JPH0875557A - 高温検出子 - Google Patents
高温検出子Info
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- JPH0875557A JPH0875557A JP7220698A JP22069895A JPH0875557A JP H0875557 A JPH0875557 A JP H0875557A JP 7220698 A JP7220698 A JP 7220698A JP 22069895 A JP22069895 A JP 22069895A JP H0875557 A JPH0875557 A JP H0875557A
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- tube
- high temperature
- temperature detector
- probe tube
- thermocouple
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 高温検出子１０が、金属的なプローブチ
ューブ１１と熱電対３１，３２とを備えており、プロー
ブチューブがその軸線の方向で延びる内孔１２，１３と
下端に位置する測定室とを備えており、測定室が狭搾部
１６ａ，１６ｂにより内孔から仕切られていてプローブ
チューブの周囲に連通しており、熱電対が内孔内で絶縁
されて下向きに狭搾部を通して測定室内に案内されてお
り、測定室が、プローブチューブ軸線の方向に対して直
角に向けられていてプローブチューブをその内径Ｗで貫
通した、被測定熱ガスのための通流通路１５として形成
されており、かつ熱電対の結合点４７が通流通路１５内
に位置している。 【効果】 高い精度と長時間安定性と高い耐用寿命とを
有し、特にガスタービンの熱ガス流内で１２００℃の温
度まで冷却なしに使用可能であるような高温検出子が形
成される。
ューブ１１と熱電対３１，３２とを備えており、プロー
ブチューブがその軸線の方向で延びる内孔１２，１３と
下端に位置する測定室とを備えており、測定室が狭搾部
１６ａ，１６ｂにより内孔から仕切られていてプローブ
チューブの周囲に連通しており、熱電対が内孔内で絶縁
されて下向きに狭搾部を通して測定室内に案内されてお
り、測定室が、プローブチューブ軸線の方向に対して直
角に向けられていてプローブチューブをその内径Ｗで貫
通した、被測定熱ガスのための通流通路１５として形成
されており、かつ熱電対の結合点４７が通流通路１５内
に位置している。 【効果】 高い精度と長時間安定性と高い耐用寿命とを
有し、特にガスタービンの熱ガス流内で１２００℃の温
度まで冷却なしに使用可能であるような高温検出子が形
成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は特にガスタービンの
熱ガス流内に１２００℃までの温度で使用される高温検
出子であって、金属製のプローブチューブと少なくとも
１つの熱電対とを備えており、プローブチューブが、そ
のチューブ軸線の方向に延びている内孔と、下端に位置
する定室とを備えており、この測定室が、狭搾部により
内孔から仕切られていてプローブチューブの周囲に連通
しており、少なくとも１つの熱電対が内孔内で絶縁され
て下向きに狭搾部を通して測定室内へ案内されている形
式のものに関する。この種の高温検出子は例えばＤＥ−
ＯＳ−第２４１３９０９号特許明細書により公知であ
る。
熱ガス流内に１２００℃までの温度で使用される高温検
出子であって、金属製のプローブチューブと少なくとも
１つの熱電対とを備えており、プローブチューブが、そ
のチューブ軸線の方向に延びている内孔と、下端に位置
する定室とを備えており、この測定室が、狭搾部により
内孔から仕切られていてプローブチューブの周囲に連通
しており、少なくとも１つの熱電対が内孔内で絶縁され
て下向きに狭搾部を通して測定室内へ案内されている形
式のものに関する。この種の高温検出子は例えばＤＥ−
ＯＳ−第２４１３９０９号特許明細書により公知であ
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの運転時には、数１００℃
ないし１２００℃になることのある熱い燃焼ガスの温度
を測定することが多くの場合必要である。この目的のた
めに、すでに高温検出子が提案されており、この高温検
出子はタービンの熱ガスケーシングに設けられた適当な
開口内に挿入されることができ、かつプローブチューブ
を備えており、このプローブチューブが下端に測定エレ
メントを備えていて熱ガス流内に突入される。
ないし１２００℃になることのある熱い燃焼ガスの温度
を測定することが多くの場合必要である。この目的のた
めに、すでに高温検出子が提案されており、この高温検
出子はタービンの熱ガスケーシングに設けられた適当な
開口内に挿入されることができ、かつプローブチューブ
を備えており、このプローブチューブが下端に測定エレ
メントを備えていて熱ガス流内に突入される。
【０００３】ＵＳ−Ａ−第５，１８０，２２７号特許明
