Многозонный термопреобразователь



Многозонный термопреобразователь
Многозонный термопреобразователь
Многозонный термопреобразователь
G01K2013/024 - Измерение температуры; измерение количества тепла; термочувствительные элементы, не отнесенные к другим классам ( измерение температурных колебаний с целью компенсации их влияния на измерение других переменных величин или для компенсации ошибок в показаниях приборов для измерения температуры, см. G01D или подклассы, к которым отнесены эти переменные величины; радиационная пирометрия G01J; определение физических или химических свойств материалов с использованием тепловых средств G01N 25/00; составные термочувствительные элементы, например биметаллические G12B 1/02)

Владельцы патента RU 2655734:

Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") (RU)

Изобретение относится к области газовой динамики и может быть использовано для измерения поля температуры газового потока, движущегося с большой скоростью, в частности, в газотурбинных установках и в стендовых системах. Известный многозонный термопреобразователь, содержащий не менее трех кабельных термопар в виде рабочих спаев термоэлектродов, каждая из термопар установлена в защитный чехол и соединена в сборку, закрепленную на кронштейне, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии, по предложению для измерения поля высокотемпературного газового потока он снабжен дополнительными трубчатыми корпусами, каждая кабельная термопара в защитном чехле заключена в трубчатый корпус, корпуса последовательно соединены в одной плоскости в сборку, а на боковой поверхности каждого трубчатого корпуса в месте расположения рабочего спая выполнены отверстия по направлению потока газа, при этом отношение расстояния между отверстиями к диаметру трубчатого корпуса равно 3-7, а расстояние между защитным чехлом термопары и трубчатым корпусом не более 0,3 мм. Трубчатые корпуса со стороны рабочего спая могут быть заглушены, термопреобразователь в качестве кабельных термопар содержит спаи в виде хромель-алюмелевых термоэлектродов, а трубчатые корпуса выполнены из стали 23ХН18 или ХН78Т. Технический результат - расширение высокотемпературного интервала измерений до температуры 1450°С, повышение точности измерений, увеличение срока безотказной работы свыше 2 лет при многократном использовании для измерения поля температур высокотемпературного газового потока. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области газовой динамики и может быть использовано для измерения поля температуры газового потока, движущегося с большой скоростью, в частности, в газотурбинных установках и в стендовых системах.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является известный многозонный термопреобразователь, содержащий не менее трех кабельных термопар в виде рабочих спаев термоэлектродов, каждая из термопар установлена в защитный чехол и соединена в сборку, закрепленную на кронштейне, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии.

/ТП 0199 (многозонные термопреобразователи) - ООО "Биакс"

http://biaksnn.ru/tp-O 199-mllogozollllye- termopreobrazovateli/ 26.01.2017 16:08:27/

Недостатком известного термопреобразователя (с кабельными термопарами типа КТХА, КТНН) является нестабильность измерения из-за их недостаточного интервала устойчивого измерения при высоких температурах. Это справедливо в случае использования известного термопреобразователя при измерении температуры газового потока, движущегося с большой скоростью в газотурбинных установках, где температура потока достигает температуры до 1400°С. Точность и достоверность измерения снижается, стойкость неохлаждаемого термопреобразователя становится незначительной, повторное использование его затруднительно.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке неохлаждаемой гребенки термопар для измерения поля температур высокотемпературного газового потока, движущегося с большой скоростью на выходе из камеры сгорания газотурбинной установки.

Ожидаемый технический результат - расширение высокотемпературного интервала измерений, увеличение точности измерений, повышение срока службы, за счет возможности многократного использования для измерения поля температур газового потока на выходе из камеры сгорания.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что известный многозонный термопреобразователь, содержащий не менее трех кабельных термопар в виде рабочих спаев термоэлектродов, каждая из термопар установлена в защитный чехол и соединена в сборку, закрепленную на кронштейне, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии, по предложению, для измерения поля высокотемпературного газового потока, он снабжен дополнительными трубчатыми корпусами, каждая кабельная термопара в защитном чехле заключена в трубчатый корпус, корпуса последовательно соединены в одной плоскости в сборку, а на боковой поверхности каждого трубчатого корпуса в месте расположения рабочего спая выполнены отверстия по направлению потока газа, при этом отношение расстояния между отверстиями к диаметру трубчатого корпуса равно 3-7, а расстояние между защитным чехлом термопары и трубчатым корпусом не более 0,3 мм. Трубчатые корпуса со стороны рабочего спая могут быть заглушены, термопреобразователь в качестве кабельных термопар содержит спаи в виде хромель-алюмелевых термоэлектродов, а трубчатые корпуса выполнены из стали 23ХН18 или ХН78Т.

