmetrical elements is shown and described herein, it is contemplated that the rod 103 can be of a monolithic structure, can be formed from more than two elements, and the elements do not need to be symmetrical.

На фиг. 2 показан первый элемент 102а стержня на фиг. 1. Элемент 102а имеет проточку (не показана) на сочленяющейся поверхности 204. Сочленяющаяся поверхность 204 может быть сочленена с соответствующей сочленяющейся поверхностью (не показана) элемента 102b. В варианте реализации проточка имеется только в первом элементе для формирования канала для термопары 202. В других вариантах реализации по меньшей мере один другой элемент (например, элемент 102b) имеет проточку, которая при объединении с проточкой первого элемента 102а формирует канал для термопары 202. Термопара 202 помещается в проточку одного элемента 102а перед сочленением. Температурный функциональный участок 206 термопары располагается в конце пробника 100, который может быть обнажен и/или вытянут наружу из защитной оболочки 108.FIG. 2 shows the first rod member 102a of FIG. 1. The element 102a has a groove (not shown) in the mating surface 204. The mating surface 204 may be mated with a corresponding mating surface (not shown) of the element 102b. In an embodiment, a bore is present only in the first member to form a thermocouple channel 202. In other embodiments, at least one other member (eg, member 102b) has a bore that, when combined with the bore of the first member 102a, forms a thermocouple bore 202. Thermocouple 202 fits into the groove of one element 102a in front of the joint. The temperature functional portion 206 of the thermocouple is located at the end of the probe 100, which can be exposed and / or pulled out of the containment 108.

На фиг. 3 показан стержень 103, сформированный из сочлененных первого элемента 102а и второго элемента 102b. Сочленение первого элемента 102а и второго элемента 102b обеспечивает встраивание термопары 202 между ними. В некоторых вариантах реализации стержень 103 имеет стопорный выступ 302. Стопорный выступ 302 расположен в области стержня 103 с таким сечением в плоскости, перпендикулярной к оси 110, которое является большим по окружности, чем сечение в других точках. Хотя на фиг. 3 показан стопорный выступ 302 как однородно увеличенная окружность внешней поверхности 304 стержня 103, предполагается, что любое другое конструктивное изменение внешней поверхности 304, которое будет препятствовать скольжению стержня в аксиальном направлении через окружающую трубку, такую как трубка 104, может быть использовано как стопорный выступ.FIG. 3 shows a shaft 103 formed from an articulated first member 102a and a second member 102b. The articulation of the first element 102a and the second element 102b allows the thermocouple 202 to be embedded therebetween. In some embodiments, the rod 103 has a locking protrusion 302. The locking protrusion 302 is located in the region of the rod 103 with such a section in a plane perpendicular to the axis 110 that is larger in circumference than the section at other points. While FIG. 3 shows the stopper 302 as a uniformly enlarged circumference of the outer surface 304 of the stem 103, it is contemplated that any other structural change in the outer surface 304 that would prevent the bar from sliding axially through the surrounding tube, such as tube 104, could be used as the stopper.

На фиг. 4 показана внешняя трубка 104, окружающая стержень 103. Размещение внешней трубки 104 поддерживает первый элемент 102а и второй элемент 102b в сочлененном положении. Внешняя трубка 104 может иметь кромку 114, которая зацепляет стопорный выступ 302 на стержне 103, чтобы препятствовать полному прохождению стержня 103 через внешнюю трубку 104. Внешняя трубка 104 может быть выполнена из хрома или никеля, сплавов, алюмооксида, CMC, или другого материала, подходящего для использования в температурных пробниках.FIG. 4 shows an outer tube 104 surrounding a rod 103. The placement of an outer tube 104 maintains the first member 102a and the second member 102b in an articulated position. Outer tube 104 may have an edge 114 that engages a stop lug 302 on stem 103 to prevent the stem 103 from fully passing through outer tube 104. Outer tube 104 may be made of chromium or nickel, alloys, alumina, CMC, or other material suitable for use in temperature probes.

Показанная внешняя трубка 104 также имеет стопорный выступ 402 на внешней поверхности 404 для предотвращения смещения защитной оболочки 108. Хотя на фиг. 4 показан стопорный выступ 402 как однородное увеличение окружности внешней поверхности 404 внешней трубки 104, предполагается, что может быть использовано любое конструктивное изменение внешней поверхности 404, которое предотвращает смещение защитной оболочки 108 по оси 110.The illustrated outer tube 104 also has a locking protrusion 402 on the outer surface 404 to prevent displacement of the containment shell 108. While FIG. 4 depicts the stopper protrusion 402 as a uniform increase in the circumference of the outer surface 404 of the outer tube 104, it is contemplated that any design modification to the outer surface 404 can be used that prevents the containment 108 from displacement along axis 110.

На фиг. 5 показан стержень 103, внешняя трубка 104 и внутренняя трубка 106. Внутренняя трубка 106 может контактировать с внутренней поверхностью внешней трубки 104 и внешней поверхностью 304 стержня 103. Первый конец 112 внутренней трубки 106 может контактировать со стопорным выступом 302 на стержне 103. Внутренняя трубка 106 может быть приварена 502 к внешней трубке 104. Могут быть использованы известные сварочные методики. Предполагается, что внутренняя трубка 106 и внешняя трубка 104 могут быть скреплены способами, отличными от сварки, которые являются подходящими для использования в высокотемпературном окружении (например, пайка твердым припоем, обработка с CMC материалами и т.д.). Прикрепление внешней трубки 104 к внутренней трубке 106 защищает стержень 103 от смещения относительно внешней трубки 104. В варианте реализации стопорный выступ 302 на стержне помещен между первым концом 112 внутренней трубки 106 и выступом 404 на внутренней поверхности внешней трубки 104.FIG. 5 shows a shaft 103, an outer tube 104, and an inner tube 106. The inner tube 106 may contact the inner surface of the outer tube 104 and the outer surface 304 of the shaft 103. The first end 112 of the inner tube 106 may contact the stopper protrusion 302 on the shaft 103. The inner tube 106 can be welded 502 to outer tube 104. Known welding techniques can be used. It is contemplated that the inner tube 106 and the outer tube 104 may be bonded by methods other than welding that are suitable for use in high temperature environments (eg, brazing, CMC processing, etc.). Securing the outer tube 104 to the inner tube 106 protects the rod 103 from displacement relative to the outer tube 104. In an embodiment, a locking projection 302 on the rod is positioned between the first end 112 of the inner tube 106 and the ridge 404 on the inner surface of the outer tube 104.

В варианте реализации участок внутренней поверхности 504 внутренней трубки 106 не находится в контакте с внешней поверхностью 304 стержня 103. Этот участок внутренней поверхности 504 может быть приспособлен для прикрепления к другим устройствам или изделиям. Внутренняя поверхность может быть приспособлена для прикрепления с использованием резьбовых винтов, шипов, выступа или сIn an embodiment, a portion of the inner surface 504 of the inner tube 106 is not in contact with the outer surface 304 of the rod 103. This portion of the inner surface 504 may be adapted for attachment to other devices or articles. The inner surface can be adapted for attachment using threaded screws, tenons, lugs or with

- 3 037107 использованием других подходящих способов прикрепления. Внутренняя трубка 106 может быть выполнена из хрома или никеля, сплавов, CMC или любого материала, подходящего для использования в температурных пробниках.- 3 037107 using other suitable attachment methods. The inner tube 106 can be made of chromium or nickel, alloys, CMC, or any material suitable for use in temperature probes.