細書によれば、光学的に作動する高温検出子が公知であ
り、これによれば、サファイヤから成る光学的なセンサ
エレメントがプローブチューブの下端に形成された測定
室内に配置されている。この測定室はセンサエレメント
の下方に設けられた流入開口と、センサエレメントの高
さのところに設けられた流出開口とを介して、測定室を
囲む周囲の熱ガス室に連通している。熱ガス流から流入
開口を通して流入したガスは測定室の配置に基づき測定
室内で制動されて極めてわずかな速度でセンサエレメン
トを囲繞して流れ、しかる後に流出開口を通して再び流
出する。それゆえ、この測定室は「よどみ室」とも呼ば
れている。この検出子は１３００℃の温度まで使用可能
であり、プローブチューブの上部で空気又はその他の気
体により冷却される。この空気又は気体は検出子フラン
ジのところから供給され、センサエレメントを検出子の
上部から隔離している熱的なシールドのすぐ上方で再び
排出される。
細書によれば、光学的に作動する高温検出子が公知であ
り、これによれば、サファイヤから成る光学的なセンサ
エレメントがプローブチューブの下端に形成された測定
室内に配置されている。この測定室はセンサエレメント
の下方に設けられた流入開口と、センサエレメントの高
さのところに設けられた流出開口とを介して、測定室を
囲む周囲の熱ガス室に連通している。熱ガス流から流入
開口を通して流入したガスは測定室の配置に基づき測定
室内で制動されて極めてわずかな速度でセンサエレメン
トを囲繞して流れ、しかる後に流出開口を通して再び流
出する。それゆえ、この測定室は「よどみ室」とも呼ば
れている。この検出子は１３００℃の温度まで使用可能
であり、プローブチューブの上部で空気又はその他の気
体により冷却される。この空気又は気体は検出子フラン
ジのところから供給され、センサエレメントを検出子の
上部から隔離している熱的なシールドのすぐ上方で再び
排出される。
【０００４】最初に挙げた特許明細書によればさらに、
ガスタービン式航空機エンジンで８００℃までの温度で
使用される高温検出子が公知であり、この検出子は温度
センサとして熱電対を備えている。熱電対はミネラル絶
縁された金属被覆ケーブル内でプローブチューブ内を下
向きに、シール作用を有する狭搾部を介して測定室内へ
案内されており、熱電対の両方の線材の間の結合点は測
定室のほぼ中央に位置している。この場合でも、被測定
熱ガスとの接触のために、結合点の下方には流入開口
が、結合点の上方には流出開口が設けられ、この流入開
口と流出開口とが、測定室とこれを囲んでいる熱ガス室
とを連通せしめている。この場合でも、開口の配置及び
構成に基づき熱ガスが測定室内でよどむ。
ガスタービン式航空機エンジンで８００℃までの温度で
使用される高温検出子が公知であり、この検出子は温度
センサとして熱電対を備えている。熱電対はミネラル絶
縁された金属被覆ケーブル内でプローブチューブ内を下
向きに、シール作用を有する狭搾部を介して測定室内へ
案内されており、熱電対の両方の線材の間の結合点は測
定室のほぼ中央に位置している。この場合でも、被測定
熱ガスとの接触のために、結合点の下方には流入開口
が、結合点の上方には流出開口が設けられ、この流入開
口と流出開口とが、測定室とこれを囲んでいる熱ガス室
とを連通せしめている。この場合でも、開口の配置及び
構成に基づき熱ガスが測定室内でよどむ。
【０００５】これらの公知検出子では、被測定熱ガスが
流れ速度に関連して著しく制動され、ほぼ静止した状態
でそれぞれのセンサエレメントに接触させられる。これ
により、ガスとセンサエレメントとの間の熱伝達が低下
し、このことは、増大された時定数内で、かつ実際の温
度と測定された温度との間の増大した偏差において顕著
に現れる。
流れ速度に関連して著しく制動され、ほぼ静止した状態
でそれぞれのセンサエレメントに接触させられる。これ
により、ガスとセンサエレメントとの間の熱伝達が低下
し、このことは、増大された時定数内で、かつ実際の温
度と測定された温度との間の増大した偏差において顕著
に現れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は冒頭に
記載した形式の高温検出子をさらに改良して、ガスとセ
ンサエレメントとの間の熱伝達、ひいては検出子の特性
を著しく改善することにある。
記載した形式の高温検出子をさらに改良して、ガスとセ
ンサエレメントとの間の熱伝達、ひいては検出子の特性
を著しく改善することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の構成によれば、請求項１の記載のように、測定室が
プローブチューブ軸線の方向に対して直角に向いていて
プローブチューブをその内径で貫通した、被測定熱ガス
のための通流通路として形成されており、かつ、少なく
とも１つの熱電対の結合点が通流通路内に位置してい
る。
明の構成によれば、請求項１の記載のように、測定室が
プローブチューブ軸線の方向に対して直角に向いていて
プローブチューブをその内径で貫通した、被測定熱ガス
のための通流通路として形成されており、かつ、少なく
