[发明专利]一种探针强化冷却结构

说明书

本发明涉及一种可应用于地面燃气轮机、航空发动机等领域的探针强化冷却结构，其中的探针冷却挡板采用钣金成型的方式，焊接在探针伸入主流通道的端壁对应位置。一方面，利用挡板自身的高度，挡住来流的高温、高速流体；另一方面，受遮挡的探针受感部周围受到其伸入孔附近低温二股气流的包裹，实现探针受感部的冷却降温目的；第三点，带有一定高度的挡板会在其下游造成气流的回流流动区域，这种局部气流的大回流区域会伴随着气流静压力的降低，从而使得端壁位置处探针伸入孔外部的冷却二股气流可以顺利的引射入主流通道中。挡板的高度设计参数，将决定这股引射二股冷却气流的引射深度及强度，从而实现不同插入深度探针的最优强化冷却效果。

技术领域

本发明属于燃气轮机、航空发动机等领域，具体涉及一种用于燃气轮机、航空发动机等领域的探针强化冷却结构。

背景技术

主流内气体参数的稳定测量是在燃气轮机以及航空发动机领域均有重要实际工程意义的基础科学问题。为了检测机器的运行状态或评估部件的效率衰减情况，往往不可避免的需要在一些截面位置设置温度压力的测量探针。

在以往燃气轮机、航空发动机的结构设计中，探针在主流通道内的测量往往采用直插的方式，即：测量探针的受感部测头直接通过机匣外环端壁的孔洞插入主流通道中，受主流气流的冲击，气流在受感部圆柱杆处滞止，从而导致受感部及测头位置的金属壁面温度增加。这将导致受感部的使用寿命显著缩短，甚至影响测量信号的引出以及测量结果的准确性。

针对传统设计方案中所面临的问题，迫切需要提出一种工程上可行、可实现插入主流内受感部寿命延长的探针冷却结构布局方案。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，为解决探针受感部伸入主流通道内测头受主流气流的冲击而温度过高的问题，本发明旨在提供一种新型的探针强化冷却结构布局方案，作为一种新颖的结构设计，可在燃气轮机、航空发动机等领域中应用。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种探针强化冷却结构，机匣端壁上设有探针，所述探针的受感部穿过机匣端壁位置的受感部伸入孔伸入到主流通道内部，所述机匣端壁的外侧为二次流冷却气体，其特征在于，

所述探针受感部与受感部伸入孔之间设有环缝间隙，

所述机匣端壁的内表面大致对应所述受感部伸入孔的位置设置有探针冷却挡板，所述探针冷却挡板整体大致呈U形结构，包括前挡板及左右两侧板，所述前挡板位于所述探针受感部的上游，所述左右两侧板位于所述探针受感部的左右两侧，并且所述前挡板至少基本垂直于高温主流的气流方向，所述左右两侧板至少基本平行于高温主流的气流方向，

所述探针冷却挡板具有一定的高度，所述高度至少能够使主流气体在所述探针冷却挡板的后侧形成回流及低静压流动区域，使得位于所述机匣端壁外侧的二次流冷却气体在气流的引射效应下，从所述探针受感部与受感部伸入孔之间的环缝间隙引射入主流通道内，使得所述探针受感部周围受到二次流冷却气体的包裹，形成对所述探针受感部的强化冷却，并可降低测头位置的金属壁面温度。

本发明的探针强化冷却结构中，探针冷却挡板位于探针受感部上游，利用挡板对受感部上游高温气流的阻碍效应及其在挡板后形成气流的低静压流动区域，实现受感部伸入孔与受感部环缝间冷却二次流的引射效果，最终达到受感部冷却降温的效果。

优选地，所述探针冷却挡板采用钣金成型的方式，焊接在探针伸入主流通道的端壁对应位置。

优选地，所述探针冷却挡板的展开型线可采用复杂弯曲型的型式或者锥形，成型后焊接至需要伸入受感部的端壁位置处，实现轻质薄板材的刚度增加效应，避免在气流激振作用力下，挡板发生声学疲劳失效。

优选地，所述探针冷却挡板可采用厚度为0.5～1.2mm的板材经钣金成型而成，最终实现结构的轻质化设计目标。