發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置。發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，包括溫度傳感器、溫度傳感器導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)，葉輪軸有中心通孔，所述溫度傳感器采用小型的點狀或片狀熱電偶粘接于葉輪表面，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝于壓氣機端的葉輪軸上，所述溫度傳感器和所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過穿過所述葉輪軸中心通孔的溫度傳感器導(dǎo)線連接，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器外部為封裝殼體組件，所述封裝殼體組件通過螺紋連接安裝于數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座為緊固螺母安裝于壓氣機端的葉輪軸上，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座有螺紋孔。
【專利說明】發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，特別是一種采用實時遙測，以利于溫度傳感器數(shù)據(jù)實時記錄與分析的小型葉輪表面溫度實時遙測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，發(fā)動機采用增壓技術(shù)被人們視為提高性能指標(biāo)的最有效的手段之一，為此，其在發(fā)動機設(shè)計方面日益受到重視。隨著車用發(fā)動機向高緊湊、高增壓壓比的方向發(fā)展，發(fā)動機排溫和增壓器轉(zhuǎn)速都有了很大的提高，發(fā)動機排溫的提高無疑對增壓器廢氣渦輪葉輪的強度設(shè)計提出了更高的要求，因此有必要對渦輪葉輪進(jìn)行溫度場的測量研究。
[0003]根據(jù)測量方法的不同，物體表面溫度的測量方法可以分為接觸式測量和非接觸式測量兩種方法。接觸測量是將熱電阻、熱電偶、示溫漆等溫度傳感器布置在被測物體表面，利用測量儀器儀表讀取物體表面溫度，測量結(jié)果較準(zhǔn)確；非接觸測量一般是利用光學(xué)技術(shù)或者紅外測量技術(shù)來測量物體表面或其近周的溫度，但它受環(huán)境污染和材料發(fā)射率不易準(zhǔn)確給定的影響，往往給測量結(jié)果帶來較大的誤差。
[0004]發(fā)動機廢氣渦輪增壓器渦輪葉輪處于增壓器蝸殼內(nèi)部，且運轉(zhuǎn)速度高，光學(xué)方法難于直接對準(zhǔn)被測部位，因此非接觸測量法目前很難應(yīng)用其上，只能采用接觸測量方法來測量。目前對于大型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機葉輪已經(jīng)采用的方法有示溫漆法和熱電偶法，英國的羅爾斯.羅伊斯航空發(fā)動機公司研制的示溫漆實現(xiàn)了飛機發(fā)動機渦輪溫度值的測量，但是它可能因受到燃?xì)獾奈廴驹斐烧`判，測量精確不高且不能進(jìn)行瞬態(tài)溫度的測量；熱電偶法測試精度高且可以進(jìn)行瞬態(tài)溫度的測量，在國外以及國內(nèi)的沈陽航空學(xué)院、空軍第一研究所等都利用熱電偶溫度傳感器對飛機發(fā)動機渦輪溫度場進(jìn)行了測量，得到較精確的渦輪表面溫度值，但是由于廢氣渦輪增壓器體積小比飛機渦輪發(fā)動機小得多，數(shù)據(jù)采集器的安裝空間非常有限，它們的方案由于測試系統(tǒng)體積大，測試方法不適合廢氣渦輪增壓器，所以無法應(yīng)用到增壓器渦輪葉輪的溫度測量上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:解決在廢氣渦輪增壓器渦輪葉輪的溫度實時測量問題。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，包括溫度傳感器、溫度傳感器導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)，葉輪軸有采用深孔加工技術(shù)加工小直徑的中心通孔，所述溫度傳感器采用小型的點狀或片狀熱電偶粘接于葉輪表面，其在葉輪葉片上的分布盡量保證軸中心對稱；所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝于壓氣機端的葉輪軸上，所述溫度傳感器和所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過穿過所述葉輪軸中心通孔的溫度傳感器導(dǎo)線連接，實現(xiàn)溫度電信號的有線傳輸，在葉輪上的溫度傳感器導(dǎo)線進(jìn)行隔熱處理后粘接于葉輪表面。所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器外部為封裝殼體組件，所述封裝殼體組件通過螺紋連接安裝于數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座為緊固螺母(替代原緊固螺母)安裝于壓氣機端的葉輪軸上，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座有螺紋孔。數(shù)據(jù)采集發(fā)射器將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紅外信號發(fā)出，在工作場地采用紅外信號接收器接收溫度信號，并且將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行實時處理與顯示，進(jìn)而存儲于計算機中。
[0007]所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座與殼體組件內(nèi)部的電子元器件之間有石棉隔熱墊。所述的多個溫度傳感器導(dǎo)線組成線束，外面包裹隔熱石棉布，穿過葉輪軸中心孔，并且連接于數(shù)據(jù)采集模塊的電路板上。
