Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала

Авторы патента:

G01K7/02 - с использованием термоэлектрических элементов, например термопар (термоэлектрические или термомагнитные устройства как таковые H01L 35/00,H01L 37/00)

G01K1/14 - опоры; крепежные устройства; устройства для установки термометров в определенных положениях

Владельцы патента RU 2783221:

Публичное акционерное общество "ОДК-Сатурн" (RU)

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано при испытаниях по исследованию теплового состояния полых валов ГТД. Техническим результатом является создание конструкции устройства для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вращающегося вала. Устройство содержит термопару, механизм прижатия термопары к контролируемому объекту, устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту, при этом механизм прижатия термопары к контролируемому объекту выполнен в виде металлической полукруглой скобы, снабженной на концах крючкообразными зацепами и по меньшей мере одним местом для установки термопары, а устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту выполнено в виде внутренней и внешней труб, концентрично установленных друг относительно друга, зафиксированных между собой и выполненных с возможностью вращения одна относительно другой при помощи установленных рукояток на свободных концах труб, при этом рабочие концы труб снабжены угловыми рычагами, рабочие плечи которых взаимодействуют с крючкообразными зацепами скобы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано при испытаниях по исследованию теплового состояния полых вращающихся валов ГТД.

Валы ГТД авиационного назначения, являются одними из самых напряженных и ответственных деталей двигателя. В связи, с чем при испытаниях ГТД проводят исследования внутреннего теплового состояния валов. При подготовке тепловых испытаний возникает необходимость крепления к внутренней поверхности валов датчиков температуры и проводов.

Проблема измерения теплового состояния внутри вала является одной из актуальных и состоит в том, что крепление датчика температуры необходимо выполнить на труднодоступной внутренней поверхности вращающегося вала, выполненной из высокопрочного материала, чувствительного к концентраторам напряжений.

Известно устройство для измерения температуры внутри труб (патент на изобретение № 2180099, дата подачи 21.03.2000 г., опубликовано 27.02.2002 г., бюл.№6., МПК G01K1/14) содержащее рычаг, на одном конце которого расположен выступ с закрепленным на нем рабочим спаем термопары.

Недостатком данного устройства является то, что устройство невозможно использовать на вращающихся валах.

Известно устройство обнаружения колебаний температуры, в котором размещен соответствующий чувствительный элемент (патент РФ №2261175, B29C45/27, G01K1/14, приоритет 25.01.2001 г., опубликовано 27.09.2005 г.) включающее упругое кольцо в котором выполнено отверстие для размещения упомянутого термочувствительного элемента. Цель данного изобретения создание устройства к монтированию термочувствительного элемента для измерения температуры цилиндрического тела с возможностью легкой неоднократной установки и снятия.

Недостатком описанной конструкции является то, что измерение проводят только наружной температуры цилиндрического тела, невозможность измерения температуры на внутренней цилиндрической поверхности.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности (патент РФ №2114403, G01K1/14, G01K7/02, дата подачи заявки 31.05.1995 г., опубликовано 27.06.1998 г.) содержащее термопару, механизм прижатия термопары к контролируемому объекту, устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения температуры на вращающемся валу.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании конструкции устройства для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вращающегося вала.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала содержащее термопару, механизм прижатия термопары к контролируемому объекту, устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту.

Новым в изобретении является то, что механизм прижатия термопары к контролируемому объекту выполнен в виде металлической, полукруглой скобы, снабженной на концах крючкообразными зацепами и по меньшей мере одним местом для установки термопары, а устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту выполнено в виде внутренней и внешней трубы концентрично установленных друг относительно друга, зафиксированных между собой и выполненных с возможностью вращения одна относительно другой, при помощи установленных рукояток на свободных концах труб, при этом рабочие концы труб снабжены угловыми рычагами, рабочие плечи которых взаимодействуют с крючкообразными зацепами скобы.

Для регулирования глубины установки термопары внутри вала внешняя труба устройства для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту содержит регулируемый ограничитель.

