[发明专利]一种燃烧室室壁温度梯度测量模块

权利要求书

1.一种燃烧室室壁温度梯度测量模块，其特征在于：该模块为平板型结构，包括平面形压板(2)、5支热电偶传感器(4)、弹簧(8)、挡片(9)、绝热衬套(5)、支撑套(7)；每支热电偶传感器(4)感温端处均焊接有圆盘形挡片(9)，热电偶传感器(4)在挡片(9)上部的一端穿过支撑套(7)和弹簧(8)，支撑套(7)套入弹簧(8)内，一并套入平面形压板(2)中；热电偶传感器(4)在挡片(9)以下部分穿入绝热衬套(5)中；

所述的平面形压板(2)为平板凸台结构，凸台上加工有5个平底盲孔(13)，盲孔(13)内径比弹簧(8)外径大，盲孔(13)底部加工有同轴心的通孔(14)，通孔(14)孔径比对应的热电偶传感器(4)的外径大，且沿垂直于通孔(14)轴线方向向外侧开出与通孔(14)等宽的U形槽(15)；平面形压板(2)凸台两侧各伸出一耳片，其上各加工一通孔，在耳片侧面垂直于通孔方向加工出螺纹孔；盲孔(13)和通孔(14)的排列与燃烧室外壁(11)和内壁(12)上加工的孔的位置相对应；热电偶传感器(4)在挡片(9)上部的一端穿过支撑套(7)和弹簧(8)，支撑套(7)套入弹簧(8)内，一并套入平面形压板(2)上的盲孔(13)中，其中热电偶传感器(4)在弹簧(8)以上较细部分提前通过平面形压板(2)上的U形槽(15)穿入通孔(14)中；热电偶传感器(4)在挡片(9)以下部分穿入绝热衬套(5)中；

被测量的燃烧室在外壁(11)和内壁(12)上加工5个沉头盲孔，沉头盲孔中的大孔只位于外壁(11)中；5个盲孔分成平行的两组，一组2个，一组3个，呈交错排列，每组的盲孔中心分别对应着内壁(12)上的相邻两个肋片的中心；盲孔深度控制根据孔底距离内壁面的距离L1～L5来确定，L1、L2、L3、L4为逐渐增加的等差数列，螺柱(3)上半部加工有螺纹，底端插入燃烧室外壁(11)上加工的盲孔中，并焊接固定；

L1根据加工精度在保证内壁(12)不被穿透的情况下取0.4～0.8mm，L4要保证对应的热电偶传感器(4)的测量端位于温度随径向位置呈线性变化的区间，L4小于等于2mm。

2.根据权利要求1所述的燃烧室室壁温度梯度测量模块，其特征在于：测温模块安装时，把热电偶传感器(4)感温端插入燃烧室外壁(11)上对应的沉头盲孔的小孔中，绝热衬套(5)插入大孔中；用力下压平面形压板(2)，使弹簧(8)产生一定的压缩量，并使螺柱(3)分别穿过其两侧耳片上的通孔，然后使用螺母(1)拧入螺柱(3)压住平面形压板(2)；弹簧(8)压缩后产生的力作用于挡片(9)使热电偶传感器(4)的感温端与燃烧室上的被测孔底面接触；安装时通过平面形压板(2)下沿距离外壁(11)外表面的距离Lth进行控制；压紧螺钉(6)拧入平面形压板(2)耳片侧面的螺纹孔中，并压紧螺柱(3)。

3.根据权利要求2所述的燃烧室室壁温度梯度测量模块，其特征在于：所述的弹簧(8)压缩力取3～6N，压缩量控制在10～15mm。

4.根据权利要求1所述的燃烧室室壁温度梯度测量模块，其特征在于：所述的热电偶传感器(4)在挡片(9)以下的长度根据燃烧室外壁(11)和内壁(12)上的孔深确定，挡片下长度设计成两种尺寸，L1～L4对应孔挡片下长度为相同尺寸，L5对应孔挡片下长度为另一尺寸。

5.根据权利要求1所述的燃烧室室壁温度梯度测量模块，其特征在于：获得燃烧室圆柱段被测部位的热流、气壁温、外壁温参数的方法如下：

采用平板式测温模块，通过平面形压板(2)将弹簧(8)压缩力施加于5个长度不一的探针式微细(公称直径≤Φ1.0)铠装热电偶传感器(4)上，使之插入燃烧室室壁上不同深度的盲孔中，测得孔底位置的温度；利用直接测得的 不同深度的壁温数据，运用傅里叶定律计算得出热流和气壁温：

从三维传热数值仿真结果来看，在距气壁面2mm距离内，肋中心温度随距离气壁面的距离增加呈线性降低；因此，将4个热电偶传感器(4)感温端布置在此线性变化区间内并处于不同的深度层，获得一组距离-温度值(Li，Twi)(i＝1,2,3,4)；可由此组数据进行线性拟合得到公式Twx＝a·L+Tw0：当L等于0时，Tw0即为气壁温；式中拟合直线的斜率α等于温度梯度，由傅里叶定律可知热流密度式中λ为固壁材料的导热系数；测温模块中测量值Tw5即为外壁温值。