[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：该模块为环形结构，包括环形压板(10)、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，一并套入环形压板(10)中，热电偶传感器(4)在挡片(9)以下部分穿入绝热衬套(5)中；

所述的环形压板(10)为部分圆环板式结构，部分圆环的两端沿圆环径向均加工有马蹄形缺口，缺口宽度n比螺柱(3)外径大，缺口内侧为半圆柱面，两缺口半圆柱面中心夹角α，每个缺口同一侧的板体上加工出Md3大小的螺纹通孔；在两马蹄形缺口之间均匀布置5个轴线夹角为β、直径为Фd1的径向盲孔，盲孔深度为Ld1，每个盲孔的底部对应一个同轴的直径为Фd2的小通孔，且垂直于盲孔轴线方向向板的一侧加工出宽度d2的通槽；d2比所装配的热电偶传感器(4)直径大，d1比弹簧(8)外径大，Ld1需小于弹簧(8)压缩后的长度；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，螺柱(3)焊接后的夹角为α，与环形压板(10)两缺口半圆柱面中心夹角相同；

被测量的燃烧室在喷管段外壁(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个盲孔中心线夹角为β，分别对应着内壁(12)上的相邻5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；

L1、L2、L3、L4为逐渐增加的等差数列，在保证内壁不被穿透的情况下取0.4～0.8mm，L4的取值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，不大于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：所述的热电偶传感器(4)在挡片(9)以下的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。

3.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，首先将5支热电偶传感器(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)嵌入大孔中；然后将热电偶传感器(4)在弹簧(8)以上较细部分提前通过环形压板(10)上的宽度为d2的通槽穿入直径Фd2的通孔中，接着将热电偶传感器(4)在挡片(9)以上部分一并套入环形压板(10)上的盲孔Фd1中，并用力下压环形压板(10)，使弹簧(8)产生一定的压缩量，同时使螺柱(3)分别穿过其两端的马蹄形缺口，然后使用螺母(1)拧入螺柱(3)压住环形压板(10)；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；为确保测量效果，弹簧压缩力取3～6N为宜，压缩量控制在10～15mm，通过环形压板(10)两端马蹄形缺口内侧半圆柱面与螺柱(3)的配合实现限位；使用压紧螺钉(6)拧入环形压板(10)两端的Md3螺纹孔中，并压紧螺柱(3)。

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：通过以下方法获得燃烧室喷管段被测部位的热流、气壁温、外壁温参数：通过环形压板(10)将弹簧(8)压缩力施加于5个长度不一的探针式微型热电偶传感器(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；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)； 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。