Для надежности фиксации крючкообразных зацепов скобы в устройстве для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту в рабочих плечах угловых рычагов выполнены пазы.

При измерении температуры вала в нескольких точках, скоба содержит проушины для фиксации термопарных проводов.

Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала позволяет измерить температуру внутри вращающегося вала за счет фиксации термопары внутри вала при помощи скобы с последующим удалением устройства для установки механизма прижатия к контролируемому объекту.

На фигуре 1 изображен механизм прижатия термопары к контролируемому объекту; на фигуре 2 – устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту.

Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала содержит термопару 1 (фиг.1), механизм прижатия 2 (фиг.1) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту, устройство для установки 3 (фиг.1, 2) механизма прижатия 2 (фиг.1, 2) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту.

Механизм прижатия 2 (фиг.1, 2) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту выполнен в виде металлической, полукруглой скобы 4 (фиг.1), снабженной на концах крючкообразными зацепами 5 (фиг.1) и по меньшей мере одним местом 6 (фиг. 1) для установки термопары 1 (фиг.1).

Устройство для установки 3 (фиг.1, 2) механизма прижатия 2 (фиг.1, 2) термопары 1 (фиг. 1) к контролируемому объекту выполнено в виде внутренней 7 (фиг.1, 2) и внешней 8 (фиг.1, 2) труб, концентрично установленных друг относительно друга, зафиксированных между собой и выполненных с возможностью вращения одна относительно другой.

Вращение труб 7, 8 (фиг.1, 2) осуществляется при помощи установленных рукояток 9, 10 (фиг. 2) на свободных концах труб 7, 8 (фиг.1, 2). Рабочие концы труб 7, 8 (фиг.1, 2) снабжены угловыми рычагами 11, 12 (фиг.1, 2), рабочие плечи которых взаимодействуют с крючкообразными зацепами 5 (фиг. 1) скобы 4 (фиг. 2).

Внешняя труба 8 (фиг. 1, 2) устройства для установки 3 (фиг.1, 2) механизма прижатия 2 (фиг.1) к контролируемому объекту содержит регулируемый ограничитель 13 (фиг.1) установки термопары 1(фиг.1).

В рабочих плечах угловых рычагов 11, 12 (фиг. 1,2) выполнены пазы (не показаны) для фиксации крючкообразных зацепов 5 (фиг.1) скобы 4 (фиг. 1).

Скоба 4 (фиг. 1) содержит проушины 14 (фиг.1) для фиксации термопарных проводов.

Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала работает следующим образом.

Предварительно производят сборку устройства.

Термопары 1 (фиг. 1) устанавливают в месте 6 (фиг.1) скобы 4 (фиг. 1), например, с помощью металлических фольговых накладок, приваренных к внутренней поверхности скобы 4 (фиг.1) точечной сваркой таким образом, чтобы спаи термопар 1 (фиг.1) выступали над внешней поверхностью скобы 4 (фиг. 1) и прижимались к внутренней поверхности стенки вала силой упругости скобы 4 (фиг. 1).

В случае измерения температуры в нескольких точках вала используют несколько механизмов прижатия 2 (фиг.1) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту, при этом в каждую последующую скобу в проушины 14 (фиг. 1) продевают трассируемые к узлу токосъемника или телеметрии электрические провода термопар 1 (фиг. 1), а также провода датчиков любого типа, установленных на других деталях ротора.

Механизм прижатия 2 (фиг.1) устанавливают на устройство для установки 3 (фиг.1, 2), путем введения крючкообразных зацепов 5 (фиг.1) скобы 4 (фиг. 1) в пазы (не показаны) угловых рычагов 11, 12 (фиг. 1,2).

При помощи регулируемого ограничителя 13 (фиг.1) фиксируют требуемую глубину ввода механизм прижатия 2 (фиг.1) термопары 1 (фиг.1).

Установка устройства для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала осуществляется следующим образом.

Одновременным поворотом рукояток 9, 10 (фиг. 2) на свободных концах труб 7, 8 (фиг.1, 2) производят сжимание и разжимание упругой скобы 4 (фиг.1).

