RU2176386C2

RU2176386C2 - Optical pyrometer

Info

Publication number: RU2176386C2
Application number: RU99116131/28A
Authority: RU
Inventors: В.А. Кузнецов; В.Л. Сандрацкий
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: measurement of radiation from working blade of turbine of gas-turbine engine. SUBSTANCE: optical pyrometer has outer case with deflector and ring vortex space between them communicating across outlet with ring slit for air cooling of lens and with groove for discharge of contaminants. Novelty of invention lies in that ring space communicates with slit for air cooling of lens via apparatus for air swirl having inside grooves made at acute angle with regard to direction of rotation of flow in ring space and via holes in intermediate bushing and with ring groove for discharge of contaminants via ring slit in peripheral diameter of ring vortex space and mixing space. In this case ring space at inlet communicates with tangential duct supplying air. EFFECT: increased operational reliability of optical pyrometer. 4 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а более конткретно к оптическим пирометрам для замера излучения от рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя. The invention relates to gas turbine engines, and more specifically to optical pyrometers for measuring radiation from a working blade of a turbine of a gas turbine engine.

Известен оптический пирометр с воздушной системой охлаждения и продувки, в котором для очистки воздуха, обдувающего линзу, применено инерционное отделение загрязняющих частиц путем поворота воздуха на угол более 90^o [1].A known optical pyrometer with an air cooling and purge system, in which inertial separation of polluting particles by turning the air through an angle of more than 90 ^{o is} used to clean the air blowing the lens [1].

Недостатком известного устройства является малая эффективность очистки воздуха. A disadvantage of the known device is the low efficiency of air purification.

Наиболее близким к заявляемому является оптический пирометр с воздушной системой охлаждения и продувки, который содержит дефлектор, образующий в кольцевом канале винтообразную поверхность для формирования вихревого потока, прежде чем поток воздуха вступит в контакт с периферийной кромкой линзы пирометра [2]. Closest to the claimed one is an optical pyrometer with an air cooling and blowing system, which contains a deflector that forms a helical surface in the annular channel to form a vortex flow before the air stream comes into contact with the peripheral edge of the pyrometer lens [2].

В известной конструкции очистка воздуха происходит за счет центробежных сил, действующих на загрязняющие частицы, однако в такой конструкции происходит плохое удаление из кольцевого канала отсепарированных загрязняющих частиц, так как они удаляются через окна, расположенные ближе к оси пирометра, чем кольцевой канал, т.е. против действия центробежных сил. Под действием центробежных сил загрязняющие частицы могут накапливаться в кольцевом канале, что приводит к закупорке этого канала загрязняющими частицами, к выходу из строя системы продувки и охлаждения пирометра и к поломке самого пирометра из-за перегрева. In the known design, air purification occurs due to centrifugal forces acting on the polluting particles, however, in such a design, the separated polluted particles are poorly removed from the annular channel, since they are removed through windows located closer to the pyrometer axis than the annular channel, i.e. . against the action of centrifugal forces. Under the action of centrifugal forces, contaminating particles can accumulate in the annular channel, which leads to blockage of this channel by polluting particles, to failure of the purge and cooling system of the pyrometer, and to the breakdown of the pyrometer itself due to overheating.

Техническая задача - повышение надежности пирометра путем выполнения системы раскрутки закрученного загрязненного воздуха с последующим удалением его вместе с загрязняющими частицами из кольцевой полости. The technical task is to increase the reliability of the pyrometer by implementing a system for the promotion of swirling contaminated air, followed by its removal together with polluting particles from the annular cavity.

Сущность технического решения заключается в том, что в оптическом пирометре, содержащем наружный корпус с дефлектором и кольцевую вихревую полость между ними, соединенную на выходе с кольцевой щелью обдува линзы и с пазом сброса загрязнений, согласно изобретению, с щелью обдува линзы кольцевая полость соединена через аппарат закрутки воздуха с пазами внутри, выполненными под острым углом к направлению вращения потока в кольцевой полости, и отверстия в промежуточной втулке, а с кольцевым пазом сброса загрязнений - через кольцевую щель на периферийном диаметре вихревой полости и полость смешения, при этом кольцевая полость на входе соединена с тангенциальным каналом подвода воздуха. The essence of the technical solution lies in the fact that in an optical pyrometer containing an outer casing with a deflector and an annular vortex cavity between them, connected at the outlet with an annular slot for blowing the lens and with a groove for dumping dirt, according to the invention, with the slot for blowing the lens, the annular cavity is connected through an apparatus air swirls with grooves inside, made at an acute angle to the direction of rotation of the flow in the annular cavity, and holes in the intermediate sleeve, and with the annular groove of the discharge of contaminants through the annular gap on the peripheral diameter of the vortex cavity and the mixing cavity, while the annular cavity at the inlet is connected to the tangential air supply channel.

Соединение кольцевой полости с щелью обдува линзы через аппарат закрутки воздуха с тангенциальными пазами внутри, выполненными под острым углом к направлению вращения потока в кольцевой полости, позволяет создавать обратную закрутку воздуха, очищенного в аппарате закрутки, относительно воздуха в вихревой полости. The connection of the annular cavity with the slit of blowing the lens through an air swirling device with tangential grooves inside, made at an acute angle to the direction of rotation of the flow in the annular cavity, allows you to create a reverse swirl of the air purified in the swirling apparatus relative to the air in the vortex cavity.

Соединение кольцевой полости с пазом сброса загрязнений через кольцевую щель на периферийном диаметре вихревой полости и полость смешения способствует исчезновению закрутки загрязненного воздуха с загрязняющими частицами за счет подмешивания чистого воздуха с обратной закруткой с последующим удалением загрязненного воздуха из кольцевой полости, что повышает надежность пирометра. The connection of the annular cavity with the groove of discharge of contaminants through the annular gap on the peripheral diameter of the vortex cavity and the mixing cavity contributes to the disappearance of swirling of polluted air with polluting particles by mixing clean air with reverse swirling and subsequent removal of contaminated air from the annular cavity, which increases the reliability of the pyrometer.

Соединение кольцевой полости на входе с тангенциальным каналом подвода воздуха, а на выходе - с кольцевой щелью обдува линзы через отверстия в промежуточной втулке способствует отделению чистого воздуха от загрязняющих частиц, который затем через отверстия поступает на обдув линзы, охлаждая пирометр, что повышает его надежность. The connection of the annular cavity at the inlet with the tangential channel of the air supply and at the exit with the annular slit of blowing the lens through the holes in the intermediate sleeve helps to separate clean air from polluting particles, which then flows through the holes to blow the lens, cooling the pyrometer, which increases its reliability.

На фиг. 1 изображен продольный разрез оптического пирометра. In FIG. 1 shows a longitudinal section through an optical pyrometer.

На фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

На фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 на каналы аппарата раскрутки. In FIG. 3 is a view B in FIG. 1 to the channels of the promotion machine.

На фиг. 4 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде. In FIG. 4 - element I in FIG. 1 enlarged view.

Оптический пирометр 1 состоит из внутреннего корпуса 2 с линзой 3, дефлектора 4, промежуточной втулки 5 и наружного корпуса 6 со штуцером 7, в котором выполнен канал 8 подвода охлаждающего воздуха из-за компрессора (на фиг. не показан). Канал 8 выполнен тангенциально по отношению к кольцевой вихревой полости 9, на входе в которую он выполнен. На выходе кольцевая вихревая полость 9 соединена с кольцевым пазом 10 сброса загрязненного воздуха через кольцевую щель 11, выполненную на периферийном диаметре кольцевой вихревой полости 9, а также через аппарат закрутки 12, представляющий собой кольцевое ребро 13, в котором выполнены пазы 14 под острым углом α к направлению вращения потока в кольцевой вихревой полости 9. Для обдува линзы 3 чистым воздухом служит кольцевая щель 15, соединенная с кольцевой вихревой полостью 9 через аппарат закрутки 12, кольцевую щель 11, тангенциальные отверстия 16 в промежуточной втулке 5, кольцевую полость 17, радиальные отверстия 18 и кольцевую полость 19. The optical pyrometer 1 consists of an inner case 2 with a lens 3, a deflector 4, an intermediate sleeve 5 and an outer case 6 with a fitting 7 in which a channel 8 for supplying cooling air due to a compressor (not shown in Fig.) Is made. Channel 8 is made tangentially with respect to the annular vortex cavity 9, at the entrance to which it is made. At the exit, the annular vortex cavity 9 is connected to the annular groove 10 for discharging contaminated air through an annular gap 11 made on the peripheral diameter of the annular vortex cavity 9, and also through a swirl apparatus 12, which is an annular rib 13 in which grooves 14 are made at an acute angle α to the direction of rotation of the flow in the annular vortex cavity 9. For blowing the lens 3 with clean air, an annular gap 15 is used, connected to the annular vortex cavity 9 through a swirl apparatus 12, an annular gap 11, tangential openings 16 the intermediate sleeve 5, the annular cavity 17, the radial holes 18 and the annular cavity 19.