Для повышения стойкости от воздействия высоких температур термопреобразователь снабжен дополнительными трубчатыми корпусами, которые последовательно соединены в одной плоскости в сборку (гребенку).

Термопары в защитном чехле заключены в трубчатые корпуса сборки, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии. В местах размещения спаев в трубчатых корпусах выполнены отверстия. Отверстия выполнены по направлению потока газа, преимущественно со стороны боковой поверхности сборки, что позволяет уменьшить нарушения сплошности измеряемого потока и уменьшить его влияние на достоверность измеряемой температуры. Расстояние между отверстиями устанавливают в зависимости от наружного диаметра трубчатого корпуса по установленному экспериментально отношению расстояния между отверстиями к диаметру трубчатого корпуса, которое равно 3-7. При отношении менее 3, для условий высокотемпературного потока газотурбинного двигателя, расстояние между отверстиями или спаями становится очень незначительным, что приводит к излишним измерениям и не влияет на увеличение достоверности сведений о температуре потока, а при расстоянии между отверстиями при отношении более 7 наблюдается значимое снижение достоверности сведений о температуре потока. Расстояние между защитным чехлом термопары и внутренней стенкой трубчатого корпуса не должно превышать 0,3 мм. В этом случае количество поступающего между корпусами газа практически не влияет на достоверность измерения температуры. При увеличении расстояния более 0,3 мм газ, набегающего потока, поступает между корпусами и начнет оказывать влияние на значение измеряемой температуры, а при величине расстояния более 1 мм, его влияние на результаты измерений станет неприемлемым. Трубчатые корпуса со стороны рабочего спая могут быть заглушены, в частности запаяны или закрыты пробками. Корпуса могут быть изготовлены из стали 23ХН18 или ХН78Т, обеспечивающей достаточные жаростойкие свойства.

На приведенных чертежах показана конструкция многозонного термопреобразователя.

На фиг. 1 - схема многозонного термопреобразователя в сборе.

На фиг. 2 - узел А расположение отверстий на сборке многозонного термопреобразователя.

Многозонный термопреобразователь содержит трубчатые корпуса 1, кабельные термопары с рабочим спаем в защитном чехле 2, хомуты 3, соединяющие трубчатые корпуса в одной плоскости в сборку, кронштейн 4, фиксирующий сборку, переходную втулку 5 и удлинительные провода 6. На боковой поверхности каждого трубчатого корпуса в месте расположения рабочего спая выполнены отверстия 7 по направлению потока газа, отношение расстояния (n) между отверстиями к диаметру (d) трубчатого корпуса n/d=3-7.

По предложению, многозонный термопреобразователь, в зависимости от условий испытаний, может комплектоваться термопарами типа КТХА, КТНН, защитными трубчатыми корпусами 1 различных наружных диаметров, изготовленными из жаропрочных или жаростойких сталей, и соединительными хомутами 3. При комплектации учитываются требования по расстоянию между отверстиями и зависимость расстояния от диаметра трубчатого корпуса. Учитываются требования по величине расстояния между защитным чехлом термопары и внутренней стенкой трубчатого корпуса, которое не должно превышать 0,3 мм.