とも１つの熱電対の結合点が通流通路内に位置してい
る。
【０００８】測定室が通流通路として特別に形成され、
これにより熱ガスがほとんど妨げなしに通流してセンサ
エレメントを囲繞して流れることができるので、ガスと
センサエレメントとの間の最適な熱伝達が得られ、これ
により、プローブチューブを介した熱伝導のような不都
合な副影響が軽減される。
これにより熱ガスがほとんど妨げなしに通流してセンサ
エレメントを囲繞して流れることができるので、ガスと
センサエレメントとの間の最適な熱伝達が得られ、これ
により、プローブチューブを介した熱伝導のような不都
合な副影響が軽減される。
【０００９】本発明の別の有利な構成によれば、通流通
路が側方でプローブチューブの壁により制限されてお
り、この壁が放射保護シールドを形成している。
路が側方でプローブチューブの壁により制限されてお
り、この壁が放射保護シールドを形成している。
【００１０】これにより、測定結果への周囲の不都合な
影響が著しく軽減される。
影響が著しく軽減される。
【００１１】本発明のさらに別の有利な構成では、プロ
ーブチューブの内孔内の少なくとも１つの熱電対が、適
当な貫通孔を備えた第１のＡｌ2Ｏ3セラミック管内で下
方へ案内されており、熱電対の結合点が第１のセラミッ
ク管の下端に位置しており、かつ、第１のセラミック管
が狭搾部を貫通して通流通路内へ突入している。これに
より、測定機構の長時間安定性が著しく改善される。
ーブチューブの内孔内の少なくとも１つの熱電対が、適
当な貫通孔を備えた第１のＡｌ2Ｏ3セラミック管内で下
方へ案内されており、熱電対の結合点が第１のセラミッ
ク管の下端に位置しており、かつ、第１のセラミック管
が狭搾部を貫通して通流通路内へ突入している。これに
より、測定機構の長時間安定性が著しく改善される。
【００１２】本発明のさらに別の構成によれば、少なく
とも１つの熱電対がＰｔＲｈ熱電対から成っており、か
つ、高温検出子の挿入状態で少なくとも１つの熱電対
の、狭搾部の上方に位置する部分を酸素の流れで囲繞す
る手段が設けられており、かつ、第１のセラミック管及
び少なくとも１つの熱電対の、少なくとも熱ガス流によ
り擦過される部分が、ＰｔＲｈ被覆により囲われてい
る。これにより、長時間安定性がさらに一段と向上す
る。
とも１つの熱電対がＰｔＲｈ熱電対から成っており、か
つ、高温検出子の挿入状態で少なくとも１つの熱電対
の、狭搾部の上方に位置する部分を酸素の流れで囲繞す
る手段が設けられており、かつ、第１のセラミック管及
び少なくとも１つの熱電対の、少なくとも熱ガス流によ
り擦過される部分が、ＰｔＲｈ被覆により囲われてい
る。これにより、長時間安定性がさらに一段と向上す
る。
【００１３】本発明のさらに別の有利な構成では、プロ
ーブチューブが、酸素分散強化（ＯＤＳ）された、クロ
ムとアルミニゥムの含有量の多い鉄をベースとする超合
金から成っている。この種の合金は例えばＰＭ高温金属
ＧｍｂＨ（会社）からＰＭ２０００の記号（材料番号第
１．４７６８）で入手することができる。この種のプロ
ーブチューブによれば、合金のクリープが高いことによ
り、かつ耐酸化強度及び耐腐食強度が極めて良好である
ことにより、１２００℃までの温度で検出子自体の高い
耐用寿命が得られる。
ーブチューブが、酸素分散強化（ＯＤＳ）された、クロ
ムとアルミニゥムの含有量の多い鉄をベースとする超合
金から成っている。この種の合金は例えばＰＭ高温金属
ＧｍｂＨ（会社）からＰＭ２０００の記号（材料番号第
１．４７６８）で入手することができる。この種のプロ
ーブチューブによれば、合金のクリープが高いことによ
り、かつ耐酸化強度及び耐腐食強度が極めて良好である
ことにより、１２００℃までの温度で検出子自体の高い
耐用寿命が得られる。
【００１４】本発明のその他の構成は関連する請求項に
記載されている。
記載されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に図示の実施例に基づいて本発
明を詳しく説明するが、その説明に先立ってまず、本発
明にかかわる高温検出子を装備したごく一般的なタービ
ンでの作業条件を概略的に記載すれば次の通りである。
明を詳しく説明するが、その説明に先立ってまず、本発
明にかかわる高温検出子を装備したごく一般的なタービ
ンでの作業条件を概略的に記載すれば次の通りである。
【００１６】壁温・・・９００℃、 ガス温度・・・１２００℃まで、 ガス圧力・・・２０バール、 ガス速度・・・１５０ｍ／ｓ（最大２００ｍ／ｓ） 酸素成分・・・１５％（最小１０％）。
【００１７】この他さらに振動及びその他の機械的な負
荷が加えられることになるこの極端な作業条件と、同時
に高い長時間安定性及び耐用寿命でガス温度の精密な測
定を可能ならしめるためには、高温検出子の本発明に基
づく特別な構成が必要であり、この構成をまず図１及び
図２において説明する。
荷が加えられることになるこの極端な作業条件と、同時
に高い長時間安定性及び耐用寿命でガス温度の精密な測
定を可能ならしめるためには、高温検出子の本発明に基
づく特別な構成が必要であり、この構成をまず図１及び
図２において説明する。
