RU2714851C1

RU2714851C1 - Jet temperature sensor

Info

Publication number: RU2714851C1
Application number: RU2019116139A
Authority: RU
Inventors: Всеволод Семенович Вокуленко; Николай Витальевич Вологодский; Пётр Алексеевич Иванов; Юрий Александрович Канунников
Original assignee: АО "Омское машиностроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-02-19

Abstract

FIELD: sensors.

SUBSTANCE: jet temperature sensor relates to thermophysical measurements and can be used to measure temperature of gas flows in gas turbine engine. Sensor comprises a direct braking chamber, a pneumatic electric transducer and a jet oscillation generator. Structurally, the system is designed so that in the jet generator of oscillations the separator is located along the axis of the high-speed head of the gas flow.

EFFECT: technical result is an increase in the accuracy of measuring the braking temperature by eliminating the effect of a component perpendicular to the axis of the nozzle, which creates a flow offset.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для измерения температуры газовых потоков в газотурбинном двигателе.The invention relates to the field of thermophysical measurements and can be used to measure the temperature of gas flows in a gas turbine engine.

Известен струйный датчик температуры, содержащий сопло питания, резонансные камеры, установленные после сопла питания, разделенные разделителем и выходные каналы (см. статью «Динамическое измерение температуры газов струйно-акустическими датчиками». Рис. 1B. Рис. 3. А.С. Надыршин, Ж.А. Сухинец, А.И. Гулил. Проблемы автоматизации технических процессов добычи, транспортировки и переработки нефти и таза. Сборник трудов VI Всероссийской заочной научно-практической конференции. Т2. 12.04.2017 г. Уфа. 2017. Издательство УГНГУ).Known jet temperature sensor containing a power nozzle, resonant chambers installed after the power nozzle, separated by a separator and output channels (see article "Dynamic measurement of gas temperatures by jet acoustic sensors." Fig. 1B. Fig. 3. A. S. Nadyrshin , Zh.A. Sukhinets, A.I. Gulil, Problems of automation of technical processes of extraction, transportation and processing of oil and pelvis, Proceedings of the VI All-Russian Extramural Scientific and Practical Conference, T2. 04.04.2017 Ufa. 2017. Publishing House of Ural State Petroleum University. .

Недостатком, препятствующим применению данного устройства, является ограниченная область его применения при измерении температуры газовых потоков в двигателе, движущихся с большой скоростью, при боковом натекании на датчик.The disadvantage that prevents the use of this device is the limited scope of its application when measuring the temperature of gas flows in an engine moving at high speed, with lateral leakage to the sensor.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения температуры торможения газового потока (авторское свидетельство СССР №838423 от 16.04.19.79 г., G0JK 11/22, G01K 13/02), содержащее последовательно соединенные камеру прямого торможения, чувствительный элемент, выполненный в виде струйного генератора колебаний, содержащий сопло питания, через которое газ из камеры прямого торможения поступает во внутреннюю полость генератора, натекая на разделитель, входная кромка которого (раздели геля) установлена напротив входного сопла.The closest technical solution is a device for measuring the braking temperature of a gas stream (USSR author's certificate No. 838423 of 04.16.19.79, G0JK 11/22, G01K 13/02) containing a direct braking chamber connected in series, a sensitive element made in the form of an inkjet an oscillation generator, comprising a power nozzle, through which gas from the direct braking chamber enters the internal cavity of the generator, flowing onto a separator, the inlet edge of which (stripped gel) is installed opposite the inlet nozzle.

Недостатком известного устройства является то, что газовый поток, поступающий на вход генератора колебаний, имеет составляющую, перпендикулярную оси сопла, создающую смещение скорости потока, истекающего из сопла в полость генератора. Такое смещение ухудшает работу датчика - снижает амплитуду выходного сигнала датчика, создает дополнительные гармоники.A disadvantage of the known device is that the gas flow entering the input of the oscillation generator has a component perpendicular to the axis of the nozzle, creating a displacement of the velocity of the stream flowing from the nozzle into the cavity of the generator. Such a bias worsens the operation of the sensor — it reduces the amplitude of the sensor output signal and creates additional harmonics.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение устойчивости работы датчика при изменении направления потоков газа в двигателе, за счет увеличения амплитуды выходного сигнала и уменьшения количества гармоник на соответствующей рабочей частоте.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the stability of the sensor when changing the direction of gas flows in the engine, by increasing the amplitude of the output signal and reducing the number of harmonics at the corresponding operating frequency.

