[发明专利]温度探针

说明书

本发明公开了用于确定气流中的温度的温度探针。探针包括探针主体(11)。温度传感器(50)设置为自由流温度传感器，用于测量气流的自由流温度，并且，温度传感器(60)设置为总温传感器，用于测量气流总温。确定气流中的温度的方法包括：测量自由气流中的流温度；提供静态气体体积，在该静态气体体积中流动气体的基本上全部的动能被回收，且转化成热能；以及测量静态气体体积中的总温。两个测量信号的组合一方面允许对表示比总焓的气流总温的准确确定，而同时允许对快速且瞬时的温度变化的检测。

技术领域

本公开涉及一种根据权利要求1所述的温度探针。本公开还涉及一种燃气涡轮发动机，其包括设置于燃气涡轮发动机的排气扩压器中的所描述种类的至少一个温度探针。而且，公开了用于确定气流中的温度的方法。

公开背景

在许多技术应用中，要求测量流动流体的温度。然而，在测量气流温度时，所测量到的温度将取决于流速，因为气体焓的一部分作为动能被提供。取决于流速这可能导致关注流动气体的焓时的重大误差。

例如，应用温度测量于燃气涡轮发动机的排气流中。从所测量到的排气流温度推导发动机工作循环的各种热力参数。列举一个实例，通常，从所测量到的排放气体温度和工作循环的压力比推导涡轮入口温度。例如，在EP 0 777 115中，公开了用于燃气涡轮发动机的排气导管中的温度测量的探针。显然，在这点上，关注排放气体的焓，并且，排气温度的测量旨在指示排放气体的比焓。容易意识到，流速越高，排放气体的比焓就越将被大量低估，所以，这导致从排放气体的比焓导出的任何热力参数的错误估计。

由于流动气体的速度仅仅从温度测量导出的比焓与焓之间的差异与流速二次相关。因而，在低流速下，可以忽视误差，因为误差属于其他影响测量的被疏忽的参数的范围中。此外，从温度测量而导出的所推算或计算出的参数的准确度可能不会在预期的置信水平外被影响。可以说，在一个实例中，在低马赫数(例如，低于0.2)下，可以忽视所述压缩性效应。然而，在更高的流速或马赫数下，相应地，通过测量的温度表示气体比焓而作为结果的误差或作为结果的参数的错误推算将比例过大地增加。

在对气流的停滞区中的气体温度的测量中，可以意识到补救措施。在停滞区中，该流的动压头转化成静压，该流的动能转化成热能，且进而，在上游流停滞区中测量的温度提供了比焓的准确指示。然而，由于按照定义，停滞区中的气体不被置换，或实际上以非常低的速率置换，仅在相当长的延迟时间的情况下可以分别检测气体温度或比焓的变化。某些应用(例如，对燃气涡轮发动机的控制和保护)不但可能要求表示气流的总焓的准确的总温测量，而且还可能要求快速测量，以便以较短的延迟时间来检测瞬时效应。

本公开的主题的标明

本公开的目标是，提供用于确定气流中的温度的温度探针和方法。在一个方面，公开了一种温度探针，其提供在从本领域得知的温度探针上的改进。在另一方面，温度探针应当允许确定总温，且进而，以改进的准确度且独立于流速而提供流动气体的比焓的指示。在再一方面，温度探针和方法应当允许对快速且瞬时的温度变化的检测。在更具体的方面，应当允许对总温的准确测量和对快速且瞬时的温度变化的检测。

这通过权利要求1中所描述的主题而实现，且进一步通过如独立方法权利要求中所描述的方法而实现。

在更详细地在下文中阐明的另外的方面，可能被认为是如下的情况：如此设置探针，以致于即使朝向探针的该流处于与设计不符的流向，也可以以高准确度确定总温，以致于在与设计不符的流条件的大范围内，且甚至在相当高的流马赫数下，该测量至少在很大程度上对与设计不符的流不敏感。

在其他方面，实现探针的稳健性。

鉴于在下文中提供的本公开，无论是否明确地提到，所公开的主题的另外的效果和优点都将变得显而易见。