JPH01501817A - 燃焼計測装置用除去エア−装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 燃焼計測装置用除去エアー装置 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、放射高温計のような燃焼計測装置のレンズがら、汚れを除去するシス テムに関する。

２、従来の技術 放射高温計は、ガスタービンのような装置においテ、ソノ温度を測定するために 広く用いられている。そして、通常の放射高温計は、レンズを通して放射を測定 する。前記のレンズは通常、ハウジングを介して、タービンロータチャンバに通 ずるチューブの中に設置されている。タービンブレードの温度を正確に測定する ことは、それらが歪んだり、あるいは構造的強度を損なうような温度にまでブレ ードを加熱すること無しに、最適の推力および効率でエンジンを運転できるよう にするために必要である。

放射高温計は、研究用のタービンを開発するだめの道具として広く用いられてお り、また同時に、飛行中の軍用飛行機のエンジンの有用なコントロール／モニタ である。

この場合に必要な条件の１つに、その高温計のレンズがきれいな状態に保たれ、 粒子による汚染があってはいけないということがある。レンズに堆積した粒子は 、センサへのエネルギを減衰させ、その結果、不正確な温度を示してしまう。

レンズおよび観察用チューブを、粒子による汚染から守るために、いくつかの除 去エアーの方式が開発されつつある。

しかし、その大部分は、通常の実施形態において、たとえば高温計か観察用チュ ーブと共に上向きに設置されなければならないような場合に、ある種の制約を有 する。

重力によって、粒子がレンズの上に落ちる。いくつかの方式では、コンプレッサ から供給される粒子を含んだエアー源が、レンズの表面を通り、そのレンズの表 面をこする（ｓｃｒｕｂ　）ように利用される。最も問題となる、レンズ上への 粒子の堆積は、エアーがレンズの表面を通過するときに、除去エアーからの汚れ 成分が、レンズに接触して付着することによって生じる。

その他の例では、レンズから粒子を遠ざけようとする方向にエアーの流れを保て るようにするだめの、エアーカーテンをレンズから一定距離離して配置する。し かし、たとえば、特に放射高温計のレンズが上向きになっている場合、航空機に 搭載されたタービンの運転開始から停止までの間に、粒子はレンズ上に落下し、 累積する。

公知の光フアイバシステム用の簡単な除去エアー装置が、スミス・インダストリ ー（Ｓｍｉｔｈ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ｌｉｍ１ｔｅｄ）の英国特許第１５５ ９１８５号によって示されている。外向きのエアーの流れは、ケーブルの終端を 取巻く環状のハウジングの中に生成される。

一つの通路の中のエアーの流れは、レンズを通過した後タービンチャンバの中に 供給される。このような粒子を取除く手段は講じられていないので、エアーの中 の粒子は、レンズを通過して運ばれる。

スミス・インダストリーズ・パブリック（ＳｍｉｔｈＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ｐ ｕｂｌｉｃ　Ｌｉｍ１ｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　）の英国特許第２１３０７１７ 号は、大きな径の観察用チューブに直接開けられた高温計のレンズを取囲む管状 の通路を通ってエアーが流れるという、さらに複雑な高温計用の除去エアー装置 を示している。

そして、その装置では、レンズの上をエアーが通過する前に、そのエアーから粒 子を除去することができないか、最も良い場合でも、不十分にしか粒子を除去す ることができないし、さらに、レンズ上に堆積している粒子を除去することを難 しくするようなパターンの流れが生ずる。

米国特許第４０３７４７３号および第４１１８９８５号は同一の親出願に基づく もので、放射高温計に関するものである。その放射高温計は、プレナムチャンバ である除去用の流体を存し、センサヘッドの回りを流れる除去エアーを生じさせ るが、除去エアーから粒子を慣性分離することは含まず、エアーがセンサヘッド の端部を直接横切ることも無い。

仏画特許第７７−２８３３５号は除去エアー装置に関するものであり、それは英 国特許第１５５８１８５号において示されたものと似通った内容であり、タービ ンブレードの温度を測定する放射高温計に用いられている。

米国特許第４４３５０９３号は、レンズ装置に除去エアーを流す装置を示してお り、この特許の第３図に符号４０゜４１および４２で示され放射状の通路を通過 させている。通路を通過する除去エアーは、その少なくとも一部がレンズを通過 し、大きな径を有する観察用チューブの中に送り込まれ、そこから外へ送り出さ れる。その除去エアーでは、レンズを通過する前の、粒子の慣性分離が起こらな い。