Для достижения указанного технического результата в струйном датчике температуры газового потока, содержащем камеру прямого торможения (камеру), вход газа в которую осуществлен под углом к оси камеры, установленной последовательно с чувствительным элементом, выполненным в виде струйного генератора колебаний, содержащим входное сопло, через которое газ из камеры поступает во внутреннюю полость генератора, натекая на разделитель, причем разделитель в генераторе колебаний расположен вдоль газового потока натекающего на датчик. Это позволяет исключить на входе в сопло генератора составляющие скорости перпендикулярные плоскости разделителя, вызывающие погрешности в работе датчика, связанные с направлением потока обдувающего датчик.In order to achieve the technical result indicated, in a jet gas temperature sensor containing a direct braking chamber (chamber), the gas inlet is made at an angle to the axis of the chamber, mounted in series with a sensitive element made in the form of a jet oscillation generator, containing an inlet nozzle through which gas from the chamber enters the internal cavity of the generator, leaking onto the separator, and the separator in the oscillator is located along the gas stream flowing onto the sensor. This allows you to exclude at the entrance to the nozzle of the generator the velocity components perpendicular to the plane of the separator, causing errors in the operation of the sensor associated with the direction of flow of the blowing sensor.

Отличительный признак заявленного устройства, а именно, то, что разделитель (плоскость разделителя) в генераторе колебаний расположен вдоль газового потока, натекающего на датчик, позволяет улучшить пневматический сигнал датчика, а именно, увеличить ого амплитуду, очистить сигнал от лишних гармоник и повысить точность измерения температуры газового потока в газотурбинном двигателе.A distinctive feature of the claimed device, namely, the fact that the separator (separator plane) in the oscillation generator is located along the gas flow flowing to the sensor improves the pneumatic signal of the sensor, namely, increase its amplitude, clear the signal from unnecessary harmonics and increase the measurement accuracy gas flow temperature in a gas turbine engine.

На Фиг. 1 представлена схема струйного датчика температуры. На Фиг. 2 представлен разрез А-А Фиг. 1 струйного генератора колебаний датчика.In FIG. 1 shows a diagram of an inkjet temperature sensor. In FIG. 2 is a section A-A of FIG. 1 jet sensor oscillation generator.

Струйный датчик температуры (см. Фиг. 1 и 2) содержит камеру прямого торможения 1, струйный генератор колебаний 2, пневмоэлектропреобразователь (микрофон) 3, выпускной жиклер 4, входное сопло 5, резонансную камеру 6, разделитель 7, каналы 8 и 9.The jet temperature sensor (see Figs. 1 and 2) contains a direct braking chamber 1, a jet oscillation generator 2, a pneumatic electro-transducer (microphone) 3, an exhaust nozzle 4, an input nozzle 5, a resonant chamber 6, a separator 7, channels 8 and 9.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газовый поток, температура которого измеряется, обдувающий датчик снаружи, поступает в камеру прямого торможения 1 сбоку, например, под прямым углом к оси камеры прямого торможения 1 (см. стрелка на Фиг. 1). Далее газ поступает в чувствительный элемент, состоящий из струйного генератора колебаний 2 с входным соплом 5. В результате набегания струи из входного сопла 5 на разделитель 7, в резонансной камере 6 возникают колебания давления, частота которых пропорциональна температуре газового потока. Колебания передаются по каналам 8 и 9 к пневмоэлектропреобразователю 3 (формирующему электрический выходной сигнал). Через жиклер 4 газ из генератора сбрасывается в зону с пониженным давлением. Так как разделитель 7 расположен вдоль газового потока натекающего на датчик, и входное отверстие камеры прямого торможения 1 выполнено перпендикулярно направлению газового потока в двигателе (для получения максимального давления в камере), то газ вытекающий из сопла 5 генератора 2, не имеет составляющих скорости перпендикулярных плоскости разделителя 7. Это устраняет сбои в работе генератора 2, не снижает амплитуду его сигнала, не формирует лишние гармоники, повышает точность измерения температуры газового потока.The gas flow, the temperature of which is measured, blowing the sensor from the outside, enters the direct braking chamber 1 from the side, for example, at a right angle to the axis of the direct braking chamber 1 (see arrow in Fig. 1). Next, the gas enters the sensing element, consisting of a jet oscillation generator 2 with an inlet nozzle 5. As a result of the run of the jet from the inlet nozzle 5 on the separator 7, pressure oscillations occur in the resonance chamber 6, the frequency of which is proportional to the temperature of the gas stream. Oscillations are transmitted through channels 8 and 9 to the pneumoelectro-transducer 3 (generating an electrical output signal). Through the nozzle 4, the gas from the generator is discharged into the zone with reduced pressure. Since the separator 7 is located along the gas flow flowing to the sensor, and the inlet of the direct braking chamber 1 is made perpendicular to the direction of the gas flow in the engine (to obtain the maximum pressure in the chamber), the gas flowing from the nozzle 5 of the generator 2 does not have velocity components perpendicular to the plane separator 7. This eliminates the malfunctioning of the generator 2, does not reduce the amplitude of its signal, does not generate unnecessary harmonics, increases the accuracy of measuring the temperature of the gas stream.

Claims

An inkjet temperature sensor containing a direct braking chamber, the gas inlet into which is made at an angle to the axis of the chamber, mounted in series with a sensing element made in the form of a jet oscillation generator, containing a power nozzle through which gas from the chamber enters the internal cavity of the generator, flowing onto a separator, characterized in that the separator in the oscillation generator is located along the gas stream flowing onto the sensor.