Для введения устройства для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала в контролируемый объект сведением рукояток 9, 10 (фиг. 2) производят сжимание упругой скобы 4 (фиг.1) с целью свободного прохождения внутрь контролируемого объекта.

Механизм прижатия 2 (фиг.1) термопары 1 (фиг.1) вводят внутрь контролируемого объекта до упора ограничителя 13 (фиг.2) с контролируемым объектом.

Поворотом рукояток 9, 10 (фиг. 2) в противоположные стороны производят разжимание упругой скобы 4 (фиг.1) и расцепление механизма прижатия 2 (фиг.1) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту с устройством для установки 3 (фиг.1, 2) механизма прижатия 2 (фиг.1, 2) термопары 1 (фиг.1) к контролируемому объекту.

Устройство для установки 3 (фиг.1, 2) механизма прижатия 2 (фиг.1, 2) термопары 1 (фиг.1) извлекают из контролируемого объекта.

За счёт силы упругости скоба 4 (фиг.1) равномерно прижимает термопару к внутренней цилиндрической поверхности контролируемого вала, а сила трения не дает сместиться механизму прижатия во время вращения вала.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает технический эффект, а также позволяет измерять тепловое состояние внутри длинноразмерных валов за счет возможной установки термопар в нескольких местах длинноразмерного вала. Устройство позволяет проводить измерения как во вращающихся, так и не вращающихся валах. Выполненные проушины для фиксации термопарных проводов позволяет снизить возможные вибронапряжения и не затрудняют протекание среды внутри вала. Использование сжимающегося механизма прижатия термпопары к контролируемому объекту позволяет устанавливать термопары в валах с разным диаметром.

1. Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала, содержащее термопару, механизм прижатия термопары к контролируемому объекту, устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту, отличающееся тем, что механизм прижатия термопары к контролируемому объекту выполнен в виде металлической полукруглой скобы, снабженной на концах крючкообразными зацепами и по меньшей мере одним местом для установки термопары, а устройство для установки механизма прижатия термопары к контролируемому объекту выполнено в виде внутренней и внешней труб, концентрично установленных друг относительно друга, зафиксированных между собой и выполненных с возможностью вращения одна относительно другой при помощи установленных рукояток на свободных концах труб, при этом рабочие концы труб снабжены угловыми рычагами, рабочие плечи которых взаимодействуют с крючкообразными зацепами скобы.

2. Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала по п.1, отличающееся тем, что внешняя труба устройства для установки механизма прижатия к контролируемому объекту содержит регулируемый ограничитель установки термопары.

3. Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала по п.1, отличающееся тем, что в рабочих плечах угловых рычагов выполнены пазы для фиксации крючкообразного зацепа скобы.

4. Устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности вала по п.1, отличающееся тем, что скоба содержит проушины для фиксации термопарных проводов.

Похожие патенты:

Способ изготовления термопар // 2781399

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для изготовления термопар. В способе изготовления термопар скручивают два проволочных электрода, состоящих из разных металлов, между собой и сваривают между собой в месте скрутки плавлением.

Способ контроля полярности термоэлектродов // 2780703

Изобретение относится к области термометрии, а конкретно для контроля полярности термоэлектродов. Предложен способ контроля полярности термоэлектродов, в котором при отсутствии доступа к месту соединения и возможности изменения температуры горячего спая осуществляется нагрев электродов и измерение после нагрева термо-ЭДС на свободных концах компенсационных проводов.

Высокотемпературная установка для градуировки термопар // 2780306

Предлагаемая установка относится к средствам и оборудованию, обеспечивающим калибровку и градуировку термоэлектрических преобразователей в диапазоне температур свыше 2000 К. Высокотемпературная установка для градуировки термопар содержит корпус, выполненный из тугоплавкого материала, размещенные внутри корпуса нагреватель с токоподводами, термостойкие электроизоляторы в защитной трубе.