米国特許第４３０６８３５号は、ガスタービンエンジンに用いられる光学式高温 計用のエアー除去ユニットを示しており、それは高温計のレンズよりも下流側に 隔離設置された角度付きポートまたはノズルを有し、粒子がレンズに衝突するこ とを防ぐための、いわゆるエアーカーテンを形成する。上記したような問題点は 、この装置にもある。

米国特許第３４３６９６５号も放射高温計用の除去エアー装置を示しており、こ の装置では、除去エアーの流速は、それが観察用チューブから放出されるときに 速くなるように意図されている。しかし、エアーは、レンズから離れて観察用の 孔に向かう方向にカーテンを形成するようになっている。

エアーの流速が落ちたときに発生する問題は、とくにチューブが上を向いている 場合に顕著である。

ロシャ特許第５８４１９５号は、レンズを遮蔽するタイプの高温計を示している が、本発明のような、粒子の慣性分離という特徴は有していない。

発明の概要 本発明は、その窓の放射線伝達特性に影響を及ぼす粒子による汚れから守り、こ れをきれいな状態に保つために、燃焼計測装置の窓上に流体を通過させる除去シ ステムに関する。

このことは、そのような除去に用いられる流体の供給源が、エアーあるいは流体 がレンズの上を通過するタイミングより前に、さもなければレンズに作用するで あろう粒子を除去エアーから取除くために適当に制御されることを確実にするこ とによって可能とされる。

除去エアーはまた、適当な流速を有するように制御され、これによって、レンズ から除去された粒子が懸濁状態を維持し、高温計のレンズから外方へ向って運び 去られることを確実にする。

現在のガスタービンにおいては、タービンブレードの温度の正確な測定には、高 温計（パイロメータ）が広く用いられている。そして多くの場合、高温計はター ビンブレードから離されて設置されており、タービンロータやロータチャンバに 開口したチューブまたは通路を通過する放射線を測定する。

タービンブレードは、ロータが回転するとき、観察用チューブあるいは通路の前 を通過する。観察用チューブを通して流れる正圧の流れは、レンズから粒子を取 除くばかりでなく、燃焼によって生じた粒子を懸濁したタービン燃焼ガスが、観 察用チューブの中に侵入すること、およびレンズを汚染することを防ぐように正 圧を維持する。

本発明においては、コンプレッサのエアーか汚れの除去のために用いられ、少な くとも、コンプレッサエアーの供給によって運び込まれる比較的重たい粒子は、 それがレンズ上を通過する直前に、エアーの流れの方向を急派に変化させること によって分離される。したがってこのシステムでは、粒子を懸濁したコンプレッ サエアーがレンズの上を通過することによっても、その状態を悪化させることは ない。

前記の分離は、通常、地上のエンジンが作動している最中に、周囲のエアー（コ ンプレッサで用いられる）がゴミの粒子およびその他の粒子を含んでいるときに 存在している汚れのもとを取除く。

高温計の観察用チューブは、飛行機のタービンに装着される場合のように、しば しばほぼ垂直方向に、開口が上向きになるようにされるので、観察用チューブは 小さな“井戸”を形成し、タービンが作動していないときに、重力に影響された 粒子がその中へ落下する。そのような粒子は、その後レンズの上に落下する。し たがって、エアーの正の流れが重力による堆積を防ぐと共に、観察用チューブを 垂直に対しである角度に設置することによっても効果が期待できる。

表面が粘着性を有する有機質材の粒子のような小さい粒子が、高温計のレンズの 上に堆積されると、粒子とレンズとの間の粘着力によって、該レンズにしっかり と接着される傾向がある。この発明の装置では、適度なエアーの流速がレンズを 横切り、堆積された粒子を再度懸濁させるように、エアーの流れを制御すること ができる。

粘着力には色々な要因が含まれる。たとえば、粒子がレンズに付着するかしない かは、粒子の大きさ、あるいは粒子の弾力性や反発力（エネルギ）、あるいは粒 子およびレンズの表面状態等に依存する。除去システムによって発生される観察 用チューブの中のエアーの流速もまた、粒子の粘着性に影響を与える。

粒子状の汚染源には、コンプレッサの回転によって発生されたり、あるいはコン プレッサによって送り込まれたりするような、コンプレッサが発生させる粒子ば かりでなく、大気中の粒子にも含まれることがわかっている。