Обратимся снова к фиг. 1, защитная оболочка 108 нанесена поверх стержня 103 и внешней трубки 104. Защитная оболочка 108 может быть сформирована из разнообразных керамических матричных композитов. Керамический матричный композит может быть углеродным волокном в углеродной матрице, углеродным волокном в матрице карбида кремния, волокнами карбида кремния в матрице карбида кремния и волокнами алюмооксида в матрице алюмооксида, например. Защитная оболочка 108 может быть нанесена на стержень 103 методом, который будет понятен специалисту в данной области техники из приведенного здесь описания. Внешняя поверхность 118 защитной оболочки 108 может иметь гладкость приблизительно 125 или менее. В одном варианте реализации гладкость внешней поверхности 118 защитной оболочки 108 составляет менее чем 32. Защитная оболочка 108 может иметь толщину приблизительно между 0,03 и 0,06 дюймами.Referring again to FIG. 1, a containment shell 108 is applied over the rod 103 and outer tube 104. The containment shell 108 may be formed from a variety of ceramic matrix composites. The ceramic matrix composite can be carbon fiber in a carbon matrix, carbon fiber in a silicon carbide matrix, silicon carbide fibers in a silicon carbide matrix, and alumina fibers in an alumina matrix, for example. The protective sheath 108 may be applied to the rod 103 in a manner that will be apparent to a person skilled in the art from the description provided herein. The outer surface 118 of the containment shell 108 may have a smoothness of about 125 or less. In one embodiment, the smoothness of the outer surface 118 of the containment shell 108 is less than 32. The containment shell 108 may have a thickness of between about 0.03 and 0.06 inches.

Защитная оболочка 108 прикрепляется к внешней трубке 104. В одном варианте реализации защитная оболочка 108 сформирована для контакта со стопорным выступом 402 на внешней поверхности 404 внешней трубки 104, что препятствует смещению защитной оболочки 108.The containment shell 108 is attached to the outer tube 104. In one embodiment, the containment shell 108 is formed to contact a retaining lip 402 on the outer surface 404 of the outer tube 104, which prevents the containment shell 108 from dislodging.

Как показано на фиг. 1-5, температурный пробник имеет усеченную коническую форму, вытянутую вниз к температурному функциональному участку 206, с концом, который включает в себя внешнюю трубку 104, имеющую больший диаметр, чем диаметр у конца температурного функционального участка 206. Больший диаметр к концу внешней трубки 104 обеспечивает температурному пробнику сопротивление напряжению относительно сил, прикладываемых во время его работы.As shown in FIG. 1-5, the temperature probe has a truncated conical shape extending downward toward the temperature function section 206, with an end that includes an outer tube 104 having a larger diameter than the diameter at the end of the temperature function section 206. The larger diameter toward the end of the outer tube 104 provides the temperature probe with voltage resistance against forces applied during operation.

На фиг. 6 показана блок-схема 600 последовательности операций для этапов сборки варианта реализации пробника в соответствии с объектами изобретения. Этапы блок-схемы последовательности операций описаны ниже в отношении пробника на фиг. 1-5. Следует понимать, что этапы могут быть использованы для сборки пробников, отличных от изображенных на фиг. 1-5, и что один или более этапов 602-610 могут быть выполнены в другом порядке и/или могут быть исключены.FIG. 6 shows a flowchart 600 for steps in assembling an embodiment of a probe in accordance with aspects of the invention. The steps in the flowchart are described below with respect to the probe of FIG. 1-5. It should be understood that the steps can be used to assemble probes other than those shown in FIG. 1-5, and that one or more of steps 602-610 may be performed in a different order and / or may be omitted.

В блоке 602 термопара помещается между первым элементом и вторым элементом. Термопара 202 может быть помещена между первым элементом 102а и вторым элементом 102b. В варианте реализации термопара 202 помещается в канал, который сформирован проточкой по меньшей мере в одном элементе. Первый элемент и второй элемент могут быть симметричными.At block 602, a thermocouple is positioned between the first element and the second element. The thermocouple 202 may be positioned between the first element 102a and the second element 102b. In an embodiment, a thermocouple 202 is placed in a channel that is formed by a groove in at least one element. The first element and the second element can be symmetrical.

В блоке 604 стержень формируется сочленением первого элемента и второго элемента. Стержень 103 может быть сформирован сочленением первого элемента 102а и второго элемента 102b. Первый элемент 102а и второй элемент 102b могут быть сочленены вдоль поверхности 204 сочленения первого элемента и поверхности сочленения второго элемента (не показано). В варианте реализации стержень 103 сформирован из материала, который является химически совместимым с защитной оболочкой 108, с использованием механического шлифования, отливки или комбинации обоих процессов формирования.At block 604, the shaft is formed by the articulation of the first element and the second element. The rod 103 may be formed by the articulation of the first element 102a and the second element 102b. The first member 102a and the second member 102b may be articulated along the articulation surface 204 of the first member and the articulation surface of the second member (not shown). In an embodiment, the rod 103 is formed from a material that is chemically compatible with the containment shell 108 using mechanical grinding, casting, or a combination of both forming processes.

В блоке 606 внешняя трубка помещается поверх, по меньшей мере, участка стержня. Внешняя трубка 104 может быть помещена поверх, по меньшей мере, участка стержня 103. Размещение внешней трубки 104 зацепляет первый элемент 102а и второй элемент 102b. Материал, формирующий внешнюю трубку, представляет собой металл или другой материал, подходящий для использования в температурных пробниках.At a block 606, an outer tube is placed over at least a portion of the rod. The outer tube 104 may be placed over at least a portion of the shaft 103. The placement of the outer tube 104 engages the first member 102a and the second member 102b. The material forming the outer tube is metal or other material suitable for use in temperature probes.

В блоке 608 внутренняя трубка помещается между участком внешней трубки и участком стержня. Внутренняя трубка 106 может быть помещена между участком внешней трубки 104 и участком стержня 103. Размещение внутренней трубки 106 затрудняет движение стержня 103 вдоль оси 110 относительно внешней трубки 104. Материал, формирующий внутреннюю трубку 106, может быть металлом или другим материалом, подходящим для использования в температурном пробнике при температуре приблизительно 2000°F или выше. В некоторых вариантах реализации материал, формирующий внутреннюю трубку 106, подходит для температур приблизительно 2500°F или выше.At a block 608, an inner tube is placed between the outer tube portion and the rod portion. The inner tube 106 may be positioned between the outer tube portion 104 and the rod portion 103. The placement of the inner tube 106 makes it difficult for the rod 103 to move along axis 110 relative to the outer tube 104. The material forming the inner tube 106 can be metal or other material suitable for use in temperature probe at approximately 2000 ° F or higher. In some embodiments, the material forming the inner tube 106 is suitable for temperatures of about 2500 ° F or higher.

В блоке 610 внутренняя трубка и внешняя трубка могут быть приварены или иначе скреплены. Внутренняя трубка 106 и внешняя трубка 104 могут быть приварены или иначе скреплены с помощью известных сварочных методик, включающих в себя, но без ограничения, вольфрамовую сварку в инертном газе или лазерную сварку. Также предполагается, что внутренняя трубка 106 и внешняя трубка 104 могут быть скреплены с помощью других способов, подходящих для скрепления компонент пробника (например, пайка твердым припоем, обработка CMC и т.д.).At a block 610, the inner tube and the outer tube may be welded or otherwise bonded. Inner tube 106 and outer tube 104 may be welded or otherwise bonded using known welding techniques including, but not limited to, tungsten inert gas welding or laser welding. It is also contemplated that the inner tube 106 and the outer tube 104 may be bonded using other methods suitable for bonding the probe components (eg, brazing, CMC processing, etc.).

