一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置

本发明属于换热设备，具体涉及一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置。

背景技术：

1、航空发动机是一种精密且非常复杂的热力机械，其性能的优越于否对飞机的可靠性能、安全性能以及经济性能有着直接的影响，同时其发展水平同样反映出了一个国家的科技、国防和工业等综合实力水平。航空发动机的研制的进步在很大程度是取决于各类的测试技术的发展，如温度、流量、压力、应力和震动等相关参数的测试，在其中温度是发动机的设计分析过程中的重要参数。

2、涡轮盘作为燃气涡轮式发动机中的一个十分关键的部件，其性能是影响航空发动机的特性的一个重要的因素。当前的普遍使用的涡轮盘测温方式仍然是传统的热电偶测温方式，该种测温方式在使用过程中存在安装不便的问题，易对测试效率产生影响；为了能够在涡轮盘内实现高温、高速旋转、强振动状态下的非接触式的温度测量，则需要研究红外测温的技术。目前的红外测温传感器的工作温度最高为50℃，但是在航空发动机的涡轮盘腔里，存在着导热、对流和辐射三种传热方式，因此涡轮盘腔内的导热形式十分复杂，易对传感器的工作产生影响。为实现在发动机工作状态下，红外传感器在涡轮盘腔内对涡轮盘进行长时间的测温需求，开展对现有的红外探头热防护和冷却结构设计具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，用以保证红外探头在高温环境下的稳定运行。

2、本发明提供了一种非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，包括热防护套管、进气结构及出气结构；

3、所述热防护套管包括同心设置的外层不锈钢管、中层不锈钢管、内层不锈钢管，以及散热翅片；所述热防护套管前端包括由外层不锈钢管、中层不锈钢管形成的真空隔热层，以及由中层不锈钢管、内层不锈钢管形成的热管层；所述热防护套管后端包括由中层不锈钢管、内层不锈钢管形成的热管层；所述散热翅片通过过盈配合方式套于热防护套管后端中层不锈钢管的外壁；所述热防护套管前端真空隔热层及热管层端口通过前端盖封堵；所述热防护套管后端热管层端口通过后端盖封堵；所述热管层内填充有丙酮工质；所述内层不锈钢管腔体用于放置红外传感器；所述内层不锈钢管前端开口处安装有玻璃视窗；

4、所述进气结构包括进气嘴、氮气进气罩、盖板、均流板、准直管；所述出气结构包括氮气出气罩、安装支板；

5、所述进气嘴通过螺纹连接方式安装在氮气进气罩上，所述氮气进气罩一端通过螺栓与所述盖板连接，另一端通过螺栓与所述均流板及氮气出气罩连接；所述热防护套管后端安装于所述氮气出气罩内，所述氮气出气罩靠近热防护套管前端的环向设有出气口，所述氮气出气罩通过螺栓固定在所述安装支板上；所述准直管设于所述氮气进气罩内，并与所述内层不锈钢管同轴连接；所述进气结构用于使由所述进气嘴进入的冷却气体在所述均流板的作用下均匀吹扫所述散热翅片，并使由所述盖板及准直管进入的冷却气体吹扫所述内层不锈钢管的腔体。

6、进一步地，所述玻璃视窗采用高温胶进行粘贴，或者采用旋钮扣紧方式安装。

7、进一步地，所述后端盖配有用于充装工质的充液管。

8、进一步地，所述中层不锈钢管内壁烧结有一层厚度为0.3-0.4的镍粉或不锈钢粉末，粉末粒径为100～300目，孔隙率大于等于50％，用于为热管层工质回流提供毛细力。

9、进一步地，所述外层不锈钢管外表面喷涂高反射率材料。

10、进一步地，所述前端盖内部设有三个圆槽，用来插入所述外层不锈钢管、中层不锈钢管、内层不锈钢管，所述后端盖内部设有二个圆槽，用于插入所述中层不锈钢管、内层不锈钢管，并配有与所述充液管连通的充注孔。

11、进一步地，所述散热翅片采用圆柱形结构。

12、与现有技术相比本发明的有益效果是：

13、本发明能够保证红外探头在高温环境下的稳定运行。

技术特征：

1.一种非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，包括热防护套管、进气结构及出气结构；

2.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述玻璃视窗(7)采用高温胶进行粘贴，或者采用旋钮扣紧方式安装。

3.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述后端盖(4)配有用于充装工质的充液管(17)。

4.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述中层不锈钢管(2)内壁烧结有一层厚度为0.3-0.4的镍粉或不锈钢粉末，粉末粒径为100～300目，孔隙率大于等于50％，用于为热管层工质回流提供毛细力。

5.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述外层不锈钢管(1)外表面喷涂高反射率材料。

6.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述前端盖(6)内部设有三个圆槽，用来插入所述外层不锈钢管(1)、中层不锈钢管(2)、内层不锈钢管(3)，所述后端盖(4)内部设有二个圆槽，用于插入所述中层不锈钢管(2)、内层不锈钢管(3)，并配有与所述充液管(17)连通的充注孔。

7.根据权利要求1所述的非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，其特征在于，所述散热翅片(5)采用圆柱形结构。

技术总结
本发明提供了一种非接触测温红外探头的热防护及冷却装置，包括热防护套管、进气结构及出气结构；所述热防护套管包括同心设置的外层不锈钢管(1)、中层不锈钢管(2)、内层不锈钢管(3)，以及散热翅片(5)；所述进气结构包括进气嘴(8)、氮气进气罩(9)、盖板(10)、均流板(11)、准直管(13)；所述出气结构包括氮气出气罩(14)、安装支板(16)；所述进气结构用于使由所述进气嘴(8)进入的冷却气体在所述均流板(11)的作用下均匀吹扫所述散热翅片(5)，并使由所述盖板(10)及准直管(13)进入的冷却气体吹扫所述内层不锈钢管(3)的腔体。本发明能够保证红外探头在高温环境下的稳定运行。

技术研发人员：杨立新,孙家智,韩爽
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13