機械的に磨滅されたことによる粒子、およびある種のサブミクロンの油のミスト （ｍｉｓｔ）がコンプレッサの流れ内に存在する。コンプレッサからの、粗い粒 子や大きな粒子は、一度高温計のレンズに付着したら容易には除去できないよう な溶融固体物質（たとえば、溶けたアルミ）よりなり、しだがって粗い粒子の制 御は、除去システムにおいて重要であることが分った。

本発明は、使用される除去エアーが、慣性力分離のステップを経て進み、レンズ に接触することによってレンズに溶着する、溶解固体粒子のような非常に大きい 粒子を、レンズの上を通過する直前に分離することを保証するのに役立つ。

サブミクロンの粒子を取除くことは非常に難しいが、接触によってレンズに付着 する溶融固体粒子のような、より大きな粒子あるいは粗い粒子は、最も堆積され やすく、しかもそれらは高温でも燃え書きないので、除去エアーからそのような 粒子を取除くことは、レンズをそのような堆積から守るために重要であることが 分った。

本発明のシステムにおいては、高温計のレンズを浄化し、堆積されていた粒子を 再びエアーの流れに乗せるために、そのレンズを通過するコンプレッサエアーの 流量を制御するとともに、観察用チューブの中の圧力を正に保つ簡単かつ機械的 で好都合な用意かなされているばかりではなく、除去エアーの中に含まれ、レン ズにとって最も問題となる大きな粒子を分離するために、エアーの流れる方向を 、そのエアーがレンズを通過する直前に転換させる手段を含んでいる。

図面の簡単な説明 第１図は、典型的なタービンコンプレッサの一部分の垂直断面図であり、本発明 の除去システムを適用した放射高温計の断面を示している。

第２図は、第１図に示された高温計の観察用チューブおよびレンズの垂直面の拡 大断面図である。

第３図は、第２図に示された３−３線に沿った断面図である。

第４図は、本発明の変形例の垂直拡大断面図である。

第５図は、第４図に示された５−５線に沿った断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 総括的に符号１０で表わされた放射高温計は、タービンハウジング１１と、外殻 すなわち外側の壁１３を含むガスタービンのなかに据付けられるように適合され ている。これらは共同して、コンプレッサバイパス通路１４を形成している。

そして前記通路１４は、インレットコンプレッサ（燃焼前）からの加圧されたエ アーを受け、したがって大気圧より高く、しかもケース１１の内側のタービンチ ャンバ２０の中の燃焼懸濁物の圧力よりも高い圧力のエアーによって満たされて いる。

概略的に示されているタービンブレード２２は、ロータ２２Ａに取付けられてい る。タービンブレード２２の温度は、設計上の動作温度を越えない範囲で、しか も最も効率よく運転することができる温度またはその近傍で動作することを確実 にするために、放射高温計（パイロメータ）１０で測定される。

ケース１１はポート２５を有し、そのポートは該ケース１１の中の通路２４に面 して開き、観察用チューブアツセンブリ２６を収納している。観察用チューブア ッセンブリ２６は、高温計の筒（胴）体２７を所定の位置で支えるように作られ ているので、高温計のレンズ２８は、観察用チューブアッセンブリ２６の軸の中 心に固定され、前記タービンブレード２２からの放射を、前記ポート２５を通し て受けとるように位置決めされる。

観察用チューブアッセンブリ２６は、ケース１１と外側の壁１３との間に、熱に よる膨張、圧縮に基づく運動ができるように、通路２４内にスライド可能に取付 けられる。

高温計１０の反対端には、フランジ３０があり、これは適当な方法で壁１３に取 付けられている。高温計１０には、レンズ２８を通して送られてくるタービンブ レード２２からの放射を受ける光フアイバケーブル１２が設置されている。光フ アイバケーブル１２は通常の設計のものであり、放射を放射測定手段１５まで伝 える。放射測定手段１５は、通常のように、シリコンフォトダイオードおよび光 フィルタで放射線を感知し、タービンブレードの温度を表す出力１６を発生する 。

窓あるいはレンズ２８およびチューブ３７の直径は、光フアイバケーブル１２お よび、光ファイバ１２の端部とタービンブレード＆２との間の距離から、通常の 手法によって決定される。

高温計のレンズの上への物質の付着に関連して、前に説明した問題は、レンズあ るいは放射線を通す窓が、開口（ポート）を介してタービンチャシバに面して開 いている大部分の高温計に存在する。レンズあるいは放射線を通す窓の汚れは、 高温計の能力（性能）を低下させ、その結果、受けている放射の信号を減衰させ 、温度指示値の信頼性を低下させる。

本発明の第１の実施形態を示す第１．　２．　３図においては、除去エアーを供 給するために一連の通路が設置されており、チャンバ１４からの加圧されたエア ーがレンズを横切って通り、レンズの汚れ粒子を取除くようにされている。

観察用チューブアッセンブリ２６は外部導管、あるいはチューブ３５を有し、そ れは、筒体３７（通路２４に密着している）から、該筒体３７より大きな直径を 有し、高温計を収納するスリーブ部分３８の方に向かって広がるテーバ部３６を 有する。チューブ３５は、スリーブ３Ｂの内面と、それより少し小さい第２のス リーブ４２との間の環状の通路３９を規定する。

前記スリーブ４２は観察用チューブアッセンブリ２６と同軸であり、高温計の筒 体２７の環状の表面４３に密着している。スリーブ４２は所定位置に固定され、 除去エアーの流れを制御し、かつ方向を規定するための流れ制御スリーブを形成 している。

高温計のレンズ２８は一般的な設計であり、スリーブ４２の内側に緊密に固定さ れている。スリーブ４２と同軸である、観察用チューブアッセンブリ２６を含む 高温計１０の構造は、堅牢であり、かつ除去エアーの流れに対して耐震動性を有 する通路を形成する。

第３図に示されるように、通路３９は環状の通路である。

多数のエアー導入孔５０が、チューブ３５のスリーブ３８に設けられている。こ れらの孔５０は、チャンバ１４内の加圧された圧縮エアーを通路３９に送出すた めに周囲に分散して設けられている。

第２図に示されるように、孔５０は軸５５を有し、これは通路３９に送出される エアーの方向変換および騒乱（乱流）を最少にするように、観察用チューブアτ ノセンブリ２６の長さ方向軸５４に関して設定されている。孔５０から送込まれ る圧縮エアーの中の微粒子は、スリーブ４２の外表面に衝突することが分、る。

これらの微粒子の中のいくらかは、スリーブ４２の外表面からそらされ、通路３ ９に沿って流れる除去エアーによって運ばれる。

表面が粘着性を有する有機材質の微粒子のような、その他の小さな粒子はスリー ブ４２の外表面に付着するであろう。

スリーブ４２の外表面に付着した粒子は互いに付着し合って大きな塊に成長し、 後に除去エアーによってむしり取られ、通路３９に沿って、該除去エアーによっ て運び去られる。

孔５０におけるコンプレッサの圧力は、タービンチャンバ２０における圧力より も大きい。したがって、通路３９においては、矢印５２で示されるように、縦軸 ５４に平行したエアーの流れが生じる。

流れ制御スリーブ４２には、その壁を貫通する多数の孔５７（第２図参照）があ り、それらはレンズ２８の表面２８Ａに対して互いに交差している。孔５７は大 きく、通路３９内のエアーを、スリーブ４２の内側の通路４２Ａに送り出し、ボ ート２５にエアーを送出すための通路を形成するチューブ２６の内側へ吹き出す 。

孔５７を通って、スリーブ４２の内側の通路４２Ａに送り込まれたエアーの、矢 印６２で示されるような、流れの急激エアーの流れの中に含まれている、例えば 数ミクロンより大きな、これらの重たい粒子は、流れがスリーブ４２の内側の通 路４２Ａに送り出される前にエアーの流れから分離される。

孔５７を通るエアーの流れはレンズ２８を通過し、特にレンズの表面２８Ａを横 切る。レンズ２８を通過する、例えば数ミクロン以下の小さな粒子は、エアーの 流れの中に浮遊したままに止まり、実際上レンズに付着することは無い。前記の 小さな粒子は、除去エアーがレンズの表面２８Ａに形成する境界層２８Ｂに侵入 するほどの十分な運動量を持っていない。

スリーブ４２の外表面は、第１図に示されるように、長手方向に対して円柱状で あってもよい。しかし、粒子の慣性分離および孔５７を通るエアーの流れは、第 ２図示されるような（特定の形状に）整形された環状の突起５７Ａをスリーブ４ ２の外表面に形成することによって強められる。任意の形状の突起５７Ａは翼の 形をしており、これによって孔５７を通る大量のエアーを生じさせるのに必要な 所望の反発力を、除去エアーの流れに与える。

孔５７からのエアーの流れの鋭い方向転換によって惹起される慣性分離の結果、 大きな粒子（溶けた金属粒子や、はこり等のような）が分離されるので、矢印６ ２で示されるようなエアーの流れがレンズ２８（あるいは放射線窓）の表面２８ Ａを横切るとき、比較的きれいなエアーによってレンズ表面２８Ａをこすって清 潔にする傾向がある。このレンズを横切るエアーは、レンズ上に付着していた粒 子を再びその中に浮遊させる傾向にもある。

実際の流れは、スリーブ４２の内部チャンバ４２Ａの中の粒子を動かし続け、そ の粒子を、内部の通路を通して、軸５４に沿ってボート２５の方向へ運ぶであろ う。スリーブ４２は、レンズ２８からボート２５へのエアー流れのための導管の 一部を形成する。

穴５０から穴５７への流れの制御は、移行部分３６の内表面とスリーブ４２の外 側端６６との間に形成され、概略的に符号６５で示されている、環状の流れ制御 オリフィスを設けることによって達成される。環状の制御／制限用オリフィス６ ５は、矢印６９で示したような、通路３９からスリーブ４２の端面６６を通って 移行部３６に至る小さな流れを生じさせる。前記流れは、前記移行部３６におい て、矢印６２で示されたスリーブ４２の内部通路４２Ａからの流れに合流する。

制御用オリフィス６５の大きさは、スリーブ４２の端部上に取外し可能な止め金 を設置し、その後チユーブアッセンブリ２６を高温計の筒部２７に沿って後方へ 、移行部（テーバ部）３６が止め金に接触するまで移動することによって、所望 の寸法に設定される。それから、チューブアッセンブリ２６は高温計筒部２７に 溶接され、その後止め金は取除かれる。

全流量は、筒部３７の内部を通り、ポート２５を通してタービンチャンバの中に 送り出される。

流量制御用オリフィスを通った少量の流れは、穴５７から注入されて通路３９に 抜ける空気がその方向を変化する際の慣性作用によって分離された粒子を運ぶで あろう。

これらの粒子は通路３９の終端の狭い部分（空気の流速が速い部分）を通り、同 様に断面を縮小して流速の速いエアー流を形成している移行部３６へ運ばれる。

粒子は運び出され、レンズ２８から取除かれる。

粒子除去エアーの流速が移行部３６で増加されるので、さもなければタービンチ ャンバ２０からチューブアッセンブリ２６へ、燃焼による懸濁粒子を引込むよう な、移行部３６および筒部３７内の逆流を最少にする。移行部３６は、空気力学 的なノズルを形成し、それは逆流と筒部３７における燃焼粒子による汚れを最少 にする。

コンプレッサのエアーの中に含まれる、融解した金属粒子および油ミスト（ｃｎ ｉｓｔ）のような微粒子による汚れは、エアーの流れがレンズに到達する前に分 離される。慣性分離によって、レンズはきれいに保たれ、使用時には、適度に汚 れが除去される。

ポート２５からタービンチャンバ２０への粒子除去エアーの流れは、タービンチ ャンバ２０の中の燃焼ガスおよび粒子をポート２５から外部に出す。これによっ て、燃焼によって生じる粒子によるレンズ表面２８Ａの汚染を最少にする。

高温計１０を通過する粒子除去エアーの流れは、また高温計１０を冷却し、ケー ス１１の周囲の高温環境での高温計の用途を広げる。

同様にエアーの方向転換による慣性分離を用いた、この発明の変形あるいは第２ の実施例を第４図および第５図に示す。

第４図に示されるように、タービンハウジング７５はロータチャンバ７７に通ず るポート７６を有する。観察用チューブアッセンブリ７８は、ポート７６に開い ている通路７９の中に設けられている。図に概略的に示されたように、この実施 例においては、ナツト８０は、観察用チューブアッセンブリ７８をタービンハウ ジング７５内の所定位置に固定するために用いられている。観察用チューブアッ センブリ７８は、前述したように、標準的な放射高温計８２を所定位置に搭載で きるようにされている。