[0008]作為一種優(yōu)選方式:所述封裝殼體組件包括數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋、信號發(fā)射窗口蓋和螺栓，所述螺栓將所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋壓緊在數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體上，并旋入所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座的所述螺紋孔中。
[0009]作為一種優(yōu)選方式:所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括電池、數(shù)據(jù)采集模塊、信號發(fā)射模塊。電池通過殼體定位，數(shù)據(jù)采集模塊通過殼體、安裝支撐套和螺栓定位，信號發(fā)射模塊固定于數(shù)據(jù)采集模塊電路板上，并將其天線對準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋上的信號發(fā)射窗口。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:將遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器布置在廢氣渦輪增壓器的壓氣機端，降低了其工作環(huán)境溫度，保證了電子采集發(fā)射系統(tǒng)的可靠工作；將遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器裝在葉輪軸上，使其與葉輪同步旋轉(zhuǎn)，使其與溫度傳感器之間可以采用導(dǎo)線連接；采用高度集成的電路和省電模式設(shè)計，減小了供電電池的體積和遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器電路的體積，進(jìn)而減小了遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的體積，使其安裝于葉輪軸上成為可能；將遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器設(shè)計為短圓柱體，在內(nèi)部器件布置時考慮質(zhì)量分布的中心軸對稱，保證使其旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力最?。贿b測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝的壓氣機葉輪軸端正對空氣進(jìn)口，此位置障礙物少，對無線信號傳輸?shù)淖钃跎?，利于溫度信號的可靠傳輸?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明裝置葉輪軸上布置示意圖；
圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集發(fā)射的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；
圖3為本發(fā)明溫度傳感器布置示意圖；
圖4為本發(fā)明數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖中:1、傳感器導(dǎo)線，2、溫度傳感器，3、渦輪葉輪，4、葉輪軸，5、葉輪軸中心孔，6、壓氣機葉輪，7、墊片，8、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，9、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，10、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體，11、電池，12、數(shù)據(jù)采集模塊，13、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋，14、信號發(fā)射模塊，15、信號發(fā)射窗口蓋，16、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋螺栓，17、安裝支撐套，18、溫度傳感器線束，19、石棉隔熱墊，
20、遙測信號接收器，21、信號存儲處理計算機。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖4所示，本發(fā)明提供的增壓器廢氣渦輪表面溫度實時遙測方法與裝置，由兩組以上溫度傳感器導(dǎo)線組成的溫度傳感器線束與數(shù)據(jù)采集發(fā)射器連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器將溫度傳感器的電信號轉(zhuǎn)換為紅外無線信號發(fā)射出去，信號接收器將其接收并通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)叫盘柎鎯μ幚碛嬎銠C中。