Устройство для измерения температуры газовых потоков // 2777743

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике в условиях воздействия повышенных вибрационных нагрузок. Предложено устройство для измерения температуры газовых потоков, содержащее защитный металлический перфорированный наконечник, термопару, проходящую в металлическом корпусе, выступающая часть которой выполнена в виде металлической трубки диаметром d и заканчивающаяся уплощенной лопаткой, торец которой является термоспаем, металлическая трубка имеет уменьшающийся в сторону уплощенной лопатки диаметр, равный 0,4÷0,5 d непосредственно перед лопаткой, а уплощенная лопатка имеет следующие размеры: длина 0,3÷0,4 d, ширина 0,7÷0,8 d, толщина 0,1÷0,2 d.

Прибор для измерения температуры для использования с системой фототермической адресной терапии и связанные способы // 2774735

Настоящее изобретение относится к терапиям на основе энергии и, более конкретно, к системам и способам повышения точности измерений температуры, используемых во время дерматологической терапии на основе энергии. Система измерения температуры для измерения температуры измеряемой поверхности включает: 1) первый датчик температуры; и 2) контрольную поверхность, включающую в себя второй датчик температуры, интегрированный в нее.

Способ измерения температуры модели при вакуумировании в гиперзвуковом потоке // 2773063

Способ относится к области экспериментальной аэротермодинамики, в частности к лабораторным вакуумным аэродинамическим установкам кратковременного действия, обеспечивающим моделирование условий полета летательных аппаратов в верхних слоях атмосферы с большими числами Маха. Способ измерения температуры модели при вакуумировании в гиперзвуковом потоке заключается в измерении комнатной температуры и сигналов датчика теплового потока: нулевого и при пуске гиперзвукового сопла, вычислении температуры при пуске сопла через разность сигналов, деленную на коэффициент передачи датчика теплового потока, и суммировании с комнатной температурой.

Устройство для исследования энергетических и временных параметров светового излучения // 2761119

Изобретение относится к области фотометрии. Оно может быть использовано в экспериментах, связанных с исследованиями воздействия светового излучения на материалы и элементы, применяемые в современной технике, где требуется высокая достоверность значений измеряемых параметров.

Устройство для измерения малых разностей температур // 2760923

Устройство относится к измерительной технике, а именно к измерению градиента температуры объектов с помощью термопар, и может быть использовано в отраслях промышленности и научного эксперимента в составе автоматизированных систем управления (АСУ) в условиях высокого уровня электрических помех. Как правило, задача АСУ сводится к автоматической регулировке температуры объекта таким образом, чтобы значение градиента между выбранными точками имело минимальное значение или поддерживалось на заданном уровне.

Многоканальный датчик температуры // 2760640

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам для измерения температуры и может быть использовано для регистрации температуры высокоскоростных термодинамических процессов, таких как горение ВВ и ПТС. Многоканальный датчик температуры представляет собой подложку 1, например, из ситалла с нанесенными на нее дорожками, например тремя, из контактирующих слоев пары металлов 2 и 3 (например, меди и никеля), способных вырабатывать термо-ЭДС с образованием зоны горячих спаев с площадью сечения S1, S2 и S3 соответственно, при этом S1<S2<S3 или S3<S2<S1.

Способ получения высокотемпературных керамических термоэлектрических преобразователей для высокотемпературной термометрии из нитридов элементов подгрупп титана и ванадия методом окислительного конструирования // 2759827

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для изготовления высокотемпературных термопар из электропроводящей керамики на основе нитридов металлов подгруппы титана и ванадия (Ti, Zr, Hf, V, Та, Nb) методом прямой нитридизации для определения высоких температур до 3000°С. Предложенный способ, используя подход окислительного конструирования, позволяет получить керамический монолитный теплоэлектрический преобразователь из нитридов соответствующих металлов во всех возможных комбинациях.

Неинвазивная индикация температуры технологической среды со сниженной погрешностью // 2770168

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры технологической среды. Система оценки температуры технологической среды включает в себя сборочный узел, капсулу датчика, цепь измерения и контроллер.