Работает устройство следующим образом. Под действием перепада давления охлаждающий воздух 20 вместе с загрязняющими частицами 21 через тангенциальный канал 8 поступает в кольцевую вихревую полость 9. Так как на переходном участке l пазы 14 отсутствуют, то воздух приобретает кольцевое (вихревое) движение в полости 9, за счет чего развиваются центробежные силы, прижимающие загрязняющие частицы 21 к периферийной поверхности 22 вихревой полости 9. Далее, загрязняющие частицы 21 и очищенный воздух 20 поступают в полость смешения Г, причем загрязняющие частицы с загрязненным воздухом, прошедшие через кольцевую щель 11, имеют закрутку, соответствующую закрутке воздуха в вихревой полости 9, а очищенный воздух, прошедший через аппарат закрутки 12 с тангенциальными пазами 14, обратную ему закрутку. Таким образом, в полости Г закрутка загрязненного воздуха с загрязняющими частицами 21 исчезает за счет подмешивания чистого воздуха с обратной закруткой, и загрязняющие частицы по радиусу r полости смешения Г поступают в кольцевой паз 10 сброса загрязненного воздуха и далее, через канал 23 в проточную часть турбины (на фиг. не показано). Часть очищенного воздуха, не прошедшего через паз 10, в полости Г делает поворот на 180^o и через полость 17, отверстия 18 и полость 19 поступает в кольцевую щель 15 обдува линзы 3. Часть очищенного воздуха на обдув линзы поступает в полость 17 через тангенциальные отверстия 16 на внутренней поверхности вихревой полости 9. В случае, если полость смешения Г и кольцевой паз 10 сброса загрязненного воздуха забьются загрязняющими частицами 21, охлаждение пирометра и обдув линзы 3 будет осуществляться воздухом, прошедшим через отверстия 16, полость 17, отверстия 18, полость 19 и кольцевую щель 15.The device operates as follows. Under the influence of a differential pressure, cooling air 20 together with polluting particles 21 through a tangential channel 8 enters the annular vortex cavity 9. Since there are no grooves 14 in the transition section l, the air acquires an annular (vortex) movement in the cavity 9, due to which centrifugal the forces pressing the polluting particles 21 to the peripheral surface 22 of the vortex cavity 9. Further, the polluting particles 21 and the cleaned air 20 enter the mixing cavity G, moreover, the polluting particles with the polluted air are Chiyah through the annular gap 11, have a twist corresponding to the air swirl in the swirl chamber 9 and the purified air passed through the apparatus 12 spins with tangential grooves 14, it reverse twist. Thus, in the cavity G, the swirling of polluted air with the polluting particles 21 disappears due to the mixing of clean air with reverse swirling, and the polluting particles along the radius r of the mixing cavity G enter the annular groove 10 of the discharge of polluted air and then through the channel 23 into the turbine flow part (not shown in FIG.). Part of the purified air that has not passed through the groove 10 in the cavity G makes a 180 ^° rotation and through the cavity 17, the holes 18 and the cavity 19 enter the annular gap 15 of the lens blowing 3. Part of the purified air to the lens blowing enters the cavity 17 through the tangential holes 16 on the inner surface of the vortex cavity 9. If the mixing cavity G and the annular groove 10 of the contaminated air discharge are clogged with contaminants 21, the pyrometer will be cooled and the lens 3 will be blown through the air passing through openings 16, cavity 17, openings I am 18, cavity 19 and annular gap 15.

Т. о. , в предлагаемой конструкции закрученный в вихревой полости загрязненный воздух "раскручивается" с помощью очищенного воздуха, имеющего обратную закрутку, после чего загрязненный воздух с частью очищенного сливается в проточную часть турбины. T. about. , in the proposed design, the contaminated air swirling in a vortex cavity is “untwisted” with the help of purified air having a reverse swirl, after which the polluted air with a part of the purified one is discharged into the flow part of the turbine.

Источники информации
1. Патент США N 4786188 от 22.11.88 г.Sources of information
1. US patent N 4786188 from 11.22.88,

2. Патент США N 5146244 от 08.09.92 г. - прототип. 2. US patent N 5146244 from 08.09.92, the prototype.

Claims

An optical pyrometer comprising an outer casing with a deflector and an annular vortex cavity between them, connected at the outlet with an annular slot for blowing the lens and with a groove for discharging contaminants, characterized in that the annular vortex cavity is connected to the slot for blowing the lens through an air backflow device, which is an annular an edge in which grooves are made at an acute angle α to the direction of rotation of the flow in the annular vortex cavity, and through holes in the intermediate sleeve, and with an annular groove of contaminant discharge, the annular hrevaya cavity is connected through an annular gap at the peripheral diameter of annular vortex cavity and through the mixing chamber, the annular vortex cavity inlet coupled with tangential air inlet duct.