Комплектация многозонного термопреобразователя и его работа в приведенной комплектации

В комлектации использована кабельная термопара типа КТХА, которая установлена в трубчатый корпус из стали марки ХН78Т с внешним диаметром 3 мм и внутренним диаметром 2 мм, а расстояние между защитным чехлом термопары и трубчатым корпусом составляло 0,2 мм. На боковой поверхности каждого трубчатого корпуса в месте расположения рабочего спая выполнены приемные отверстия диаметром 1 мм. Трубчатые корпуса с кабельными термопарами типа КТХА с помощью хомутов из фольги ХН78Т толщиной 0,2 мм соединены со сдвигом в одной плоскости в сборку из шести корпусов. Расстояние между отверстиями (рабочими спаями) составляло n=6×3=18 мм. Для фиксирования сборки в нужном положении относительно газового потока на сборку установлен кронштейн из стали марки ХН78Т. Кабельные термопары типа КТХА с помощью переходных втулок соединены с удлинительными проводами хромель-алюмель (ХА) 0,5 мм2 в кремнеземной оплетке и показывающими приборами.

С помощью кронштейна перед началом измерения температурного поля потока газа устанавливали сборку в радиальном направлении к потоку, при этом отверстия в боковой поверхности ориентировали навстречу потоку газа. Измеряли температуру термопарами и производили ее фиксирование. Поворачивали сборку относительно оси потока и продолжали измерять и фиксировать температуру по окружности потока. Полученные данные позволяли регулировать подачу топлива для сжигания в различных участках камеры сгорания для получения одинаковой температурной структуры газового потока. Сборку использовали несколько раз. Продолжительность безотказной работы сборки составила более 16000 рабочих часов, что соответствовало II группе условий эксплуатации.

Приведенная комплектация сборки не является единственной. В рамках предложения могут быть скомплектованы и другие варианты сборок.

Предложенная конструкция сборки (гребенки) позволяет расширить высокотемпературный интервал измерений до температуры 1450°С, повысить точность измерений, увеличить срок безотказной работы свыше 2 лет при многократном использовании для измерения поля температур высокотемпературного газового потока.

1. Многозонный термопреобразователь, содержащий не менее трех кабельных термопар в виде рабочих спаев термоэлектродов, каждая из термопар установлена в защитный чехол и соединена в сборку, закрепленную на кронштейне, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии, отличающийся тем, что, для измерения поля высокотемпературного газового потока, он снабжен дополнительными трубчатыми корпусами, каждая кабельная термопара в защитном чехле заключена в трубчатый корпус, корпуса последовательно соединены в одной плоскости в сборку, а на боковой поверхности каждого трубчатого корпуса со стороны рабочего спая выполнены отверстия по направлению потока газа, при этом отношение расстояния между отверстиями к диаметру трубчатого корпуса равно 3-7, а расстояние между защитным чехлом термопары и трубчатым корпусом не более 0,3 мм.

2. Многозонный термопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что трубчатые корпуса со стороны рабочего спая заглушены.

3. Многозонный термопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кабельных термопар он содержит спаи в виде хромель-алюмелевых термоэлектродов.

4. Многозонный термопреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что трубчатые корпуса выполнены из стали 23ХН18 или ХН78Т.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений предназначена для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубопроводов с большой точностью и быстрой заменой датчиков температуры аттестованными датчиками, транспортирующих рабочие жидкие среды или сырье и другие различные текучие агенты.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для обнаружения дефектов на начальном этапе эксплуатации в высокотемпературных устройствах высокого давления, используемых в химических установках, таких как высокотемпературные системы и резервуары высокого давления.

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.

Изобретение может быть использовано для измерения температуры и градиента температур в процессе стыковой контактной сварки оплавлением профилей различного сечения из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры при точении вращающейся заготовки. Устройство для измерения термоэлектродвижущей силы резания при точении содержит прокладки электроизоляционные, заготовку вращающуюся, установленную и закрепленную на шпинделе станка, и инструмент режущий.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано в качестве датчика температуры биологических и физических объектов. Предложено устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему для компенсации температуры холодного спая, источник стабилизированного питания, термопару, делитель напряжения, состоящий из потенциометра и резистора, включенного в диагональ питания моста, причем отрицательный электрод термопары и средняя точка делителя напряжения подключены к измерительной диагонали моста.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство представляет собой металлический блок, выполненный в виде соединенного с корпусом цилиндра с продольным осевым каналом, в котором размещена термопара, представляющая собой металлическую трубку с керамической вставкой, в которой проходят термопарные провода, выступающие на конце термопары за пределы металлической трубки с керамической вставкой и соединенные в рабочий спай.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды.

Изобретение относится к области контактных измерений температуры высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний.