В блоке 612 накладывается керамическая матричная композитная защитная оболочка для покрытия по существу стержня. Керамическая матричная композитная защитная оболочка 108 накладывается для покрытия по существу стержня 103. Защитная оболочка 108 может быть наложена также и на внешнюю трубку. Могут быть использованы стандартные способы наложения керамической матричной композитной защитной оболочки. Защитная оболочка 108 может увеличить податливость и степень пластической деформации, испытываемой пробником 100 до его поломки.At a block 612, a ceramic matrix composite containment shell is applied to substantially cover the rod. A ceramic matrix composite protective sheath 108 is applied to substantially cover the rod 103. The protective sheath 108 may also be applied to the outer tube. Standard methods of applying a ceramic matrix composite containment shell can be used. The containment shell 108 can increase the ductility and the amount of plastic deformation experienced by the probe 100 prior to failure.

Обращаясь далее к фиг. 7, вариант реализации температурного пробника показан в соответствии сReferring further to FIG. 7, an embodiment of a temperature probe is shown in accordance with

- 4 037107 объектами изобретения. Пробник 700 предназначен для температур до 1350°С. Он имеет керамическую матричную композитную защитную оболочку 702, керамическую внутреннюю область 704 и провод Platinel® (не показан) для сигнала термопары. Основание 708 пробника у стенки турбины холоднее, чем окончание 710, и выбор удовлетворительного суперсплава никеля может быть выполнен с запланированной возможностью измерения температуры до 1150°С. Могут быть выбраны материалы, отличные от суперсплава никеля, такие как материалы, описанные относительно пробника 100. Размеры могут включать в себя глубину вставки приблизительно 70 мм с диаметром окончания 710 приблизительно 4 мм.- 4 037107 objects of the invention. The 700 probe is designed for temperatures up to 1350 ° C. It has a ceramic matrix composite shield 702, a ceramic inner region 704, and a Platinel® wire (not shown) for the thermocouple signal. The base 708 of the probe at the turbine wall is colder than the tip 710, and the selection of a satisfactory nickel superalloy can be designed to measure temperatures up to 1150 ° C. Materials other than nickel superalloy may be selected, such as those described with respect to probe 100. Dimensions may include an insertion depth of approximately 70 mm with a tip diameter 710 of approximately 4 mm.

Что касается фиг. 8А и 8В, то показан стержень для использования в газотурбинном температурном пробнике. Провода 806 и 808 термопары двух полярностей (например, один положительный провод и один отрицательный провод), которые присоединяются к спаю 810 термопары у одного конца каждого из проводов, вставляются внутрь стержня 800. В одном варианте реализации провода выполнены из высокотемпературной системы термопары (например, платинового сплава, Platinel® и т.д.). Другие подходящие CMC материалы будут понятны специалисту в данной области техники из приведенного здесь описания. Керамическое волокно может быть заплетено поверх каждого из проводов 806 и 808 термопары отдельно, так, как керамическая оплетка 802 и керамическая оплетка 804. Показанный стержень 800 включает в себя керамическое волокно, цилиндрически заплетенное поверх проводов. В варианте реализации керамическое волокно плетется поверх обоих проводов 806 и 808. Как видно из фиг. 8А, провода 806 и 808 сварены вместе в точке 812 сварки, тем самым, формируя термопару. Керамические волокна поверх проводов могут быть затем обработаны при высоких температурах для получения матрицы, которая существует благодаря керамическим волокнам, тем самым, формируя стержень 800.Referring to FIG. 8A and 8B, a rod for use in a gas turbine temperature probe is shown. Two polarities thermocouple wires 806 and 808 (eg, one positive wire and one negative wire) that connect to thermocouple junction 810 at one end of each wire are inserted into stem 800. In one embodiment, the wires are made from a high temperature thermocouple system (eg, platinum alloy, Platinel®, etc.). Other suitable CMC materials will be apparent to a person skilled in the art from the description provided herein. Ceramic fiber can be braided over each of the thermocouple wires 806 and 808 separately, such as ceramic braid 802 and ceramic braid 804. Rod 800 shown includes ceramic fiber braided cylindrically over the wires. In an embodiment, a ceramic fiber is braided over both wires 806 and 808. As seen in FIG. 8A, wires 806 and 808 are welded together at a weld point 812, thereby forming a thermocouple. The ceramic fibers over the wires can then be processed at high temperatures to form the matrix that exists from the ceramic fibers, thereby forming the 800 rod.

На фиг. 9А и 9В показан стержень с основанием в соответствии с вариантами реализации изобретения. Основание 902 может быть выполнено из керамического материала. Основание 902 имеет первое сечение 904 и второе сечение 906, с первым сечением 904, имеющим диаметр, больший, чем диаметр второго сечения 906. Основание может функционировать подобно внешней трубки 104, описанной выше в связи с фиг. 1-6.FIG. 9A and 9B show a stem with a base in accordance with embodiments of the invention. The base 902 can be made of a ceramic material. The base 902 has a first section 904 and a second section 906, with the first section 904 having a diameter greater than the diameter of the second section 906. The base may function like the outer tube 104 described above in connection with FIG. 1-6.

Что касается фиг. 10А и 10В, показан температурный пробник в соответствии с вариантами реализации изобретения. Температурный пробник включает в себя стержень 800, основание 902 и защитную оболочку 1002, покрывающую стержень 800 и основание 902. Защитная оболочка 1002 может быть выполнена из CMC материала и функционирует подобно защитной оболочке 108. Провода 806 и 808 выходят из пробника в основании 902 и доступны для приваривания удлинительных проводных соединений. В вариантах реализации с защитной оболочкой 1002 основанием 902 и стержнем 800 температурный пробник целиком может быть выполнен из высокотемпературных CMC материалов с проводами 806 и 808 термопары внутри, тем самым, предоставляя менее ломкий датчик.Referring to FIG. 10A and 10B, a temperature probe is shown in accordance with embodiments of the invention. The temperature probe includes a shaft 800, a base 902, and a containment shell 1002 covering the shaft 800 and base 902. The containment shell 1002 can be made of CMC material and functions like the containment jacket 108. Wires 806 and 808 exit the probe at base 902 and are accessible for welding extension wire connections. In embodiments with containment 1002, base 902 and stem 800, the entire temperature probe may be made of high temperature CMC materials with thermocouple wires 806 and 808 inside, thereby providing a less brittle sensor.

Обращаясь далее к фиг. 11, показана блок-схема 1100 последовательности операций для этапов сборки температурного пробника. В блоке 1101 керамическое волокно плетется поверх двух полярных проводов. Два полярных провода могут быть высокотемпературными металлами термопары (например, платиновым сплавом, Platinel® и т.д.). Керамическое волокно может быть алюмооксидным волокном, таким как Nextel 720, и/или другими материалами, такими как описанные в связи с пробником 100. В одном варианте реализации керамическое волокно цилиндрически заплетается вокруг каждого провода.Referring further to FIG. 11, a flowchart 1100 is shown for steps in assembling a temperature probe. At 1101, a ceramic fiber is braided over two polarized wires. The two polarized wires can be high temperature thermocouple metals (eg platinum alloy, Platinel®, etc.). The ceramic fiber can be an alumina fiber such as Nextel 720 and / or other materials such as those described in connection with probe 100. In one embodiment, the ceramic fiber is cylindrically braided around each wire.

В блоке 1102 два полярных провода сварены вместе для формирования термопары для температурного пробника. Сварка может быть простой сваркой плавлением, без присадочной проволоки. В этой точке в сборке провода формируют термопару.At a block 1102, the two polar wires are welded together to form a thermocouple for the temperature probe. Welding can be simple fusion welding without filler wire. At this point in the wire assembly, a thermocouple is formed.

В блоке 1104 две цилиндрические оплетки инфузируются с керамическим матричным прекурсором. Оплетка может быть инфузирована посредством жидкости или пара. В одном варианте реализации применяется процесс золь-гель для инфузирования проводов. Как только оплетка инфузирована, провода могут быть поддержаны в закреплении и подвергнуты воздействию повышенной температуры (например, приблизительно 400°F) до достаточного затвердевания без искажения.At block 1104, two cylindrical braids are infused with a ceramic matrix precursor. The braid can be infused with liquid or steam. In one embodiment, a sol-gel process is used to infuse wires. Once the braid is infused, the wires can be held in place and exposed to elevated temperatures (eg, approximately 400 ° F) until sufficiently solidified without distortion.

В блоке 1106 инфузированные цилиндрические оплетки преобразовываются в два смежных CMC цилиндрических стержня. В варианте реализации оплетки преобразовываются при высокой температуре (например, приблизительно 1200°С) для получения матрицы, которая появляется благодаря керамическим волокнам, заплетенным поверх проводов в блоке 1101. Это приводит к керамической оплетке внутри керамической матрицы поверх проводов.At block 1106, the infused cylindrical braids are converted into two adjacent CMC cylindrical rods. In an embodiment, the braids are converted at a high temperature (eg, about 1200 ° C) to form a matrix that results from the ceramic fibers braided over the wires in block 1101. This results in a ceramic braid within the ceramic matrix over the wires.

В блоке 1108 керамическая оплетка обматывается поверх преобразованных оплеток с проводами (например, вспомогательная сборка CMC). Керамическая оплетка может быть намотана поверх оплетенных проводов и спая термопары. После намотки стержень инфузируется в блоке 1109, подобно инфузии в блоке 1104, и обрабатывается в блоке 1110, подобно обработке в блоке 1106 для укрепления керамической оплетки, намотанной поверх обработанных проводов. Провода, оплетки и вспомогательные сборки CMC, преобразованные в стержни, собранные в соответствии с блоками 1101-1110, могут выдерживать высокотемпературную обработку блок-схемы 1100 последовательности операций так, что остаются неизменными в получающейся структуре стержня.At block 1108, the ceramic braid is wrapped over the converted wire braids (eg, a CMC subassembly). Ceramic braid can be wrapped over braided wires and thermocouple junction. Once wound, the rod is infused at block 1109, similar to infusion at block 1104, and processed at block 1110, similar to processing at block 1106, to reinforce the ceramic braid over the treated wires. CMC wires, braids, and auxiliary assemblies converted to rods assembled in accordance with blocks 1101-1110 can withstand the high temperature processing of flowchart 1100 so that they remain unchanged in the resulting rod structure.

В блоке 1112 стержень вставляется в основание и покрывается защитной оболочкой. ОснованиеAt block 1112, the rod is inserted into the base and covered with a protective sheath. Base

- 5 037107 и/или защитная оболочка могут быть из керамического материала, и каждый может функционировать как внешняя трубка 104 или защитная оболочка 108, соответственно, как описано выше в соответствии с фиг. 1-7.5,037107 and / or the containment shell may be of a ceramic material, and each may function as an outer tube 104 or a containment shell 108, respectively, as described above in relation to FIG. 1-7.

Обращаясь далее к фиг. 12А и 12В, показан другой вариант реализации температурного пробника в соответствии с объектами изобретения. Температурный пробник 1200 включает в себя вставку 1218 (например, стержень), основание 1204 пробника, термопару 1206 и защитную оболочку 1202, расположенную поверх основания 1204 пробника, вставки 1218 и термопары 1206. Как показано, спай 1208 термопары может выступать наружу и простираться в направлении от защитной оболочки 1202.Referring further to FIG. 12A and 12B, another embodiment of a temperature probe in accordance with aspects of the invention is shown. Temperature probe 1200 includes an insert 1218 (e.g., a stem), a probe base 1204, a thermocouple 1206, and a shroud 1202 over the probe base 1204, an insert 1218, and a thermocouple 1206. As shown, the thermocouple junction 1208 can protrude outward and extend in the direction from the protective shell 1202.

Основание 1204 пробника включает в себя первый участок 1222, который является цилиндрическим, и второй участок 1224, который является усеченным конусом. Основание 1204 пробника также включает в себя цилиндрический проход 1205, сформированный как проходящий через центр основания 1204 пробника, который сконфигурирован для приема вставки 1218. В варианте реализации основание 1204 пробника сконструировано из материала на основе алюмооксида. Основание 1204 пробника может включать в себя концевой участок 1216, который проходит от защитной оболочки 1202 и не покрыт защитной оболочкой 1202. В варианте реализации металлическое основание помещается поверх концевого участка 1216 и присоединяется к пробнику 1200 посредством пайки твердым припоем, описанным в связи с фиг. 13.Probe base 1204 includes a first portion 1222 that is cylindrical and a second portion 1224 that is frusto-conical. The probe base 1204 also includes a cylindrical passage 1205, shaped to extend through the center of the probe base 1204, that is configured to receive the insert 1218. In an embodiment, the probe base 1204 is constructed of an alumina based material. Probe base 1204 may include an end portion 1216 that extends from containment 1202 and is not covered with containment 1202. In an embodiment, a metal base is placed over end 1216 and attached to probe 1200 by brazing described in connection with FIG. thirteen.

Вставка 1218 проходит через цилиндрический проход 1205 основания 1204 пробника. В одном варианте реализации вставка 1218 выполнена из материала на основе алюмооксида. В варианте реализации вставка 1218 составляет приблизительно 0,125 дюймов в диаметре. Вставка 1218 включает в себя каналы 1220, сформированные по всей длине вставки 1218, которые сконфигурированы для приема проводов 1207 термопары 1206, тем самым, изолируя провода 1207 термопары от воздействия высоких температур. Как показано, вставка 1218 проходит частично через цилиндрический проход 1205 основания 1204 пробника, хотя предполагается, что вставка 1218 может проходить полностью через основание 1204 пробника или, альтернативно, не проходить через основание 1204 пробника, так, что только провода 1207 термопары протягиваются через цилиндрический проход 1205.Insert 1218 extends through cylindrical passage 1205 of probe base 1204. In one embodiment, insert 1218 is made of an alumina-based material. In an embodiment, insert 1218 is approximately 0.125 inches in diameter. Insert 1218 includes channels 1220 formed along the entire length of insert 1218 that are configured to receive thermocouple wires 1207 1206, thereby insulating thermocouple wires 1207 from high temperatures. As shown, the insert 1218 extends partially through the cylindrical passage 1205 of the probe base 1204, although it is contemplated that the insert 1218 may extend completely through the probe base 1204, or alternatively not pass through the probe base 1204 so that only thermocouple wires 1207 are pulled through the cylindrical passage 1205.

Термопара 1206 сформирована из проводов 1207 термопары, которые протягиваются через цилиндрический проход 1205 и вставляются в каналы 1220 со спаем 1209 термопары, сформированным на окончании 1208 пробника 1200. В варианте реализации каждый из проводов 1207 имеет приблизительно 0,017 дюймов в диаметре. Спай 1209 термопары может функционировать как считывающий температуру механизм пробника 1200. Как показано, спай 1209 термопары выступает через вырез в окончании 1208 в отдаленном от центра конце пробника 1200.Thermocouple 1206 is formed from thermocouple wires 1207 that extend through cylindrical passage 1205 and fit into channels 1220 with thermocouple junction 1209 formed at tip 1208 of probe 1200. In an embodiment, each of wires 1207 is approximately 0.017 inches in diameter. Thermocouple junction 1209 may function as a temperature sensing mechanism for probe 1200. As shown, thermocouple junction 1209 protrudes through a notch in tip 1208 at the distal end of probe 1200.

Защитная оболочка 1202 сформирована поверх участка основания 1204 пробника и вставки 1208. Предполагается, что защитная оболочка 1202 может быть сформирована по всему основанию 1204 пробника и/или поверх спая 1209 термопары в окончании 1208 пробника 1202. Защитная оболочка 1202 может быть выполнена из волоконной оплетки (например, оплетка Nextel, алюмооксидное волокно, алюмооксидная матрица, волокна на основе кремния, матрицы на основе кремния, волокна и/или матрицы на основе карбида кремния и т.д.), которые могут быть обработаны для формирования керамического матричного композита (например, добавляя керамический прекурсор, обрабатывая до твердого состояния и спекая при высоких температурах и т.д.).A shield 1202 is formed over a portion of the base 1204 of the probe and insert 1208. It is contemplated that a shield 1202 may be formed over the entire base 1204 of the probe and / or over the thermocouple junction 1209 at the tip 1208 of the probe 1202. The shield 1202 may be braided fiber ( e.g. Nextel braid, alumina fiber, alumina matrix, silicon based fibers, silicon based matrices, silicon carbide fibers and / or matrices, etc.), which can be processed to form a ceramic matrix composite (for example, by adding ceramic precursor, solidifying and sintering at high temperatures, etc.).

Пробник 1200 включает в себя участки различных форм. В ближайшем конце пробника 1200 имеется цилиндрический участок 1210 с диаметром, большим, чем диаметр цилиндрического участка 1214 в отдаленном от центра конце пробника 1200. Между участком 1210 и 1214 имеется участок 1212 в форме усеченного конуса с диаметром, который уменьшается к отдаленному от центра концу пробника 1200. Конфигурация участков 1210, 1212 и 1214 преимущественно увеличивает сопротивление пробника 1200 к силам сжатия, прикладываемым к пробнику 1200 во время работы. В варианте реализации защитная оболочка 1202 имеет внешний диаметр приблизительно 0,425 дюймов и внутренний диаметр приблизительно 0,3 дюйма на участке 1210. В одном варианте реализации защитная оболочка 1202 имеет внешний диаметр приблизительно 0,25 дюймов и внутренний диаметр приблизительно 0,125 дюймов на участке 1214. Длина пробника 1200 вдоль участков 1210, 1212 и 1214 может составлять приблизительно 2,15 дюйма. Длина участка 1210 может составлять приблизительно 0,433 дюйма, с длиной участка 1212 приблизительно 0,539 дюймов и длиной участка 1214 приблизительно 1,178 дюйма. В варианте реализации участок 1212 в форме усеченного конуса может уменьшиться в диаметре под углом приблизительно 9°.Probe 1200 includes portions of various shapes. The proximal end of probe 1200 has a cylindrical portion 1210 with a diameter greater than that of cylindrical portion 1214 at the distal end of probe 1200. Between portion 1210 and 1214 there is a frusto-conical portion 1212 with a diameter that decreases toward the distal end of the probe. 1200. The configuration of regions 1210, 1212, and 1214 advantageously increases the resistance of the probe 1200 to compressive forces applied to the probe 1200 during operation. In an embodiment, containment shell 1202 has an outer diameter of approximately 0.425 inches and an inner diameter of approximately 0.3 inches at section 1210. In one embodiment, containment shell 1202 has an outer diameter of approximately 0.25 inches and an inner diameter of approximately 0.125 inches at section 1214. Length probe 1200 along sections 1210, 1212, and 1214 can be approximately 2.15 inches. Section 1210 may be approximately 0.433 inches long, with segment 1212 approximately 0.539 inches long and section 1214 approximately 1.178 inches long. In an embodiment, the frusto-conical portion 1212 may decrease in diameter at an angle of approximately 9 °.

Хотя показаны три участка, предполагается, что другие формы и конфигурации могут быть использованы для достижения желаемого преимущества. Например, пробник может включать в себя только два участка, с одним участком, имеющим диаметр, больший, чем другой участок, пробник может быть полностью усеченной конической формы, пробник может включать в себя четыре или более участка и т.д. В варианте реализации защитная оболочка 1202 толще вблизи основания 1204 пробника, чем в окончании 1208 пробника для увеличения сопротивления механическому напряжению. Другие формы и конфигурации для пробника будут понятны специалисту в данной области техники из приведенного здесь раскрытия.Although three regions are shown, it is contemplated that other shapes and configurations could be used to achieve the desired advantage. For example, the probe may include only two sections, with one section having a diameter larger than the other section, the probe may be completely truncated conical, the probe may include four or more sections, and so on. In an embodiment, containment 1202 is thicker near the base 1204 of the probe than at the tip 1208 of the probe to increase resistance to mechanical stress. Other shapes and configurations for the probe will be apparent to a person skilled in the art from the disclosure provided herein.

Обращаясь далее к фиг. 13А и 13В, показан пробник 1300 с металлическим основанием 1301. Проб- 6 037107 ник 1300 включает в себя стержень 1218, провода 1207 термопары, проходящие через стержень 1218, основание 1204 пробника и защитную оболочку 1202, сформированную поверх стержня 1218 и основания 1204 пробника, подобно признакам, описанным относительно фиг. 12А и 12В. Пробник 1300 также включает в себя металлическое основание 1301, которое сконструировано из тонкостенной внутренней трубки 1302 и толстостенной внешней трубки 1304. Внутренняя трубка 1302 может быть припаяна твердым припоем к основанию 1204 пробника. В варианте реализации внутренняя трубка 1302 простирается по выступающему участку 1216 основания 1204 пробника. В одном варианте реализации участок 1303 внутренней трубки 1302 простирается поверх участка 1216 основания 1204 пробника так, что между внутренней трубкой 1302 и защитной оболочкой 1202 остается пространство 1305. Внутренняя трубка 1302 может быть сплавом, таким как Nickel 201, Haynes 230 и т.д. Внутренняя трубка 1302 может иметь толщину приблизительно между 0,010 дюймами до приблизительно 0,015 дюймов и могут иметь длину приблизительно 0,50 дюймов. В вариантах реализации, где участок 1303 внутренней трубки 1302 простирается поверх основания 1204 пробника, накладывающийся участок 1303 может иметь длину приблизительно 0,10 дюйма.Referring further to FIG. 13A and 13B, a probe 1300 with a metal base 1301 is shown. Probe 6 037107 nickname 1300 includes a stem 1218, thermocouple wires 1207 passing through stem 1218, a probe base 1204, and a protective sheath 1202 formed over the probe shaft 1218 and base 1204. similar to the features described with respect to FIG. 12A and 12B. Probe 1300 also includes a metal base 1301 that is constructed from a thin walled inner tube 1302 and a thick walled outer tube 1304. Inner tube 1302 may be brazed to the probe base 1204. In an embodiment, the inner tube 1302 extends over a raised portion 1216 of the probe base 1204. In one embodiment, portion 1303 of inner tube 1302 extends over portion 1216 of probe base 1204 such that space 1305 remains between inner tube 1302 and containment sleeve 1202. Inner tube 1302 may be an alloy such as Nickel 201, Haynes 230, etc. Inner tube 1302 can be between about 0.010 inches to about 0.015 inches thick and can be about 0.50 inches long. In embodiments where a portion 1303 of the inner tube 1302 extends over the base 1204 of the probe, the overlapping portion 1303 may be approximately 0.10 inches long.

Внутренняя трубка 1302 может быть припаяна твердым припоем к основанию 1204 пробника или другим частям пробника 1200. В таких вариантах реализации участок 1303 внутренней трубки 1302, который перекрывает основание 1204 пробника, формирует спай твердым припоем. Внутренняя трубка 1302 тонка по сравнению с внешней трубкой 1304 так, чтобы механическое напряжение в керамике основания 1204 пробника из-за пайки твердым припоем и формирования спая сохранялось минимальным. Пайка твердым припоем может быть пайкой высокотемпературным активным металлом, таким как сплав палладия.The inner tube 1302 may be brazed to the base 1204 of the probe or other portions of the probe 1200. In such embodiments, the portion 1303 of the inner tube 1302 that overlaps the base 1204 of the probe forms a braze seal. The inner tube 1302 is thin compared to the outer tube 1304 so that stress in the ceramic of the probe base 1204 due to brazing and junction formation is kept to a minimum. Brazing can be brazing with a high temperature active metal such as palladium alloy.

Толстостенная внешняя трубка 1304 показана поверх внутренней трубки 1302. Внешняя трубка 1304 может быть приварена к внутренней трубке 1302 в точках 1308 сварки. Внешняя трубка 1304 может быть сконструирована из сплава, такого как Haynes 230, или из других сплавов, подходящих для использования в высокотемпературных применениях, использующих температурные пробники. Внешняя трубка 1304 включает в себя канал 1306, имеющий форму для нахождения поверх защитной оболочки 1202 пробника 1300. Как показано, участок 1310 внешней трубки 1304 простирается поверх участка защитной оболочки 1202. В одном варианте реализации участок 1310 внешней трубки 1304, который простирается поверх защитной оболочки 1202, близко расположен к защитной оболочке 1202, но не прикреплен физически к защитной оболочке 1202. В таких вариантах реализации места 1308 сварки прикрепляют внешнюю трубку 1304 к пробнику 1300, и нефизическое скрепление между участком 1310 и защитной оболочкой 1202 обеспечивает пробнику 1300 дополнительное сопротивление силам механического напряжения, например, имеющимся в турбинах. Внешняя трубка 1304 может перейти (например, с помощью сварки) к фланцу и распределительной коробке для прикрепления к газотурбинной стенке.A thick walled outer tube 1304 is shown over the inner tube 1302. The outer tube 1304 may be welded to the inner tube 1302 at weld points 1308. Outer tube 1304 can be constructed from an alloy such as Haynes 230 or other alloys suitable for use in high temperature applications using temperature probes. Outer tube 1304 includes a conduit 1306 shaped to sit over containment 1202 of probe 1300. As shown, portion 1310 of outer tube 1304 extends over portion of containment 1202. In one embodiment, portion 1310 of outer tube 1304 that extends over containment 1202, close to containment 1202, but not physically attached to containment 1202. In such embodiments, weld locations 1308 attach outer tube 1304 to probe 1300, and the non-physical bond between site 1310 and containment 1202 provides probe 1300 with additional resistance to mechanical forces. voltage, for example, found in turbines. Outer tube 1304 can go (eg, by welding) to a flange and junction box for attachment to the gas turbine wall.

На фиг. 14 показана блок-схема 1400 последовательности операций с этапами для конструирования температурного пробника. В блоке 1402 два провода свариваются между собой для формирования термопары. Провода могут быть выполнены из материала Platinel®. В блоке 1404 формируется вставка (например, стержень) с каналами. Вставка может быть материалом на основе алюмооксида. В блоке 1406 сваренные провода пропускаются через каналы в вставке. В блоке 1408 основание пробника помещается за концом вставки. Как только основание пробника помещено за конец вставки, вставка может полностью проходить через основание пробника или частично через основание пробника.FIG. 14 shows a flowchart 1400 with steps for constructing a temperature probe. At a block 1402, the two wires are welded together to form a thermocouple. The wires can be made of Platinel® material. At block 1404, an insert (eg, a rod) with channels is formed. The insert can be an alumina-based material. At a block 1406, the welded wires are passed through the channels in the insert. At a block 1408, the base of the probe is positioned past the end of the insert. Once the base of the probe is positioned past the end of the insert, the insert can pass all the way through the base of the probe or partially through the base of the probe.

В блоке 1410 керамическая оплетка наматывается поверх вставки и основания пробника. Керамическая оплетка может быть намотана поверх всей вставки и основания пробника или частично поверх вставки и/или основания пробника. Керамическая оплетка может быть выполнена из материала на основе алюмооксида, материала на основе кремния, материала на основании углерода и/или из других материалов, подходящих для формирования в керамический матричный композитный материал. Керамическая оплетка может быть намотана для варьирования толщин поперек основания пробника и вставки для достижения желаемой формы или конструкции.At a block 1410, a ceramic braid is wrapped over the insert and base of the probe. The ceramic braid can be wound over the entire insert and probe base, or partially over the insert and / or probe base. The ceramic braid can be made from an alumina based material, a silicon based material, a carbon based material, and / or other materials suitable for forming into a ceramic matrix composite material. Ceramic braid can be wound to vary thicknesses across the probe base and insert to achieve the desired shape or design.

В блоке 1412 намотанное керамическое волокно инфузируется керамическим матричным прекурсором. В варианте реализации керамический матричный прекурсор представляет собой жидкость. В блоке 1414 инфузированное керамическое волокно обрабатывается для формирования CMC материала поверх основания пробника и вставки. Инфузированное керамическое волокно может быть вначале обработано при относительно низкой температуре до затвердевания. В одном варианте реализации инфузированное керамическое волокно обрабатывается приблизительно при 400°F. Как только инфузированное керамическое волокно затвердевает, оно затем спекается при высоких температурах, пока не сформируется CMC материал. В варианте реализации волокно спекается приблизительно при 1200°С.At a block 1412, a wound ceramic fiber is infused with a ceramic matrix precursor. In an embodiment, the ceramic matrix precursor is a liquid. At a block 1414, the infused ceramic fiber is processed to form CMC material over the base of the probe and insert. The infused ceramic fiber can first be processed at a relatively low temperature before hardening. In one embodiment, the infused ceramic fiber is processed at about 400 ° F. Once the infused ceramic fiber is solidified, it is then sintered at high temperatures until the CMC material is formed. In an embodiment, the fiber is sintered at about 1200 ° C.

В блоке 1414 металлическое основание припаивается твердым припоем к основанию пробника. Металлическое основание может включать в себя внутреннюю трубку, такую как тонкостенная внутренняя трубка 1302. Методика пайки твердым припоем является такой, как используется для прикрепления металлов к керамическим материалам. Методика пайки твердым припоем выполняется при высоких температурах (например, приблизительно 1000°С или более). Материалы, используемые для такой пайки твердым припоем, могут включать в себя сплавы палладия, никроматериалы для пайки и т.д. В одном вариAt a block 1414, the metal base is brazed to the base of the probe. The metal base may include an inner tube, such as a thin-walled inner tube 1302. The brazing technique is the same as used for attaching metals to ceramic materials. The brazing technique is performed at high temperatures (for example, about 1000 ° C or more). Materials used for such brazing may include palladium alloys, nikromaterials for brazing, etc. In one brew

- 7 037107 анте реализации титан (например, 4% составляющей сплава твердого припоя) может быть использован в металле для пайки твердым припоем. Пайка твердым припоем металла к керамическим паяным соединениям проводится так, что расплавленный материал твердого припоя будет смачивать керамическую сторону соединения, поскольку керамика обычно не смачивается расплавленными металлами. В варианте реализации поверхность керамического материала приготавливается с составом молибден-марганец и с обработкой обогревом. В одном варианте реализации CMC материал осаждается между внутренней трубкой и основанием пробника для облегчения пайки твердым припоем и формирования паяного соединения.- 7 037107 ante implementation of titanium (eg 4% constituent of the brazing alloy) can be used in metal for brazing. Brazing metal to ceramic brazed joints is performed such that molten brazing material will wet the ceramic side of the joint since ceramics are not normally wetted by molten metals. In an embodiment, the surface of the ceramic material is prepared with a molybdenum-manganese composition and with a heating treatment. In one embodiment, the CMC material is deposited between the inner tube and the base of the probe to facilitate brazing and forming a solder joint.

Форма паяного соединения выбирается так, что различие в степени теплового расширения между металлом твердого припоя и керамикой основания пробника оказывается согласованными, тем самым, поддерживая минимальными механические напряжения в области паянного соединения во время процесса пайки твердым припоем. В варианте реализации металлическое основание - это тонкостенная внутренняя трубка (например, внутренняя трубка 1302), чтобы свести к минимуму механические напряжения. Перекрытие внутренней трубки с основанием пробника может иметь простую геометрию (например, простое цилиндрическое перекрытие) или может иметь отличную геометрию (например, квадратное перекрытие, коническое перекрытие, тороидное перекрытие и т.д.).The shape of the solder joint is selected such that the difference in thermal expansion between the braze metal and the ceramic of the probe base is matched, thereby keeping the stress in the area of the brazed joint to a minimum during the brazing process. In an embodiment, the metal base is a thin walled inner tube (eg, inner tube 1302) to minimize mechanical stress. The overlap of the inner tube with the probe base can be of simple geometry (for example, a simple cylindrical overlap) or it can have a different geometry (for example, a square overlap, conical overlap, toroidal overlap, etc.).

Альтернативные конфигурации частей пробника и материалов будут понятны из приведенного здесь раскрытия. Например, все компоненты, включая в себя вставку (например, стержень), могут быть сконструированы из материалов, формируемых в CMC материалы. Внутренний оксидный CMC материал может быть использован в комбинации с внешним неоксидным CMC материалом.Alternative configurations of probe parts and materials will be apparent from the disclosure provided herein. For example, all components, including an insert (eg, a bar), can be constructed from materials formed in CMC materials. The inner oxide CMC material can be used in combination with the outer non-oxide CMC material.

Хотя изобретение проиллюстрировано и описано здесь в связи с конкретными вариантами реализации, изобретение не предполагает ограничение показанных деталей. Фактически, могут быть выполнены различные модификации деталей в пределах объема притязаний и диапазона эквивалентов формулы изобретения и не отступая от изобретения.While the invention has been illustrated and described herein in connection with specific embodiments, the invention is not intended to be limiting to the details shown. In fact, various modifications may be made to the details within the scope of the claims and the range of equivalents of the claims and without departing from the invention.

Claims (23)

1. Температурный пробник, содержащий стержень по меньшей мере с одним каналом;1. Temperature probe containing a rod with at least one channel; провода термопары, введенные в стержень;thermocouple wires inserted into the stem; основание пробника, охватывающее конец стержня; и защитную оболочку, покрывающую, по меньшей мере, участок стержня и участок основания пробника;the base of the probe enclosing the end of the rod; and a protective shell covering at least a portion of the shaft and a portion of the base of the probe; причем защитная оболочка выполнена из керамического матричного композитного материала, сформированного из оплетенного керамического волокна, посредством нагревания до высокой температуры для образования керамической матрицы.wherein the protective shell is made of a ceramic matrix composite material formed from a braided ceramic fiber by heating to a high temperature to form a ceramic matrix. 2. Пробник по п.1, в котором термопара содержит первый провод термопары и второй провод термопары, связанный с первым проводом термопары для формирования термопары.2. The probe of claim 1, wherein the thermocouple comprises a first thermocouple wire and a second thermocouple wire coupled to the first thermocouple wire to form a thermocouple. 3. Пробник по п.2, в котором стержень содержит первый керамический матричный композитный материал, заплетенный поверх первого провода, и второй керамический матричный композитный материал, заплетенный поверх второго провода.3. The probe of claim 2, wherein the rod comprises a first ceramic matrix composite braided over the first wire and a second ceramic matrix composite braided over the second wire. 4. Пробник по п.2, в котором первый провод термопары и второй провод термопары соединены между собой сваркой.4. The probe of claim 2, wherein the first thermocouple wire and the second thermocouple wire are welded together. 5. Пробник по п.1, в котором стержень содержит вставку, включающую в себя по меньшей мере один канал, сформированный в ней.5. The probe of claim 1, wherein the rod comprises an insert including at least one channel formed therein. 6. Пробник по п.5, в котором термопара выполнена с возможностью установки через указанный по меньшей мере один канал.6. The probe of claim 5, wherein the thermocouple is mountable through said at least one channel. 7. Пробник по п.5, в котором вставка представляет собой алюмооксидный материал.7. The probe of claim 5, wherein the insert is an alumina material. 8. Пробник по п.1, в котором основание пробника включает в себя цилиндрический проход, выполненный с возможностью приема конца стержня.8. The probe of claim 1, wherein the base of the probe includes a cylindrical passage configured to receive an end of the rod. 9. Пробник по п.1, в котором термопара содержит спай термопары, который проходит через вырез, сформированный в конце защитной оболочки.9. The probe of claim 1, wherein the thermocouple comprises a thermocouple junction that extends through a notch formed at the end of the containment. 10. Пробник по п.1, в котором основание пробника включает в себя цилиндрический участок и участок в форме усеченного конуса.10. The probe of claim 1, wherein the base of the probe includes a cylindrical portion and a frusto-conical portion. 11. Пробник по п.10, в котором участок в форме усеченного конуса основания пробника выходит за конец стержня.11. The probe of claim 10, wherein the frusto-conical portion of the base of the probe extends beyond the end of the rod. 12. Пробник по п.1, дополнительно содержащий металлическое основание, присоединенное к концу пробника.12. The probe of claim 1, further comprising a metal base attached to the end of the probe. 13. Пробник по п.12, в котором металлическое основание расположено поверх концевого участка основания пробника.13. The probe of claim 12, wherein the metal base is disposed over an end portion of the probe base. 14. Пробник по п.12, дополнительно содержащий керамический матричный композитный материал,14. The probe of claim 12, further comprising a ceramic matrix composite material, - 8 037107 расположенный между металлическим основанием и концом пробника.- 8 037107 located between the metal base and the end of the probe. 15. Пробник по п.12, в котором металлическое основание включает в себя тонкостенную внутреннюю трубку и толстостенную внешнюю трубку.15. The probe of claim 12, wherein the metal base includes a thin-walled inner tube and a thick-walled outer tube. 16. Пробник по п.15, в котором тонкостенная внутренняя трубка посредством пайки твердым припоем соединена с основанием пробника.16. The probe of claim 15, wherein the thin walled inner tube is brazed to the base of the probe. 17. Способ сборки температурного пробника по п.1, включающий формирование стержня по меньшей мере с одним каналом;17. A method of assembling a temperature probe according to claim 1, comprising forming a rod with at least one channel; введение проводов термопары через указанный по меньшей мере один канал;the introduction of wires of the thermocouple through the specified at least one channel; соединение основания пробника с концом стержня так, чтобы основание пробника окружало конец стержня;connecting the base of the probe to the end of the rod so that the base of the probe surrounds the end of the rod; оплетание керамического волокна поверх основания пробника и стержня для формирования керамической оплетки и преобразование керамической оплетки в керамический матричный композитный материал для формирования защитной оболочки, покрывающей, по меньшей мере, участок стержня и участок основания пробника, причем вышеуказанный этап преобразования включает сначала инфузию оплетенного керамического волокна посредством керамического матричного прекурсора и затем обработку подвергнутого инфузии оплетенного керамического волокна при высокой температуре.braiding a ceramic fiber over the probe base and rod to form a ceramic braid, and converting the ceramic braid to a ceramic matrix composite material to form a protective sheath covering at least a portion of the rod and a portion of the probe base, the above conversion step comprising first infusing the braided ceramic fiber by ceramic matrix precursor and then processing the infused braided ceramic fiber at a high temperature. 18. Способ по п.17, дополнительно включающий пайку твердым припоем металлического основания к концу основания пробника.18. The method of claim 17, further comprising brazing the metal base to the end of the probe base. 19. Способ по п.17, в котором этап пайки твердым припоем дополнительно включает в себя нанесение керамического матричного композитного материала между металлическим основанием и основанием пробника и нагревание температурного пробника до температуры пайки твердым припоем.19. The method of claim 17, wherein the brazing step further comprises applying a ceramic matrix composite material between the metal base and the probe base and heating the temperature probe to a brazing temperature. 20. Способ по п.19, в котором этап нагревания дополнительно включает в себя нагревание температурного пробника до температуры приблизительно 1000°С в качестве температуры пайки твердым припоем.20. The method of claim 19, wherein the heating step further includes heating the temperature probe to about 1000 ° C as the brazing temperature. 21. Способ по п.18, в котором этап пайки твердым припоем дополнительно включает в себя позиционирование тонкостенной внутренней трубки металлического основания поверх участка основания пробника и нагревание внутренней трубки и основания пробника до температуры пайки твердым припоем.21. The method of claim 18, wherein the step of brazing further includes positioning the thin walled inner tube of the metal base over the base portion of the probe and heating the inner tube and base of the probe to a brazing temperature. 22. Способ по п.17, дополнительно включающий пропускание конца термопары через конец защитной оболочки.22. The method of claim 17, further comprising passing the end of the thermocouple through the end of the containment. 23. Способ по п.17, в котором этап формирования дополнительно включает в себя формирование алюмооксидной вставки в виде стержня по меньшей мере с одним каналом.23. The method of claim 17, wherein the forming step further includes forming a rod-shaped alumina insert with at least one channel.
EA201990119A 2014-03-11 2014-08-06 High temperature probe EA037107B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461951068P 2014-03-11 2014-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201990119A1 EA201990119A1 (en) 2019-05-31
EA037107B1 true EA037107B1 (en) 2021-02-08

Family

ID=66644968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990119A EA037107B1 (en) 2014-03-11 2014-08-06 High temperature probe

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA037107B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3954508A (en) * 1974-09-10 1976-05-04 Gte Laboratories Incorporated High temperature thermocouple probe
US4243402A (en) * 1978-09-13 1981-01-06 Ppg Industries, Inc. Apparatus for measuring temperatures in molten metal
US5917145A (en) * 1996-03-14 1999-06-29 Alcan International Limited Method and apparatus for measurement of temperatures of molten aluminum and aluminum alloys
EP0928958A2 (en) * 1998-01-12 1999-07-14 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Sheathed thermocouple lance for measuring temperature in molten metal bath
JP2000088667A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd Fiber-reinforced thermocouple
WO2001027579A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Texaco Development Corporation Sapphire reinforced thermocouple protection tube

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3954508A (en) * 1974-09-10 1976-05-04 Gte Laboratories Incorporated High temperature thermocouple probe
US4243402A (en) * 1978-09-13 1981-01-06 Ppg Industries, Inc. Apparatus for measuring temperatures in molten metal
US5917145A (en) * 1996-03-14 1999-06-29 Alcan International Limited Method and apparatus for measurement of temperatures of molten aluminum and aluminum alloys
EP0928958A2 (en) * 1998-01-12 1999-07-14 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Sheathed thermocouple lance for measuring temperature in molten metal bath
JP2000088667A (en) * 1998-09-16 2000-03-31 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd Fiber-reinforced thermocouple
WO2001027579A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Texaco Development Corporation Sapphire reinforced thermocouple protection tube

Also Published As

Publication number Publication date
EA201990119A1 (en) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10408683B2 (en) High temperature probe
US6190038B1 (en) Thermocouple lance with alternating molybdenum layered sheath for measuring temperature in molten metal bath
WO2010128573A1 (en) Temperature sensor and temperature sensor system
US9938838B2 (en) Composite turbine blade for high-temperature applications
JP5872582B2 (en) Temperature sensors and equipment
US20150343553A1 (en) Machine arrangement
JP3306427B2 (en) Sheath structure
CN113795711A (en) Improved temperature sensor for gas burner and assembly comprising such sensor and burner
EA037107B1 (en) High temperature probe
JP2008145244A (en) Thermocouple
JP3603614B2 (en) thermocouple
JP3603557B2 (en) Ceramic thermocouple for measuring molten metal temperature
JP3306426B2 (en) Thermocouple for measuring molten metal temperature
JPH0972789A (en) Thermocouple temperature-measuring device
JPH11201831A (en) Metal fusion temperature measuring thermocouple
JP7275443B2 (en) temperature probe
JP3550915B2 (en) Ceramic thermocouple for high temperature measurement
JP3533944B2 (en) Structure of thermocouple protection tube with destruction detection function
RU2753596C1 (en) Protective tip of thermocouple
JP3329189B2 (en) Ceramic sheath type thermocouple
EP2861953A1 (en) Machine arrangement
JPH06213731A (en) Thermocouple
WO2016186566A1 (en) Rocket engine heater assembly
JPH11201826A (en) Thermocouple for measuring temperature of molten metal
JP2002372461A (en) Thermocouple for molten metal