ОПТИЧЕСКИЙ ПИРОМЕТР Российский патент 2001 года по МПК G01J5/02 G01J5/10 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, а более конкретно к оптическим пирометрам для замера излучения от рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя.

Известен оптический пирометр с воздушной системой охлаждения и продувки, в котором для очистки воздуха, обдувающего линзу, применено инерционное отделение загрязняющих частиц путем поворота воздуха на угол до 180^o [1].

Недостатком известного устройства является малая эффективность очистки воздуха.

Наиболее близким к заявленному является оптический пирометр с воздушной системой охлаждения и продувки, который содержит дефлектор, образующий в кольцевом канале винтообразную поверхность для формирования вихревого потока, прежде чем поток воздуха вступит в контакт с периферийной кромкой линзы пирометра [2].

В известной конструкции очистка воздуха происходит за счет центробежных сил, действующих на загрязняющие частицы, однако в такой конструкции происходит плохое удаление из кольцевого канала отсепарированных загрязняющих частиц, так как они удаляются через окна, расположенные ближе к оси пирометра, чем кольцевой канал, т.е. против действия центробежных сил. Т.о. загрязняющие частицы под действием центробежных сил могут накапливаться в кольцевом канале, что приведет к выходу из строя системы продувки и охлаждения пирометра и к поломке самого пирометра из-за перегрева.

Техническая задача заключается в повышении надежности пирометра путем выполнения системы принудительного удаления загрязняющих частиц из кольцевой вихревой полости за счет использования энергии струи охлаждающего воздуха на входе в эту полость.

Сущность технического решения заключается в том, что в оптическом пирометре, содержащем наружный корпус с дефлектором и кольцевой вихревой полостью между ними, соединенной на выходе с кольцевой щелью обдува линзы и с кольцевым пазом сброса загрязнений, согласно изобретению кольцевая вихревая полость на входе соединена с тангенциальным каналом подвода охлаждающего воздуха, выполненным по касательной к кольцевому пазу сброса загрязнений, а с кольцевой щелью обдува линзы вихревая полость соединена через щель переменной высоты, выполненную на внутреннем диаметре наружного корпуса, причем на участке входа тангенциального канала в кольцевую полость щель отсутствует.

Соединение кольцевой полости на входе с тангенциальным каналом подвода охлаждающего воздуха, выполненным по касательной к кольцевому пазу сброса загрязнений, а также отсутствие на участке входа тангенциального канала в кольцевую полость щели переменной высоты, позволяет создавать струю охлаждающего воздуха на входе в кольцевую полость, за счет использования энергии которой происходит принудительное удаление загрязняющих частиц из кольцевой полости, что повышает надежность пирометра.

Соединение вихревой полости с кольцевой щелью обдува линзы через щель переменной высоты, выполненную на внутреннем диаметре наружного корпуса способствует поступлению очищенного воздуха на обдув линзы, что улучшает ее охлаждение, повышая надежность пирометра.

На фиг. 1 изображен продольный разрез оптического пирометра; на фиг. 2 - элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Оптический пирометр 1 состоит из внутреннего корпуса 2 с линзой 3, дефлектора 4 и наружного корпуса 5 со штуцером 6, в котором выполнен канал 7 подвода охлаждающего воздуха из-за компрессора (не показано). Канал 7 выполнен тангенциально по отношению к кольцевой вихревой полости 8 и по касательной к кольцевому пазу 9 сброса загрязненного воздуха, который выходит в канал 10, выходящий в проточную часть турбины (не показано). В наружном корпусе 5 выполнен кольцевой канал 11, отделенный от кольцевой вихревой полости 8 с помощью периферийного ребра 12. Между ребром 12 и наружной поверхностью 13 дефлектора 4 образована щель 14 переменной высоты h. На выходе кольцевой канал 11 соединен с радиальными отверстиями 15, которые соединены с кольцевой полостью 16, соединенной с кольцевой щелью 17 обдува линзы 3. В зоне выхода канала 7 в вихревую полость 8 на дуге с углом α ребро 12 полностью перекрывает щель 14 и h = 0.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя из-за перепада давлений (как правило, сверхзвукового) между каналами 7 и 10 охлаждающий воздух 18 вместе с загрязняющими частицами 19 с большой скоростью (200. ..300 м/с) поступает из тангенциального канала 7 в вихревую кольцевую полость 8, разгоняясь при этом на переходном участке 20. Под действием центробежных сил частицы сепарируются и осаждаются на периферийной поверхности 21 вихревой полости 8 и через кольцевой паз 9, по отношению к которому канал 7 расположен по касательной, вместе с частью охлаждающего воздуха поступают в выходной канал 10 и далее - в проточную часть турбины (не показано). Выброс загрязняющих частиц 19 происходит за счет энергии струи воздуха в канале 7. Очищенный воздух 22 через щель 14, кольцевой канал 11, отверстия 15 и канал 16 поступает в кольцевую щель 17 на обдув и охлаждение линзы 3 пирометра 1. Так как на дуге с углом α ребром 12 щель 14 полностью перекрыта, то на разгонном участке 20 загрязняющие частицы 19 не могут попасть в отверстие 15 и в кольцевую щель 17 обдува линзы 3. Далее, двигаясь по кольцевой вихревой полости 8, загрязняющие частицы 19 сепарируются к поверхности 21 и не могут преодолеть ребро 12 против действия центробежных сил. Поэтому отсепарированные частицы выбрасываются через кольцевой паз 9 под действием энергии струи воздуха 18.

Источники информации
1. Патент США N 4786188 от 22.11.88 г.

2. Патент США N 5146244 от 08.09.92 г.

Изобретение относится к теплофизике. Оптический пирометр содержит наружный корпус с дефлектором и кольцевой вихревой полостью между ними, соединенной на выходе с кольцевой щелью обдува линзы и с кольцевым пазом сброса загрязнений. Кольцевая вихревая полость на входе соединена с тангенциальным каналом подвода охлаждающего воздуха, выполненным по касательной к кольцевому пазу сброса загрязнений, а с кольцевой щелью обдува линзы вихревая полость соединена через щель переменной высоты, выполненную на внутреннем диаметре наружного корпуса, причем на участке входа тангенциального канала в кольцевую полость щель отсутствует. Изобретение позволяет повысить надежность пирометра. 3 ил.

Оптический пирометр, содержащий наружный корпус с дефлектором и кольцевой вихревой полостью между ними, соединенной на выходе с кольцевой щелью обдува линзы и с кольцевым пазом сброса загрязнений, отличающийся тем, что кольцевая вихревая полость на входе соединена с тангенциальным каналом подвода охлаждающего воздуха, выполненным по касательной к кольцевому пазу сброса загрязнений, а с кольцевой щелью обдува линзы вихревая полость соединена через щель переменной высоты, выполненную на внутреннем диаметре наружного корпуса, причем на участке входа тангенциального канала в кольцевую полость щель отсутствует.