Изобретение относится к линиям электроснабжения. Определитель температуры провода контактной сети и воздушных линий электропередачи содержит датчик тока, датчик скорости ветра, датчик температуры окружающей среды, первый и второй функциональные преобразователи, блок вычисления перегрева, первый и второй сумматоры, источник стабилизированного напряжения, первый, второй, третий и четвертый задатчики постоянных параметров коэффициента теплоотдачи конвенцией, задатчик периметра провода, задатчик степени черноты поверхности провода и исполнительный орган, а также датчик направления ветра, датчик относительной влажности воздуха, первое, второе и третье программируемые многофункциональные средства, первый и второй переключатели с управляемым входом, первый, второй и третий пороговые элементы, первый и второй умножители, схему совпадения, задатчики массы, удельной теплоемкости, сопротивления единицы длины провода, задатчик температурного коэффициента сопротивления провода и блок масштабного коэффициента тока.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к способам определения температуры торможения газового потока, и может быть использовано при длительном локальном измерение полной температуры набегающего потока в элементах газотурбинных двигателей, например в переходных каналах, на выходе из камеры сгорания, с числом Маха от 0.1 до 0.7 набегающего потока и температурой, превышающей 2000K.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры раскаленных газовых потоков, включая пламена.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры потока неоднородных, химически агрессивных и абразивосодержащих газов.

Держатель нанокалориметрического сенсора для измерения теплофизических параметров образца, а также структуры и свойств его поверхности дает возможность проведения экспериментов с одновременным использованием данных методов, что позволяет проводить in-situ исследования структуры и свойств поверхности, а также теплофизических свойств материалов различного типа с возможностью одновременного снятия базовой линии.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. Система датчиков содержит технологический измерительный преобразователь, вибродатчик без внешнего питания и технологический трансмиттер.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нестационарного газового потока, теплового импульса потока, скорости движения фронта теплового возмущения, зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения.

Изобретение относится к области технической физики, а именно к способам определения температуры торможения газового потока, и может быть использовано при длительном локальном измерение полной температуры набегающего потока в элементах газотурбинных двигателей, например в переходных каналах, на выходе из камеры сгорания, с числом Маха от 0.1 до 0.7 набегающего потока и температурой, превышающей 2000K.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры раскаленных газовых потоков, включая пламена.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры потока неоднородных, химически агрессивных и абразивосодержащих газов.

Измерительный преобразователь (260) технологической переменной для восприятия технологической переменной технологической текучей среды в промышленном процессе включает в себя технологическую прокладку (200), имеющую поверхность, выполненную с возможностью образования уплотнения с поверхностью технологического резервуара.

Изобретение относится к области газовой динамики и может быть использовано для измерения поля температуры газового потока, движущегося с большой скоростью, в частности, в газотурбинных установках и в стендовых системах. Известный многозонный термопреобразователь, содержащий не менее трех кабельных термопар в виде рабочих спаев термоэлектродов, каждая из термопар установлена в защитный чехол и соединена в сборку, закрепленную на кронштейне, при этом каждый последующий рабочий спай отстоит от предыдущего на одинаковом расстоянии, по предложению для измерения поля высокотемпературного газового потока он снабжен дополнительными трубчатыми корпусами, каждая кабельная термопара в защитном чехле заключена в трубчатый корпус, корпуса последовательно соединены в одной плоскости в сборку, а на боковой поверхности каждого трубчатого корпуса в месте расположения рабочего спая выполнены отверстия по направлению потока газа, при этом отношение расстояния между отверстиями к диаметру трубчатого корпуса равно 3-7, а расстояние между защитным чехлом термопары и трубчатым корпусом не более 0,3 мм. Трубчатые корпуса со стороны рабочего спая могут быть заглушены, термопреобразователь в качестве кабельных термопар содержит спаи в виде хромель-алюмелевых термоэлектродов, а трубчатые корпуса выполнены из стали 23ХН18 или ХН78Т. Технический результат - расширение высокотемпературного интервала измерений до температуры 1450°С, повышение точности измерений, увеличение срока безотказной работы свыше 2 лет при многократном использовании для измерения поля температур высокотемпературного газового потока. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх