[發明專利]一種帶冷卻水套的高溫燃氣動態壓力引壓裝置

在審

• 申請號: 201610085990.2
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105547578A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 孫濤;王凱;高慧中;劉培培
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七〇五研究所
• 主分類號: G01L19/00
• 分類號: G01L19/00;G01L19/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于壓力測量技術領域，具體為一種帶冷卻水套的高溫燃氣動態壓力引壓 裝置。

背景技術

熱能動力機械與裝置在現代生活中起著十分重要的作用，各種不同類型、性能的 動力裝置十分廣泛地應用在汽車、拖拉機、火車、輪船、飛機、導彈、魚雷等工農業、 交通、軍事等各個領域。熱能動力機械工作時，燃料通過能源供應與調節系統輸送到 燃燒裝置，在其中點火燃燒產生高溫高壓燃氣驅動發動機做功。高溫燃氣的動態壓力 是表征燃燒穩定性的重要參數，對于燃燒狀態評估、異常分析及燃燒系統的改進具有 重要的指導作用。

燃燒裝置出口燃氣溫度通常都在1000k以上，比如，推比10級別航空發動機燃燒 室出口燃氣平均溫度約1850k，推比15以上級別的發動機燃燒室出口溫度高達2000k 以上。為了測量高溫燃氣的壓力，人們不斷將新材料、新工藝、新結構引入到傳感器 的設計加工以提高其工作溫度范圍。南京高華公司研制出JC-025G高溫壓力傳感器采 用分體式、雙膜片結構，通過在連接前后膜片的毛細管中填充硅油及內置電路對零點、 滿量程進行溫度補償和線性修正，使得傳感器的工作溫度提高至125℃。美國PCB公 司提供的064B型水冷適配器，與PCB動態壓力傳感器組合使用，可較大程度地提高 傳感器的工作范圍。總體而言，受壓力傳感器敏感元件和調理電路的工作溫度范圍及 傳感器體積、重量的限制，普通壓力傳感器的工作溫度上限只有400k左右。據公開資 料報道，最先進的壓力傳感器的工作溫度上限也不超過1000k，這種傳感器不但價格 昂貴而且限制出口。顯然，目前的壓力傳感器技術水平在大部分情況下無法做到高溫 燃氣壓力的原位測量。

在現有技術條件下，高溫燃氣壓力的間接測量不失為一種簡單可行且精度較高的 測量手段。最常用的高溫燃氣靜態壓力間接測量方法是采用一根較長的引壓管并在管 內填充適量的冷卻水或硅油，可滿足燃氣溫度處于1500k左右時的壓力測量。燃氣溫 度更高時，可采用恒溫循環水系統冷卻傳感器，使得傳感器在一個局部穩定的低溫環 境下工作。不幸地是，測量動態壓力時，一方面管道越長其共振頻率越低，可能接近 甚至低于被測壓力的頻率，導致測量結果出現很大的測試誤差；另一方面，管道中的 冷卻液體會對燃氣產生阻尼效應，消弱甚至消除燃氣的壓力的動態變化。

發明內容

燃燒裝置出口燃氣溫度通常都在1000k以上，遠高于動態壓力傳感器的工作溫度 (400k左右)，需要用連接管道將被測壓力引向測壓傳感器。由于測量動態壓力的引 壓管道長度較短且不能填充冷卻液，高溫燃氣流動到測壓傳感器感應面溫度幾乎不降， 直接測量必然燒壞測壓傳感器。

為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種帶冷卻水套的高溫燃氣動態壓力 引壓裝置，具有成本低、安裝易、接口通用的特點，能夠對引壓管進行冷卻，并采用 動態壓力傳感器測量高溫高壓燃氣動態壓力。

本發明的技術方案為：

所述一種帶冷卻水套的高溫燃氣動態壓力引壓裝置，其特征在于：由前引壓管、 后引壓管、螺母和水套組成；

所述前引壓管的進氣段能夠插入被測的燃氣壓力采樣管接頭的出氣段，且前引壓 管進氣段外壁面與燃氣壓力采樣管接頭出氣段內壁面能夠密封配合；

所述前引壓管外壁面有凸緣；所述螺母套在前引壓管上，并處于凸緣與前引壓管 出氣端之間；所述螺母能夠沿前引壓管管壁移動，并能夠與燃氣壓力采樣管接頭出氣 端螺紋固定連接；

所述前引壓管的出氣段為直徑漸變的擴口管結構；

所述后引壓管的進氣端與前引壓管出氣端密封焊接固定；后引壓管進氣端內徑等 于前引壓管出氣端內徑；

所述水套由入口管、出口管和密封套在后引壓管管壁上的冷卻腔組成；入口管以 及出口管均與冷卻腔連通，用于輸入和輸出冷卻介質；

所述后引壓管的末段為傳感器安裝段，能夠安裝溫度傳感器和壓力傳感器；

所述后引壓管固有頻率大于被測高溫燃氣動態壓力頻率的倍頻值；傳遞到傳感器 安裝段的燃氣溫度低于壓力傳感器的工作溫度上限。

進一步的優選方案，所述一種帶冷卻水套的高溫燃氣動態壓力引壓裝置，其特征 在于：前引壓管進氣段內徑等于燃氣壓力采樣管接頭進氣段內徑。