RU165789U1 - Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке - Google Patents
Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке Download PDFInfo
- Publication number
- RU165789U1 RU165789U1 RU2016111775/28U RU2016111775U RU165789U1 RU 165789 U1 RU165789 U1 RU 165789U1 RU 2016111775/28 U RU2016111775/28 U RU 2016111775/28U RU 2016111775 U RU2016111775 U RU 2016111775U RU 165789 U1 RU165789 U1 RU 165789U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insert
- temperature
- silicon carbide
- thermocouple
- measurements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/08—Protective devices, e.g. casings
- G01K1/12—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading
- G01K1/125—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading for siderurgical use
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке, состоящий из вставки в виде цилиндрической трубки и размещенной в ней термопары, на одном конце вставки имеется осевая камера торможения и отводящие каналы в области спая термопары, на противоположном конце вставки имеется крепежный фланец, отличающийся тем, что вставка выполнена из керамики на основе карбида кремния, на поверхности вставки имеется защитное газоплотное карбидокремниевое покрытие.
Description
Полезная модель относится к области газовой динамики, в частности к строению газотурбинных двигателей, и может быть использована для измерения температуры газового потока.
Для измерения температуры потока газа, который может двигаться с большой скоростью, применяют термопарные зонды с камерами торможения. («Термоприемник для измерения температуры сверхзвукового газового потока малой плотности» Репик Е.У., Соседко Ю.П./Теплофизика высоких температур, т. 17, №3, 1979 г. с. 592-597). Спай термопары такого зонда обтекается струей газа умеренной скорости. В стационарных условиях обтекания чувствительный спай термопары показывает равновесную температуру - разницу между теплом, подводимым газом и теплом, теряемым спаем за счет теплопроводности и излучения. Точная оценка потерь тепла от спая термопары невозможна, поэтому причины тепловых потерь должны быть максимально устранены.
Известны высокотемпературные термозонды для измерений температуры в газовом потоке с платино-родиевыми (Pt-Pt/Rh) термопарами типа ТПР (ПР30/6) для измерений температуры до 1780°С и иридий-родиевыми термопарами Ir-lr/Rh для измерений температуры до 2100°С (Единая система авиационных стандартов РТМ 1552-77 «Измерение температуры газового потока при стендовых испытаниях ГТД») [прототип]. Термозонд представляет собой вставку в виде цилиндрической трубки с размещенной в ней термопарой, на одном конце вставки имеется осевая камера торможения и отводящие каналы в области спая термопары, на противоположном конце вставки имеется крепежный фланец.
Для размещения термозонда (или нескольких термозондов) в выбранной точке сечения потока используются корпуса-держатели, охлаждаемые водой для обеспечения собственной сохранности в условиях высокотемпературных испытаний. При этом уменьшение ошибки измерения температуры термозондом обеспечивается удалением чувствительного спая термозонда от охлаждаемого корпуса-держателя за счет большой длины вставки термозонда (от 60 мм при диаметре 8 мм). Камеры торможения изготовлены из высокотемпературных сплавов марки ВКНА на интерметаллидной основе.
Недостатком таких термозондов является высокая вероятность разрушения протяженной вставки, в которой создан большой градиент температуры вдоль оси, в условиях сложных неравномерных механических нагрузок, как осевых, так и касательных, в раскаленной окислительной среде. Более того, испытания подразумевают запланированные или случайные повышения температуры свыше той, которую могут выдерживать высокотемпературные металлические сплавы, применяемые для изготовления вставок данных устройств (температура не должна превышать 1050°С в стационарном режиме и 1200°С для кратковременных нагрузок). Таким образом, велика вероятность разрушения вставок, что приводит к выходу из строя всего термодатчика в условиях высокотемпературных испытаний. Диапазон температур, которые потенциально может измерять термопара (до 2100°С в случае иридий-родиевых термопар) существенно ограничен стойкостью вставки.
Задача полезной модели состоит в повышении ресурса работы термозонда для измерений в газовом потоке, увеличении диапазона измеряемых температур газового потока.
Технический результат состоит в повышении максимальной измеряемой температуры движущегося с большой скоростью газового потока до 1700°С, снижении риска выхода из строя высокотемпературных термозондов для измерений в газовом потоке.
Технический результат достигается за счет того, что высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке, состоит из вставки в виде цилиндрической трубки и размещенной в ней термопары, на одном конце вставки имеется осевая камера торможения и отводящие каналы в области спая термопары, на противоположном конце вставки имеется крепежный фланец; вставка выполнена из керамики на основе карбида кремния, на поверхности вставки имеется защитное газоплотное карбидокремниевое покрытие.
Керамика на основе карбида кремния с нанесенным газоплотным карбидок-ремниевым покрытием способна выдерживать повышенные по сравнению с применяемыми интерметаллидными сплавами температуры без ухудшения физико-химических свойств. Ее применение в качестве материала вставки позволяет увеличить диапазон измеряемых температур до 1750°С, при кратковременном повышении до 2000°С и выше. Карбидокремниевое покрытие обеспечивает термоокислительную стойкость при сохранении целостности покрытия в условиях испытаний. Кроме того, покрытие обеспечивает повышенные механические характеристики за счет снижения вклада поверхностных дефектов при изгибе, сжатии и растяжении, которые испытывает вставка в процессе работы термозонда.
Суть полезной модели поясняется рисунками.
Фиг. 1 Схема термозонда по полезной модели.
Фиг. 2 Вставки термозонда из материала на основе карбидокремниевой керамики с газоплотнымкарбидокремниевым.
Фиг. 3 Установленные в корпусе-держателе высокотемпературные термозонды для измерений в газовом потоке после испытаний с пиковой температурой 1770°С.
Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке, состоит из вставки 1 в виде цилиндрической трубки, изготовленной из керамики на основе карбида кремния, на поверхности вставки 1 имеется защитное газоплотное карбидокремниевое покрытие, и размещенной в ней термопары 2. На одном конце вставки 1 имеется осевая камера торможения 3, а также отводящие каналы 4 в области спая 5 термопары 2. На противоположном конце вставки имеется крепежный фланец 6 (Фиг. 1).
Пример работы полезной модели.
Высокотемпературные термозонды с термометрами ПР-30/ПР-6 были применены для стендовых измерений температуры газового потока в заднем мерном участке отсека камеры сгорания двигателя ГТД-110. В качестве корпуса-держателя использовался корпус многоточечной гребенки, в который устанавливались 5 высокотемпературных термозондов с вставками из карбидокремниевой керамики с газоплотным карбидокремниевым покрытием в посадочных местах с помощью фланцев и фиксировались термостойким клеем марки КМ41-М; изолированные сапфировыми трубками провода термопар термозондов прокладывались в полостях корпуса (Фиг. 2).
Полученную конструкцию устанавливали в рабочее положение в просвете камеры сгорания. Проводили горячие испытания с замерами температуры в различных точках сечения с помощью высокотемпературных термозондов. После проведения требуемого числа циклов горячих испытаний высокотемпературные зонды демонтировали.
В данном цикле испытаний «горячая» наработка по высокотемпературным термозондам с камерами торможения из карбидокремниевой керамики составила 7 часа 40 минут с максимальной температурой 1775°С с сохранением работоспособности всех высокотемпературных термозондов для измерений в газовом потоке по данной полезной модели (Фиг. 3).
Разработанные по предлагаемой полезной модели высокотемпературные термозонды для измерений в газовом потоке, выполненные из керамики на основе карбида кремния с защитным газоплотным карбидокремниевым покрытием позволяют выдерживать существенно более высокие по сравнению с применяемыми интерметаллидными сплавами температуры без ухудшения физико-химических свойств. Использование карбидокремниевой керамики в качестве материала позволяет увеличить диапазон измеряемых температур до 1750°С при кратковременном повышении до 2000°С и выше.
Claims (1)
- Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке, состоящий из вставки в виде цилиндрической трубки и размещенной в ней термопары, на одном конце вставки имеется осевая камера торможения и отводящие каналы в области спая термопары, на противоположном конце вставки имеется крепежный фланец, отличающийся тем, что вставка выполнена из керамики на основе карбида кремния, на поверхности вставки имеется защитное газоплотное карбидокремниевое покрытие.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111775/28U RU165789U1 (ru) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111775/28U RU165789U1 (ru) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU165789U1 true RU165789U1 (ru) | 2016-11-10 |
Family
ID=57280440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111775/28U RU165789U1 (ru) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU165789U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700727C1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-09-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ") | Устройство для измерения температуры поверхности газохода |
-
2016
- 2016-03-29 RU RU2016111775/28U patent/RU165789U1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700727C1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-09-19 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение Измерительной техники" (АО "НПО ИТ") | Устройство для измерения температуры поверхности газохода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6448488B2 (ja) | 耐熱衝撃性試験方法、及び耐熱衝撃性試験装置 | |
RU2426106C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления | |
US8727615B2 (en) | Method of measuring the internal surface temperature of a pipe and associated device | |
CN106197761A (zh) | 一种热电偶传感器时间常数测试装置及方法 | |
Jensen et al. | Design and validation of a high-temperature comparative thermal-conductivity measurement system | |
RU160313U1 (ru) | Гребенка термопар для измерения поля температур газового потока | |
RU165789U1 (ru) | Высокотемпературный термозонд для измерений в газовом потоке | |
CN110361104A (zh) | 一种利用晶体测温的方法及其标定装置 | |
Li et al. | Measurements of wall heat flux and temperature in a supersonic model combustors | |
RU2447426C2 (ru) | Способ и устройство детектирования довзрывных концентраций метана в воздухе | |
RU155834U1 (ru) | Устройство для измерения коэффициента теплопроводности тонких керамических покрытий | |
RU2587524C1 (ru) | Установка для определения коэффициента теплопроводности и ресурсных характеристик теплозащитных покрытий | |
RU154027U1 (ru) | Устройство крепления мягких теплоизоляционных материалов для измерения теплопроводности при высоких температурах | |
KR200450290Y1 (ko) | 엔진 배기가스 온도 감지소자 | |
RU175122U1 (ru) | Гребенка термопар для измерения поля температур газового потока | |
RU2424506C1 (ru) | Способ определения термомеханических напряжений в охлаждаемых деталях с теплозащитными высокотемпературными покрытиями | |
Worsztynowicz et al. | The analysis of heating process of catalytic converter using thermo-vision | |
RU2356038C1 (ru) | Установка для определения эффективной теплопроводности порошково-вакуумной и экранно-вакуумной теплоизоляций | |
SU847075A1 (ru) | Способ измерени температуры | |
Sokov et al. | Fibrous nanocorundum products for use in a high-temperature gas flow | |
Brunner et al. | In-engine turbine heat transfer measurement | |
RU209848U1 (ru) | Устройство для измерения температуры высокотемпературных газовых потоков | |
RU2655734C1 (ru) | Многозонный термопреобразователь | |
George et al. | Determination of time constant of temperature sensors and its application in aero gas turbine engines | |
Alam et al. | Dynamic Response Evaluation of Platinum Thin Film Gauge |