【００１８】図１には本発明の第１実施例に基づく高温
検出子の構造が縦断面して示されている。高温検出子１
０は主として（円筒状）のプローブチューブ１１を有し
ており、このプローブチューブはその外径の大きなチュ
ーブ上部１１ａと、外径の小さなチューブ下部１１ｂと
に区分されている。プローブチューブ１１は、チューブ
上部１１ａとチューブ下部１１ｂとの間の移行部のすぐ
上方に、外側の環状溝１８を備えており、この環状溝は
シールリング２８を受容することができる。プローブチ
ューブ１１は環状溝１８の領域内でフランジ２７内に保
持されており、このフランジ２７によりプローブチュー
ブ１１をガスタービンの熱ガスケーシングに解離可能に
固定することができる。
検出子の構造が縦断面して示されている。高温検出子１
０は主として（円筒状）のプローブチューブ１１を有し
ており、このプローブチューブはその外径の大きなチュ
ーブ上部１１ａと、外径の小さなチューブ下部１１ｂと
に区分されている。プローブチューブ１１は、チューブ
上部１１ａとチューブ下部１１ｂとの間の移行部のすぐ
上方に、外側の環状溝１８を備えており、この環状溝は
シールリング２８を受容することができる。プローブチ
ューブ１１は環状溝１８の領域内でフランジ２７内に保
持されており、このフランジ２７によりプローブチュー
ブ１１をガスタービンの熱ガスケーシングに解離可能に
固定することができる。
【００１９】プローブチューブ軸線に対して同軸的に、
プローブチューブ１１内には上端を起点とする第１の内
孔１２が延びており、この内孔１２はさらに下方で内径
を減少させながら第２の内孔１３へ移行している。この
第２の内孔１３はプローブチューブ１１の下端のところ
で、互いに前後して位置する２つの通流通路１４，１５
へ移行しており、これらの通流通路は、プローブチュー
ブ軸線に対して直角に向けられており（図２のｂ、図２
のｃ参照）、かつ狭搾部１６ａ，１６ｂにより互いに上
下にかつ第２の内孔１３から仕切られている。組付け状
態では、高温検出子は通流通路１４，１５が熱ガス流内
に位置するように熱ガス室２９内に突入する。高温検出
子はその際、被測定熱ガスが通流通路の向きの方向で通
流通路１４，１５を通流するように、その軸線回りに回
動される。それゆえ、図１に示す実施例の場合には、ガ
ス流は図平面に垂直に向いている。
プローブチューブ１１内には上端を起点とする第１の内
孔１２が延びており、この内孔１２はさらに下方で内径
を減少させながら第２の内孔１３へ移行している。この
第２の内孔１３はプローブチューブ１１の下端のところ
で、互いに前後して位置する２つの通流通路１４，１５
へ移行しており、これらの通流通路は、プローブチュー
ブ軸線に対して直角に向けられており（図２のｂ、図２
のｃ参照）、かつ狭搾部１６ａ，１６ｂにより互いに上
下にかつ第２の内孔１３から仕切られている。組付け状
態では、高温検出子は通流通路１４，１５が熱ガス流内
に位置するように熱ガス室２９内に突入する。高温検出
子はその際、被測定熱ガスが通流通路の向きの方向で通
流通路１４，１５を通流するように、その軸線回りに回
動される。それゆえ、図１に示す実施例の場合には、ガ
ス流は図平面に垂直に向いている。
【００２０】プローブチューブ１１の内部には検出子本
体である検出エレメント２０が配置されている。この検
出エレメントは図３及び図４にもそれぞれ側面図で示さ
れている。検出エレメント２０は２つのＡｌ2Ｏ3セラミ
ック管２０ａ，２０ｂを備えている。セラミック管２０
ａは円筒状の管から成っていて第１の内孔１２の下端か
ら上方の狭搾部１６ａまで延びている。セラミック管２
０ｂは円筒状の内実管から成っていてプローブチューブ
軸線の方向に対して平行に互いに並んで配置された４つ
の貫通孔（図４のｂもしくは図４のｃ参照）を備えてい
る。このセラミック管２０ｂは第１の内孔１２の下端か
ら下方の通流通路１５の中央まで延びていて、チューブ
尖端２０ｃで終わっている。セラミック管２０ｂは内孔
１２と上方の狭搾部１６ａとの間ではセラミック管２０
ａにより同軸的に囲われており、他面において両方の狭
搾部１６ａ，１６ｂと両方の通流通路１４，１５との領
域ではセラミック管２０ａにより囲われずに延びてお
り、かつＰｔＲｈ金属被覆４６だけにより囲われてい
る。
体である検出エレメント２０が配置されている。この検
出エレメントは図３及び図４にもそれぞれ側面図で示さ
れている。検出エレメント２０は２つのＡｌ2Ｏ3セラミ
ック管２０ａ，２０ｂを備えている。セラミック管２０
ａは円筒状の管から成っていて第１の内孔１２の下端か
ら上方の狭搾部１６ａまで延びている。セラミック管２
０ｂは円筒状の内実管から成っていてプローブチューブ
軸線の方向に対して平行に互いに並んで配置された４つ
の貫通孔（図４のｂもしくは図４のｃ参照）を備えてい
る。このセラミック管２０ｂは第１の内孔１２の下端か
ら下方の通流通路１５の中央まで延びていて、チューブ
尖端２０ｃで終わっている。セラミック管２０ｂは内孔
１２と上方の狭搾部１６ａとの間ではセラミック管２０
ａにより同軸的に囲われており、他面において両方の狭