[0014]如圖1所示，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的右端為數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，安裝于壓氣機端的葉輪軸上，用于連接葉輪軸和數(shù)據(jù)采集發(fā)射器；數(shù)據(jù)采集發(fā)射器外部殼體組件從右到左包含數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋、信號發(fā)射窗口蓋和螺栓，用于保護(hù)遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器電路系統(tǒng)；螺栓將發(fā)射器蓋壓緊在發(fā)射器殼體上，并旋入發(fā)射器安裝座的螺紋孔中，用于緊固數(shù)據(jù)采集發(fā)射器的元件；數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體組件內(nèi)部從右到左有定位在殼體上的電池、定位在殼體、安裝支撐套和螺栓間的數(shù)據(jù)采集模塊，以及固定在數(shù)據(jù)采集模塊電路板上的信號發(fā)射模塊；在遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座與殼體組件內(nèi)部的電子元器件之間有石棉隔熱墊，用于減少葉輪軸端熱量向數(shù)據(jù)采集發(fā)射器內(nèi)部擴散；溫度傳感器導(dǎo)線線束連接于數(shù)據(jù)采集模塊的電路板上，溫度傳感器在渦輪葉輪葉片上的布置除了考慮需要的測溫點位置外，還應(yīng)考慮盡量以葉輪軸中心線軸對稱布置。
[0015]試驗時，首先在葉輪軸上采用深孔加工技術(shù)加工直徑小于5mm的中心通孔，溫度傳感器采用小型的點狀或片狀熱電偶，將其粘接于葉輪表面，溫度傳感器導(dǎo)線進(jìn)行隔熱處理后粘接于葉輪表面，粘接方法可以采用焊接或采用耐高溫粘接劑，粘接劑的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與渦輪葉輪材料相近；將多組熱電偶導(dǎo)線集合為一束，并在外部進(jìn)行隔熱處理，穿過葉輪軸中心通孔；設(shè)計并加工遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，其內(nèi)孔螺紋與葉輪軸的螺紋配合，并且可以起到原葉輪軸螺母的作用，其外緣螺紋與數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體螺紋配合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集發(fā)射器與葉輪軸的連接；將葉輪、葉輪軸及遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器一起進(jìn)行動平衡后，先將葉輪、葉輪軸安裝于增壓器蝸殼中，并且采用遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座緊固，再將溫度傳感器線束與數(shù)據(jù)采集模塊連接，將遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝到遙測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座上；將增壓器安裝于增壓器性能試驗系統(tǒng)中，將信號接收處理系統(tǒng)中的遙測信號接收器布置在靠近增壓器的試驗場地中，通過數(shù)據(jù)線與布置在操作室的信號存儲處理計算機連接，測試人員在信號存儲處理計算機上完成溫度信號的實時采集和處理；啟動試驗系統(tǒng)并開啟測數(shù)據(jù)采集發(fā)射器、采集器的電源后可以實現(xiàn)對廢氣渦輪增壓器渦輪葉輪溫度的瞬態(tài)測試試驗。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的一個具體實施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，包括溫度傳感器、溫度傳感器導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器，數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)，其特征在于:葉輪軸有中心通孔，所述溫度傳感器采用小型的點狀或片狀熱電偶粘接于葉輪表面，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝于壓氣機端的葉輪軸上，所述溫度傳感器和所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器通過穿過所述葉輪軸中心通孔的溫度傳感器導(dǎo)線連接，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器外部為封裝殼體組件，所述封裝殼體組件通過螺紋連接安裝于數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座為緊固螺母安裝于壓氣機端的葉輪軸上，數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座有螺紋孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，其特征在于:所述封裝殼體組件包括數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體、數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋、信號發(fā)射窗口蓋和螺栓，所述螺栓將所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器蓋壓緊在數(shù)據(jù)采集發(fā)射器殼體上，并旋入所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器安裝座的所述螺紋孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機廢氣渦輪增壓器溫度實時遙測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射器包括電池、數(shù)據(jù)采集模塊、信號發(fā)射模塊。
【文檔編號】G01K7/02GK103487156SQ201210538315
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】張翼, 姚愛琴, 李坤, 張倫, 蘇鐵熊, 盧鵬 申請人:中北大學(xué)