專利名稱：一種測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣溫度場測量裝置，尤其涉及一種測量燃氣溫度場的旋轉(zhuǎn)裝置。
背景技術(shù)：
溫度場的測量，一般用于微型溫度場測量，對于加熱系統(tǒng)的排氣截面溫度場測量，在加熱設備行業(yè)中也經(jīng)常使用，主要是按照截面燃氣溫度場測量要求，把測溫感頭按照截面要求測點位置采用插入式，固定位置測量。對于精度要求很高的高溫燃氣溫度場測量，要求測點較多，插入式測量會增大排氣截面的堵塞比，會造成測量結(jié)果偏離實際，誤差較大，如分批測量時間長，效果差，而且效率低下，工作人員勞動強度大。對于一些特殊裝置的溫度場測量來說，如對航空和航天設備上的溫度場測量，采用插入溫度場測量方法已不能適用。在現(xiàn)有技術(shù)200620036779. 3《旋轉(zhuǎn)式自動測量裝置》專利中采用步進電機通過減速傳動機構(gòu)帶動測量機構(gòu)轉(zhuǎn)動，其測量裝置包括信號采集機構(gòu)、測控儀器、計算機和數(shù)字電壓表。測控儀包括通道譯碼電路、繼電器切換電路、步進電機控制電路和I/O卡板進入計算機，其旋轉(zhuǎn)式溫度信號采集機構(gòu)包括步進電機、減速器、熱電偶和支架；步進電機的動力輸出軸與減速器的動力輸入軸連接，支架與減速器輸出軸連接，熱電偶安裝在支架上，支架包括三個支臂，各支臂上安裝5支熱電偶，通過步進電機帶動減速裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動進行測量。對于被測量的燃氣通道直徑較大，氣流流速大、溫度很高的工況，支架上的支臂很長，穩(wěn)定性較差，會造成較大的測量誤差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)難題，需要解決旋轉(zhuǎn)測溫裝置的結(jié)構(gòu)形式，設計出能夠穩(wěn)定的測量燃氣溫度場的旋轉(zhuǎn)裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，包括測量采集組件、驅(qū)動組件、控制系統(tǒng)；其中測量采集組件包括旋轉(zhuǎn)體、測溫感頭支桿、熱電偶測點，驅(qū)動組件包括電動機、傳動機構(gòu)，控制系統(tǒng)包括電動機控制器、位置傳感器、位置傳感器信號、電動機控制信號、熱電偶輸出信號，傳動機構(gòu)包括電動機傳動軸、減速齒輪機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)體傳動軸；減速齒輪機構(gòu)至少是一對圓錐形減速齒輪，含有主傳動齒輪、傳動齒輪，安裝在齒輪箱內(nèi)；電動機傳動軸與主傳動齒輪相連接，旋轉(zhuǎn)體傳動軸的輸入端與傳動齒輪相連接；由電動機通過電動機傳動軸驅(qū)動主傳動齒輪與傳動齒輪嚙合減速傳動，由旋轉(zhuǎn)體傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)體是一種圓環(huán)形，由旋轉(zhuǎn)體加強筋支撐，旋轉(zhuǎn)體加強筋為一種圓環(huán)平板，旋轉(zhuǎn)體傳動軸另一端連接在旋轉(zhuǎn)體加強筋的中心；測溫感頭支桿用感頭支桿安裝座固定安裝在旋轉(zhuǎn)體的外部徑向位置上，測溫感頭支桿整體伸入被測氣流中。所述的旋轉(zhuǎn)體加強筋的圓環(huán)平板上沖成圓孔或方孔的形狀。所述的測溫感頭支桿的數(shù)量一般按照截面堵塞比<1. 5%設計，至少安裝有I支測溫感頭支桿，一般安裝為4支，采用對稱安裝。所述的測溫感頭支桿為一種梳狀形式，測溫感頭支桿的梳狀齒內(nèi)安裝有熱電偶測點，每支測溫感頭支桿一般安裝有7個熱電偶測點，測溫感頭支桿的梳狀齒取向正對被測氣流方向。對于被測量燃氣截面直徑大于500mm以上的通道，旋轉(zhuǎn)體也可以是正對被測氣流方向的圓錐體；其加強筋可以是一個長方形平板，中間沖壓成V形或者W形、半圓形；測溫感頭支桿可以對稱安裝6、8或> 10支；每支測溫感頭支桿可以安裝> 8個熱電偶測點。所述的每個熱電偶測點的分別固定安裝在測溫感頭支桿的梳齒頂部進行測量，熱電偶測點的連線從測溫感頭支桿引出后，固定在旋轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)體加強筋上，進行分組集束后進入傳動軸中心孔引出；再通過熱電偶輸出信號線進入控制系統(tǒng)連入外部計算機。 安裝有電動機控制器，在電動機傳動軸上安裝有位置傳感器，位置傳感器與電動機傳動軸設有聯(lián)動裝置，電動機控制器主要為電動機、位置傳感器提供電源和提供控制信號；針對測定測溫感頭支桿當前處在的具體角度位置，控制系統(tǒng)通過位置傳感器信號獲得測溫感頭支桿的位置信號，及時進行調(diào)正校準測溫感頭支桿范圍內(nèi)；控制系統(tǒng)按原已設定的角度通過驅(qū)動電動機控制信號控制電動機轉(zhuǎn)動行程。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是①按照燃氣溫度場測量點數(shù)量要求，使用轉(zhuǎn)動裝置進行測量，通道截面堵塞面積^1. 5% ；②采用旋轉(zhuǎn)體組件結(jié)構(gòu)，加強了測溫感頭支桿的強度，從而保證了每個測溫感頭支桿的位置度，提高了測溫感頭支桿位置度的準確性。③測溫感頭支桿采用對稱結(jié)構(gòu)，可以有重復檢查各測量點的溫度值，起到對熱電偶相互校對作用，可驗證溫度場測量值的準確性和重復性。