搾部１６ａ，１６ｂと両方の通流通路１４，１５との領
域ではセラミック管２０ａにより囲われずに延びてお
り、かつＰｔＲｈ金属被覆４６だけにより囲われてい
る。
【００２１】セラミック管２０ｂもしくはその貫通孔内
には冗長性の理由から２つの同形の熱電対（図４のｂな
いしｃで符号３１と３２）が高温検出子内で下向きに案
内されており、その結合点４７はチューブ尖端２０ｃ内
で終わっており、熱電対はこのチューブ尖端でＭｇＯも
しくはＡｌ2Ｏ3粉末内に埋込まれている。両方の熱電対
は有利には線材直径０．５ｍｍを有するタイプＢのＰｔ
Ｒｈエレメントから成る。熱電対３１，３２はセラミッ
ク管２０ａ，２０ｂの上方での十分な運動性を得るため
に、それぞれ２つの貫通孔を備え互いに前後して位置す
るＡｌ2Ｏ3から成る一群のセラミックビーズ２１により
対を成して案内されている（図４のａ参照）。
には冗長性の理由から２つの同形の熱電対（図４のｂな
いしｃで符号３１と３２）が高温検出子内で下向きに案
内されており、その結合点４７はチューブ尖端２０ｃ内
で終わっており、熱電対はこのチューブ尖端でＭｇＯも
しくはＡｌ2Ｏ3粉末内に埋込まれている。両方の熱電対
は有利には線材直径０．５ｍｍを有するタイプＢのＰｔ
Ｒｈエレメントから成る。熱電対３１，３２はセラミッ
ク管２０ａ，２０ｂの上方での十分な運動性を得るため
に、それぞれ２つの貫通孔を備え互いに前後して位置す
るＡｌ2Ｏ3から成る一群のセラミックビーズ２１により
対を成して案内されている（図４のａ参照）。
【００２２】プローブチューブ１１は上側ではねじ込み
可能なリードスルー１９により閉鎖されており、このリ
ードスルー内にはその中央に、２つの貫通孔を備えたイ
ンコネルリードスルーチューブ２３が挿入されている。
これらの貫通孔内には熱電対３１，３２の線材が案内さ
れ、その際、線材は「合金６００」から成る被覆２２
ａ，２２ｂにより囲われている。線材は高温検出子１０
の外部では直接的な溶接結合部２４（図１ではたんにブ
ロックで示されている）を介して延長線材２５（同様に
たんにブロックで示されている）に結合されており、こ
の延長線材は測定変換器２６の入力側に接続されてい
る。
可能なリードスルー１９により閉鎖されており、このリ
ードスルー内にはその中央に、２つの貫通孔を備えたイ
ンコネルリードスルーチューブ２３が挿入されている。
これらの貫通孔内には熱電対３１，３２の線材が案内さ
れ、その際、線材は「合金６００」から成る被覆２２
ａ，２２ｂにより囲われている。線材は高温検出子１０
の外部では直接的な溶接結合部２４（図１ではたんにブ
ロックで示されている）を介して延長線材２５（同様に
たんにブロックで示されている）に結合されており、こ
の延長線材は測定変換器２６の入力側に接続されてい
る。
【００２３】すでに上述したように、セラミック管２０
ｂは、その内部に位置する熱電対３１，３２と一緒に両
方の通流通路１４，１５を完全に又はその中央まで横切
っている。セラミック管２０ｂの外径ＤＭ（図３）は通
流通路１４，１５の内径Ｗ（図２のａ）に比して著しく
小さい。それゆえ、被測定熱ガス流はほとんど妨げな
く、かつ速度損失なしに、セラミック管を囲繞して流れ
ることができ、これにより、極めて迅速にかつ効果的に
ガスから熱を受取って、内部に位置する熱電対へ伝達す
ることができる。このようにして、熱電対の時定数τ＜
１ｓ が得られる。それと同時に、実際の温度と測定温
度との差がΔＴr＝９Ｋ（＋／−３０％）で小さい。こ
のことのために、通流通路１４，１５の側方を制限して
いて放射保護シールドを形成している壁３０が特別に貢
献している。
ｂは、その内部に位置する熱電対３１，３２と一緒に両
方の通流通路１４，１５を完全に又はその中央まで横切
っている。セラミック管２０ｂの外径ＤＭ（図３）は通
流通路１４，１５の内径Ｗ（図２のａ）に比して著しく
小さい。それゆえ、被測定熱ガス流はほとんど妨げな
く、かつ速度損失なしに、セラミック管を囲繞して流れ
ることができ、これにより、極めて迅速にかつ効果的に
ガスから熱を受取って、内部に位置する熱電対へ伝達す
ることができる。このようにして、熱電対の時定数τ＜
１ｓ が得られる。それと同時に、実際の温度と測定温
度との差がΔＴr＝９Ｋ（＋／−３０％）で小さい。こ
のことのために、通流通路１４，１５の側方を制限して
いて放射保護シールドを形成している壁３０が特別に貢
献している。
【００２４】図１に示す高温検出子１０は長時間安定性
が高いことによっても優れている。ドリフトはΔＴ
drift＝−Ｋで２４０００時間の稼働時間後でも極めて
わずかである。このことのために、ＰｔＲｈ熱電対がＡ
ｌ2Ｏ3セラミック管２０ａ，２０ｂ内に上から案内され
ること、並びに熱電対がプローブチューブ内で上方のガ
ス流入開口１７ａを通して内孔１３内へ供給されて第１
の狭搾部１６ａのすぐ上方でガス流出開口１７ｂを通し
て再び外部へ排出されるＯ2 の流れにより囲繞されるこ
とが貢献している。
が高いことによっても優れている。ドリフトはΔＴ
drift＝−Ｋで２４０００時間の稼働時間後でも極めて
わずかである。このことのために、ＰｔＲｈ熱電対がＡ
ｌ2Ｏ3セラミック管２０ａ，２０ｂ内に上から案内され
ること、並びに熱電対がプローブチューブ内で上方のガ
ス流入開口１７ａを通して内孔１３内へ供給されて第１
の狭搾部１６ａのすぐ上方でガス流出開口１７ｂを通し
て再び外部へ排出されるＯ2 の流れにより囲繞されるこ
とが貢献している。
【００２５】ΔＴsystem＝＋／−２Ｋ の測定系の精度
（１２００℃まで）により全体的に修正された測定値の
不確実性は ΔＴ＝ΔＴsystem＋ΔＴdrift＋Δ（ΔＴr）＝［−７
Ｋ，＋５Ｋ］ である。
（１２００℃まで）により全体的に修正された測定値の
不確実性は ΔＴ＝ΔＴsystem＋ΔＴdrift＋Δ（ΔＴr）＝［−７
Ｋ，＋５Ｋ］ である。
【００２６】プローブチューブ１１が、クローム及びア
ルミニゥム含有量の高い鉄をベースとした酸素分散強化
（ＯＤＳ）された超合金から成っていれば、与えられた
作業時間において１００００ないし１６０００時間の特
別長い耐用寿命がなんら冷却を要せずに得られる。高い
クリープと極めて良好な耐酸化強度及び耐腐食強度を有
し高温で使用されるこの種の合金は、例えば記号ＰＭ２
０００（材料番号１．４７６８）として入手可能であ
る。この合金はこ微細に分配されたＹ2Ｏ3粒子を含有し
ており、この粒子は１３５０℃まで高いクリープ強度を
保証する。良好な耐酸化特性及び耐腐食特性は、材料表
面に形成され極めて密にかつ固定的に付着したＡｌ2Ｏ3
層から結果する。
ルミニゥム含有量の高い鉄をベースとした酸素分散強化
（ＯＤＳ）された超合金から成っていれば、与えられた
作業時間において１００００ないし１６０００時間の特
別長い耐用寿命がなんら冷却を要せずに得られる。高い
クリープと極めて良好な耐酸化強度及び耐腐食強度を有
し高温で使用されるこの種の合金は、例えば記号ＰＭ２
０００（材料番号１．４７６８）として入手可能であ
る。この合金はこ微細に分配されたＹ2Ｏ3粒子を含有し
ており、この粒子は１３５０℃まで高いクリープ強度を
保証する。良好な耐酸化特性及び耐腐食特性は、材料表
面に形成され極めて密にかつ固定的に付着したＡｌ2Ｏ3
層から結果する。
【００２７】本発明に基づく高温検出子の別の実施例が
ガスタービン内への組込み状態で図５に示されており、
その場合、同じ部分は同じ符号により示されている。ガ
スタービンは外側のタービンケーシング３８と、内側の
熱ガスケーシング３３とを備えており、この熱ガスケー
シング３３は熱ガス室２９を囲んでいる。タービンケー
シング３８と熱ガスケーシング３３との間にはいわゆる
プレナム３７が設けられている。高温検出子１０のプロ
ーブチューブ１１は熱ガスケーシング３３に設けた検出
子開口４５を介して熱ガス室２９内へ挿入されており、
高温検出子の環状の付加部３４が、検出子開口４５を囲
むフランジ２７の上縁上に載着されている。高温検出子
１０はこの位置で、上方から付加部３４を押圧する内側
のばね３６を備えていてフランジ２７に係合したバヨネ
ット閉鎖部材３５により保持されている。
ガスタービン内への組込み状態で図５に示されており、
その場合、同じ部分は同じ符号により示されている。ガ
スタービンは外側のタービンケーシング３８と、内側の
熱ガスケーシング３３とを備えており、この熱ガスケー
シング３３は熱ガス室２９を囲んでいる。タービンケー
シング３８と熱ガスケーシング３３との間にはいわゆる
プレナム３７が設けられている。高温検出子１０のプロ
ーブチューブ１１は熱ガスケーシング３３に設けた検出
子開口４５を介して熱ガス室２９内へ挿入されており、
高温検出子の環状の付加部３４が、検出子開口４５を囲
むフランジ２７の上縁上に載着されている。高温検出子
１０はこの位置で、上方から付加部３４を押圧する内側
のばね３６を備えていてフランジ２７に係合したバヨネ
ット閉鎖部材３５により保持されている。
【００２８】バヨネット閉鎖部材３５の上方には、チュ
ーブ上部１１ａから導出された、熱電対３１，３２の線
材が、保護管３９内でプレナム３７を通り、かつタービ
ンケーシング３８に設けた検出子開口４０を通って外部
へ導出されている。タービンケーシング３８の外側には
別の保護管４１が固定されており、この保護管４１は検
出子開口４０を囲んでおり、かつ上側で挿入体４２及び
カバー４３により閉鎖されている。挿入体４２及びカバ
ー４３の中央にはリードスルー４４が配置されており、
このリードスルーを通して熱電対が外部へ導出されて、
直接的な溶接結合部２４を介して延長されている。上方
の検出子開口４０は高温検出子１０を全体としてバヨネ
ット閉鎖部材３５から上方へ取出すことができるような
大きさを有している。このようにして、検出子の取付け
及び交換が、タービンケーシングを開放することなく容
易に可能となる。その上、保護管３９内での熱電対３
１，３２のフレキシブルな案内により、タービンケーシ
ング３８と熱ガスケーシング３３との相対運動がなんな
く可能となる。
ーブ上部１１ａから導出された、熱電対３１，３２の線
材が、保護管３９内でプレナム３７を通り、かつタービ
ンケーシング３８に設けた検出子開口４０を通って外部
へ導出されている。タービンケーシング３８の外側には
別の保護管４１が固定されており、この保護管４１は検
出子開口４０を囲んでおり、かつ上側で挿入体４２及び
カバー４３により閉鎖されている。挿入体４２及びカバ
ー４３の中央にはリードスルー４４が配置されており、
このリードスルーを通して熱電対が外部へ導出されて、
直接的な溶接結合部２４を介して延長されている。上方
の検出子開口４０は高温検出子１０を全体としてバヨネ
ット閉鎖部材３５から上方へ取出すことができるような
大きさを有している。このようにして、検出子の取付け
及び交換が、タービンケーシングを開放することなく容
易に可能となる。その上、保護管３９内での熱電対３
１，３２のフレキシブルな案内により、タービンケーシ
ング３８と熱ガスケーシング３３との相対運動がなんな
く可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い精度と長時間安定性と高い耐用寿命とを有し、特に
ガスタービンの熱ガス流内で１２００℃の温度まで冷却
なしに使用可能であるような高温検出子が形成される。
高い精度と長時間安定性と高い耐用寿命とを有し、特に
ガスタービンの熱ガス流内で１２００℃の温度まで冷却
なしに使用可能であるような高温検出子が形成される。
【図１】本発明の第１実施例の高温検出子の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿って高温検出子の
下端部を横断面した図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿っ
て高温検出子の下端部を横断面した図、（ｃ）は図１の
Ｃ−Ｃ線に沿って高温検出子の下端部を横断面した図で
ある。
下端部を横断面した図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿っ
て高温検出子の下端部を横断面した図、（ｃ）は図１の
Ｃ−Ｃ線に沿って高温検出子の下端部を横断面した図で
ある。
【図３】図１に示す高温検出子の検出エレメントの拡大
側面図である。
側面図である。
【図４】（ａ）は図３のＤ−Ｄ線に沿った横断面図、
（ｂ）は図３のＥ−Ｅ線に沿った横断面図、（ｃ）は図
３のＦ−Ｆ線に沿った横断面図、（ｄ）は図３に示す検
出エレメントの尖端の横断面図である。
（ｂ）は図３のＥ−Ｅ線に沿った横断面図、（ｃ）は図
３のＦ−Ｆ線に沿った横断面図、（ｄ）は図３に示す検
出エレメントの尖端の横断面図である。
【図５】バヨネット閉鎖部材によりガスタービンに組込
まれた状態で本発明の第２実施例の高温検出子を示す側
面図である。
まれた状態で本発明の第２実施例の高温検出子を示す側
面図である。
１０ 高温検出子、 １１ プローブチューブ、 １１
ａ プローブチューブ上部、 １１ｂ プローブチュー
ブ下部、 １２，１３ 内孔、 １４，１５通流通路、
１６ａ，１６ｂ 狭搾部、 １７ａ ガス流入開口、
１７ｂ ガス流出開口、 １８ 環状溝、 １９ リ
ードスルー、 ２０ 検出エレメント、 ２０ａ，２０
ｂ セラミック管、 ２０ｃ チューブ尖端、 ２１
セラミックビーズ、 ２２ａ，２２ｂ 被覆、 ２３
リードスルー管、 ２４ 溶接結合部、 ２５ 延長線
材、 ２６ 測定変換器、 ２７ フランジ、 ２８シ
ールリング、 ２９ 熱ガス室、 ３０ 壁、 ３１，
３２ 熱電対、 ３３熱ガスケーシング、 ３４ 付加
部、 ３５ バヨネット閉鎖部材、 ３６ばね ３７
プレナム、 ３８ タービンケーシング、 ３９ 保護
管、 ４０検出子開口、 ４１ 保護管、 ４２ 挿入
体、 ４３ カバー、 ４４ リードスルー、 ４５
検出子開口、 ４６ 被覆、 ４７ 結合点、 ＤＭ
セラミック管の外径、 Ｗ 通流通路の内径
ａ プローブチューブ上部、 １１ｂ プローブチュー
ブ下部、 １２，１３ 内孔、 １４，１５通流通路、
１６ａ，１６ｂ 狭搾部、 １７ａ ガス流入開口、
１７ｂ ガス流出開口、 １８ 環状溝、 １９ リ
ードスルー、 ２０ 検出エレメント、 ２０ａ，２０
ｂ セラミック管、 ２０ｃ チューブ尖端、 ２１
セラミックビーズ、 ２２ａ，２２ｂ 被覆、 ２３
リードスルー管、 ２４ 溶接結合部、 ２５ 延長線
材、 ２６ 測定変換器、 ２７ フランジ、 ２８シ
ールリング、 ２９ 熱ガス室、 ３０ 壁、 ３１，
３２ 熱電対、 ３３熱ガスケーシング、 ３４ 付加
部、 ３５ バヨネット閉鎖部材、 ３６ばね ３７
プレナム、 ３８ タービンケーシング、 ３９ 保護
管、 ４０検出子開口、 ４１ 保護管、 ４２ 挿入
体、 ４３ カバー、 ４４ リードスルー、 ４５
検出子開口、 ４６ 被覆、 ４７ 結合点、 ＤＭ
セラミック管の外径、 Ｗ 通流通路の内径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャロライン マーチモント スイス国 テーゲルフェルデン ロイベル ク 372 (72)発明者 ウング−ラプ ンゴ−ベールマン ドイツ連邦共和国 カールスルーエ アー ダルベルト シュティフター シュトラー セ ７
Claims (11)
- 【請求項１】 特にガスタービンの熱ガス流内に１２０