放射高温計８２は、その終端に、ポート７６の正面を横切るタービンプレイド（ 図示せず）からの放射（輻射）を受けるためのレンズ８３を有する。

放射高温計システムはまた放射線センサ１３０を有し、該センサ１３０は、軸９ ３に沿って高温計に入射し、レンズ８３を透過する放射を受けるように配置され ている。放射センサ１３０は一般的な設計であり、フォトダイオードおよび光学 フィルタを存する。導線１３２はセンサ１３０から、チャンバ７７の温度を示す 出力１３６の値を計算するプロセッサ１３４へ信号を伝える。

この発明の実施例において、チューブあるいは筒体８５を有する観察用チューブ アッセンブリは、導管あるいは筒体８５の内部に設けられ、流れ制御用ガイドス リーブアッセンブリ８７の回りに形成された第１の内部環状通路８６を有する。

通路８６は、これより直径が小さく、チャンバ７７に開口している通路９２に連 接されており、スリーブの軸９３は通路７９の軸に対して平行である。

流れ制御用ガイドスリーブアッセンブリ８７は、外側のチューブ９４を有し、こ れは高温計アッセンブリ８２を軸９３の中心に固定するために、該高温計アッセ ンブリ８２の端部９５を収納している。

チューブ９４は、第５図に示される固定用／１ブ９６によって形成され、チュー ブ８５の通路８６の内側に密着している。

しかし、ハブ９４の外表面は、符号９９で示した弦平面（ｃｈｏｒｄａｌ　ｐｌ ａｎｅｓ）で切欠かれ、出口通路９２の方向へ向つて通路８６の内側に沿った軸 方向の流出通路１００を形成している。

第５図に示されるように、そのような通路１００は４か所に存在する。ハブ部分 ９６の外表面は、チューブ９４を所定の位置に配置し位置決めするのに用いられ る。

さらに、第５図に示されるように、ハブ部分９６の内表面には、軸方向に広がる 複数のスロットあるいは通路１０４が形成される。ハブ部分９６の内表面は、シ リンダ状でもう一つの流れ制御用排気チューブ１０７を収納して支える。このチ ューブ１０７は軸９３に対して一直線で同軸である。

該流れ制御チューブ１０７は、レンズ８３の外表面８３Ａから下流側に僅か隔離 された入口端１０８を有している。

該流れ制御はチューブ１０７は内部排気通路を有し、その外側端は傾斜した外部 流れ制御面１１０を有する。チューブ１０７によって規定される通路の残り部分 の直径よりも小さい直径の排気ポート１１１が該流れ制御チューブ１０７の外部 端に設けられる。

流れ制御面１１０は、筒部８５のチャンバ１２１の外側端に形成される、環状の 、内部に向って突出した肩部分１１５と共働する。該肩部分１１５の内側エツジ および面１１０は、環状の出口流れ制御オリフィス１１６を形成する。

前記円筒８５は、その外端に、側面に面した入口穴１１８を有し、該通路１１８ は、タービンのコンプレッサ・バイパス・チャンバに向って開いているので、矢 印１１９で示されるように、加圧されたエアーが通路８６に流入することができ る。穴１１８を有する前記コンプレッサ・バイパス・チャンバ内の圧力は、チャ ンバ７７の圧力よりも高いために、矢印１２０で示すように、エアーは通路８６ に沿って流れる。

このエアーは、ハブ９６に沿って通路１００　（第５図参照）を通り、内部チャ ンバ１２１に流入する。チャンバ１２１は、流れ制御チューブ１０７と筒体８５ の間に形成される。環状の出口流れ制御オリフィス１１６は、該チャンバ１２１ から外部通路９２へ向う空気の流れを制限しようとする。このため、通路８６か ら、通路１００を通って流れる空気は、軸方向の通路１０４を通り周囲の穴１０ ９を規定する終端（エツジ）１０８方向への流れを生み、さらにレンズ表面８３ Ａに向って流れる。

矢印１２２は、通路１００から通路１０４へ除去エアーが流れる際に必要とされ る１８０度方向転換を表している。この流れは、穴１０９を経てチューブ１０７ のエツジ１０８を通過し、レンズ表面８３Ａを通過する流れになり、その後矢印 １２３で示されるチューブ１０７の中心を通って流出する。

矢印１２２は、流れの制御によって生じる非常に鋭い流れ方向の反転を示してい る。この方向転換は、比較的大きな粒子の慣性分離を引起こし、チャンバ１２１ の内部にある比較的大きな粒子は傾斜面１１５を通過し、第２の流れによって、 矢印１２５で示されるようにオリフィス１１６を通って通路９２へ運び出される 。第２の流れは、通路９２に入るときにも、突然その流れを変えることは無い。

レンズ８５Ａをこすって清浄化した除去エアーは、穴１１１から排出され、オリ フィス１１６からの流れと一緒になる。残っている浮遊粒子は、エアーの流れと 共にチャンバ７７の中へ流れ込む。レンズ表面８３Ａは、慣性分離を受けたエア ーによって浄化され、除去エアーによって運ばれた粒子は取除かれる。

この発明の２つの実施例において、コンプレッサエアーの流れからの粒子の慣性 分離は、少なくとも約９０度以上のエアーの急激な方向転換によって達成され、 高温計のレンズあるいは窓を横切るエアーの通路の直前で、比較的大きな粒子を 分離する。これは、除去エアーによってもたらされる汚染の可能性を最少限に抑 え、高温計のレンズが粒子による汚れから解放されることを保証する。

ここに開示された高温計は、タービンブレードの温度測定の信頼性を高めること ができ、したがって、タービンブレードの温度が選択された設計温度に達するよ うな高出力で、タービンエンジンを運転することができるようになる。

ここでは、本発明を高温計（パイロメータ）に適用した場合について図示し、説 明したが、燃焼浮遊物のような粒子が存在して汚れ品い雰囲気中で放射熱を測定 する、その他の燃焼測定装置にも適用できることは、当業者にとっては明らかで あろう。

上記した除去エアーシステムは、たとえば、タービンエンジンあるいはアフター バーナの中の焔の存在を光学的に検知するライトオフ（ｌｉｇｈｔ−ｏｆＴ　） 検知器としても使用できる。

さらに、上記した除去エアーシステムは、たとえばタービンロータの先端とター ビンハウジングとの間のクリアランスや、ロータの回転速度を光学的に測定する システムにも使用できる。本発明は、発電所の煙突やジーゼルエンジンの排気ガ スの放射熱伝達測定装置にも使用できる。