０℃までの温度で使用される高温検出子（１０）であっ
て、金属製のプローブチューブ（１１）と少なくとも１
つの熱電対（３１，３２）とを備えており、プローブチ
ューブが、そのチューブ軸線の方向に延びている内孔
（１２，１３）と、下端に位置する測定室とを備えてお
り、この測定室が、狭搾部（１６ａ，１６ｂ）により内
孔（１２，１３）から仕切られていてプローブチューブ
（１１）の周囲に連通しており、少なくとも１つの熱電
対が内孔（１２，１３）内で絶縁されて下向きに狭搾部
（１６ａ，１６ｂ）を通して測定室内へ案内されている
形式のものにおいて、測定室がチューブ軸線の方向に対
して直角に向いていてプローブチューブ（１１）をその
内径（Ｗ）で貫通した、被測定熱ガスのための通流通路
（１５）として形成されており、かつ、少なくとも１つ
の熱電対（３１，３２）の結合点（４７）が通流通路
（１５）内に位置していることを特徴とする高温検出
子。 - 【請求項２】 通流通路（１５）が側方でプローブチュ
ーブ（１１）の壁（３０）により制限されており、この
壁が放射保護シールドを形成している請求項１記載の高
温検出子。 - 【請求項３】 プローブチューブ（１１）の内孔（１
３）内の少なくとも１つの熱電対（３１，３２）が、適
当な貫通孔を備えた第１のセラミック管（２０ｂ）内で
下方へ案内されており、熱電対（３１，３２）の結合点
（４７）が第１のセラミック管（２０ｂ）の下端に位置
しており、かつ、第１のセラミック管（２０ｂ）が狭搾
部（１６ａ，１６ｂ）を貫通して通流通路（１５）内へ
突入している請求項２記載の高温検出子。 - 【請求項４】 第１のセラミック管（２０ｂ）の外径
（ＤＭ）が通流通路（１５）の内径（Ｗ）に比して著し
く小さい請求項３記載の高温検出子。 - 【請求項５】 第１のセラミック管（２０ｂ）が狭搾部
（１６ａ，１６ｂ）の上方で円筒状の第２のセラミック
管（２０ａ）により囲われている請求項４記載の高温検
出子。 - 【請求項６】 第１もしくは第２のセラミック管（２０
ｂ，２０ａ）がＡｌ2Ｏ3 セラミックから成っている請
求項３から５までのいずれか１項記載の高温検出子。 - 【請求項７】 少なくとも１つの熱電対（３１，３２）
がＰｔＲｈ熱電対から成っており、かつ、高温検出子の
挿入状態で少なくとも１つの熱電対（３１，３２）の、
狭搾部（１６ａ，１６ｂ）の上方に位置する部分を酸素
の流れで囲繞する手段が設けられている請求項１から６
までのいずれか１項記載の高温検出子。 - 【請求項８】 前記手段が、プローブチューブ（１１）
の上部に配置されたガス流入開口（１７ａ）と、狭搾部
（１６ａ，１６ｂ）のすぐ上方に配置されたガス流出開
口（１７ｂ）とを備えており、ガス流入開口（１７ａ）
とガス流出開口（１７ｂ）とがプローブチューブ（１
１）の内孔（１３）をプローブチューブ（１１）のそれ
ぞれの外室に接続せしめている請求項７記載の高温検出
子。 - 【請求項９】 第１のセラミック管（２０ｂ）及び少な
くとも１つの熱電対の、少なくとも熱ガス流により囲繞
される部分が、ＰｔＲｈ被覆（４６）により囲われてい
る請求項３記載の高温検出子。 - 【請求項１０】 プローブチューブ（１１）が、酸素分
散強化（ＯＤＳ）された、クロムとアルミニゥムの含有
量の多い鉄をベースとする超合金から成っている請求項
１から９までのいずれか１項記載の高温検出子。 - 【請求項１１】 冗長性の理由により、高温検出子内に
少なくとも２つの熱電対（３１，３２）が互いに平行に
並んで配置されている請求項１から１０までのいずれか
１項記載の高温検出子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4431291.1 | 1994-09-02 | ||
| DE4431291A DE4431291B4 (de) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Hochtemperatursonde |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875557A true JPH0875557A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=6527265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7220698A Pending JPH0875557A (ja) | 1994-09-02 | 1995-08-29 | 高温検出子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5662418A (ja) |
| JP (1) | JPH0875557A (ja) |
| CN (1) | CN1066823C (ja) |
| DE (1) | DE4431291B4 (ja) |
| GB (1) | GB2292832B (ja) |
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