国際調査報告 Ｉｎ＋＋＋＠ａ＋＋ｏｎａ−＾ｆｉ炉−ｅｍｌｌｌＩＩＮ＠、Ｄｒ１−／１１Ｃ Ｑ７／ｎ八つｎ１

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）パラメータによって表される放射の温度を汚染浮遊物のある場所で測定し 、パラメータを示す値を出力する装置であって、粒子をその中に含む圧縮された 流体の供給を受ける前記装置において、 装置に取付けられ、放射を受けるためにパラメータ源に向いて開口しているポー ト手段と、 前記ポート手段と接続され、受けた放射を感知して出力を発生する測定手段と、 ポート手段と測定手段との間に配置され、それを通して、放射を伝達し、前記測 定手段を汚染から保護し、さらに前記浮遊物にさらされるレンズ面を有するレン ズ手段と、内部において、流体の第１の部分から、放射の伝達に影響を及ぼす可 能性のある粒子の大部分を慣性分離することによって、レンズ手段による放射の 伝達を維持すると共に、流体の前記第１の部分の流れをレンズの表面に向け、そ のレンズの表面の粒子を取除くように装置内に取付けられた除去手段とを具備し た測定装置。
2. （２）除去手段は、レンズの表面に向って流れる第１の部分から粒子を慣性分離 するのに十分な転向角度だけ、流体の第１の部分を転向させるように流体源に結 合された流れ転向手段を含む請求範囲第１項に記載された装置。
3. （３）除去手段は、さらにポートに面した流体用通路を規定すると共に、ポート とレンズとの間の選択された距離にわたって延びる手段を含む請求範囲第２項に 記載された装置。
4. （４）除去手段はさらに、流れを転向させる手段と通路との間に配置され、流体 の第２の部分の流れを制御するオリフィス手段を含む請求範囲第３項に記載され た装置。
5. （５）流れを変換する手段は、その上に流体の第１の部分を転向させる翼のよう な表面部を含む請求範囲第２項に記載された装置。
6. （６）転向角度は少なくとも９０度である請求範囲第２項に記載された装置。
7. （７）転向角度は約１８０度である請求範囲第２項に記載された装置。
8. （８）装置は放射高温計であり、パラメータは温度である請求範囲第２項に記載 された装置。
9. （９）圧縮された流体はエアーである請求範囲第２項に記載された装置。
10. （１０）圧縮された流体源の圧力は、ポートにおける汚染エアーの圧力より大き く、その結果、装置の一部分を通過する圧縮流体の流れを発生させる請求範囲第 ９項に記載された装置。
11. （１１）窓手段とポート手段との間の領域において、通路は、ポート手段に向う 方向でその断面積を減少し、通路における汚染浮遊物の逆流を低減させている請 求範囲第３項に記載された装置。
12. （１２）レンズ付きのハウジングを有するタイプの装置であり、前記レンズは、 各部の温度を検知するために、汚染懸濁物の方向に面している装置であって、 前記レンズを越えて、測定する部分の方向に伸びている第１のチューブと、 実質上は前記第１のチューブと同軸であり、第１のチューブの内部にあり、第１ のチューブよりも短い第２のチューブとよりなり、 第２のチューブの内側および第１のチューブの一部が第１の通路を形成し、第２ のチューブの外表面と第１のチューブの内表面との間の空間は第２の通路を形成 し、前記第２のチューブはさらに、前記レンズに隣接した前記第２の通路から前 記第１の通路へ通ずる流体の入口手段を有する流体の流れ制御を発生し、流体の 流れる方向を第２の通路から前記第１の通路へ転換させ、前記流れが前記レンズ を通過するようにし、これによって粒子がレンズの表面から取除かれ、さらに、 前記第２の通路から前記第１の通路へ通ずる第２の制限された出口オリフィスを 、前記ソースに向かって前記レンズから下流側に隔離して規定し、前記第２の制 限された流体出口は、前記第２の通路からの流体の流れを制御し、その結果、第 ２の通路の中の流れの大部分は、前記流体入口手段を通してレンズを通過し、一 方、流れの第２の部分は制限された出口を通過するように改良された測定装置。
13. （１３）第１のチューブおよび第２のチューブより短く、かつ第１および第２の チューブの間にあって、第２の通路を第３の通路と第４の通路とに分ける第３の チューブを有し、第３のチューブはレンズに隣接した第１の通路の端部に位置し 、第４の通路は第２のチューブに隣接して第１の通路に対して開いており、第３ の通路の中で、第３のチューブの終端の回りの第３の通路の一部分から生み出さ れる流体が、第１の通路に入る前に、流体の流れの方向を実質上１８０度転向さ せる請求範囲第１２項に示された装置。
14. （１４）センサの端部を備えたハウジングを有するタイプの装置であり、放射を 伝達するための面を有し、前記端部は、温度が測定されようとしている部材に向 って面している装置であって、 前記装置のセンサ端部を取囲み、エアーを流す第１の通路を規定し、放射を伝達 するための面を越えて、その温度が測定されようとしている前記部材の方へ伸び る軸を有しているチューブと、 第１の通路と並んでいて、前記チューブの一部の中にあり、第２の通路を定義す る第２の手段とを有し、前記第２の手段はチューブと共同して、前記第２の手段 を囲んでいる第３の流れの通路を規定し、第２の通路は、第１の通路に対して開 き、放射源から放射伝達面への放射通路を与えるようにされ、 さらに前記第２の手段は、前記放射伝達面に隣接する第２の通路への流体入口手 段を含む、流体の流れ制御を行なう部分を含み、 流体入口手段は前記第３の通路から第２の通路へ流体の流れを転換させ、これに よって、粒子をエアーの流れから慣性分離させるようにし、 入口手段からの流れは、その流れが第２の通路に流れ込むにつれて、前記放射伝 達面を横切って流れ、前記第２の手段は、前記放射伝達面から離れた、第３の通 路から第１の通路への第２の制限された出口を規定し、かつ前記第３の通路から の流体の流れを制御し、その結果、第３の通路の中の流れの大部分は流体入口手 段を通り、そして放射伝達面を横切り、それによって粒子が放射伝達面から取除 かれるが、第３の通路の中の前記流れの第２の部分は、第２の制限された出口を 通過するようにされた装置。
15. （１５）流体入口手段は、第３の通路に対して開いた第４の通路を有し、その結 果、第３の通路から第２の通路への流体の流れは、１８０度だけ、その方向を転 向する請求範囲第１４項に示された装置。
16. （１６）流れを転向させる手段は、流体の第１の部分をレンズの表面に流してレ ンズの表面に流体の境界層を形成し、前記境界層は、レンズ表面に粒子が堆積さ れることを防止する請求範囲第１４項に示された装置。