圖1為一種溫度場旋轉(zhuǎn)測量裝置系統(tǒng)示意圖。1-測量采集組件2-驅(qū)動組件3-控制系統(tǒng)4-位置傳感器信號5-電動機控制信號6-熱電偶輸出信號線7-傳動機構(gòu)圖2為測溫感頭布置示意圖。8-旋轉(zhuǎn)體9-測溫感頭支桿10-熱電偶測點引線11-旋轉(zhuǎn)體傳動軸12-旋轉(zhuǎn)體加強筋圖3為圖2中測溫感頭示意圖13-感頭支桿安裝座14-熱電偶測點圖4為傳動單元示意圖15-電動機16-電動機控制器17-電動機傳動軸18-主傳動齒輪19-傳動齒輪20-位置傳感器21-減速齒輪機構(gòu)
具體實施方式
下面通過具體實例對本發(fā)明做進一步詳述。以下實施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。[0028]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種溫度場旋轉(zhuǎn)測量裝置包括測量采集組件1、驅(qū)動組件2、控制系統(tǒng)3。測量采集組件I包括旋轉(zhuǎn)體8、測溫感頭支桿9、熱電偶測點14，驅(qū)動組件2包括電動機15、傳動機構(gòu)7,控制系統(tǒng)3包括電動機控制器16、位置傳感器20、位置傳感器信號4、電動機控制信號5、熱電偶輸出信號6。其中傳動機構(gòu)7包括電動機傳動軸17、減速齒輪機構(gòu)21和旋轉(zhuǎn)體傳動軸11。其中減速齒輪機構(gòu)21至少是一對圓錐形減速齒輪，含有主傳動齒輪18、傳動齒輪19，安裝在齒輪箱內(nèi)；電動機傳動軸17與主傳動齒輪18相連接，旋轉(zhuǎn)體傳動軸11的輸入端與傳動齒輪19相連接；旋轉(zhuǎn)體傳動軸11另一端連接在旋轉(zhuǎn)體加強筋12的中心。由電動機15通過電動機傳動軸17驅(qū)動主傳動齒輪18與傳動齒輪19嚙合減速傳動，由旋轉(zhuǎn)體傳動軸11帶動旋轉(zhuǎn)體8旋轉(zhuǎn)。所述的旋轉(zhuǎn)體8是一種圓環(huán)狀，由旋轉(zhuǎn)體加強筋12支撐，旋轉(zhuǎn)體加強筋12為一種圓環(huán)平板，為減少通道的截面堵塞面積，在旋轉(zhuǎn)體加強筋12的圓環(huán)平板上沖成圓孔或方孔的形狀。對于被測量燃氣截面直徑大于500mm以上的通道，旋轉(zhuǎn)體8也可以是正對被測氣流方向的圓錐體；其加強筋可以是一個長方形平板，中間沖壓成V形或者W形、半圓形。所述的測溫感頭支桿9為一種梳狀形式，用感頭支桿安裝座13固定安裝在旋轉(zhuǎn)體8的外部徑向位置上，一般為對稱安裝4支測溫感頭支桿9，測溫感頭支桿9整體伸入被測氣流中。測溫感頭支桿9的梳狀齒內(nèi)安裝有熱電偶測點14，每支測溫感頭支桿9 一般安裝有7個熱電偶測點14，測溫感頭支桿9的梳狀齒取向正對被測氣流方向。所述的數(shù)據(jù)采集是與測溫感頭支桿9的數(shù)量和熱電偶測點14的數(shù)量及每次旋轉(zhuǎn)體9轉(zhuǎn)動角度相關，對于一個旋轉(zhuǎn)體8上安裝有4個測溫感頭支桿9，每支測溫感頭支桿9上裝有7個熱電偶測點14，驅(qū)動電動機15在每旋轉(zhuǎn)一個位置即可獲得28點溫度測量點，當驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)90°時,每次轉(zhuǎn)動一個位置為5° ,每個位置停留13秒,共18次(5分鐘內(nèi))完成一個截面測量共獲得504點的溫度場。旋轉(zhuǎn)一周360°時，不超過20分鐘，可以重復得到4組數(shù)據(jù)進行校驗。對于不同的燃氣通道直徑或燃氣溫度場的要求可以調(diào)整安裝測溫感頭支桿9和熱電偶測點14的數(shù)量，至少可以安裝I支測溫感頭支桿9或者在測溫感頭支桿9內(nèi)安裝I個熱電偶測點14 ;對于燃氣通道直徑大于500_或燃氣溫度場要求測量精度等級高的可以安裝6、8或> 10支測溫感頭支桿9 ;或者在每支測溫感頭支桿9內(nèi)可以安裝> 8個熱電偶測點14。所述的每個熱電偶測點14的分別固定安裝在測溫感頭支桿9的梳齒頂部進行測量，每個熱電偶測點引線10從測溫感頭支桿9內(nèi)引出后，固定在旋轉(zhuǎn)體8旋轉(zhuǎn)體加強筋12上，進行分組集束后進入旋轉(zhuǎn)體傳動軸11中心孔引出，再通過熱電偶輸出信號線6進入控制系統(tǒng)3連入外部計算機。安裝有電動機控制器16，在電動機傳動軸17上安裝有位置傳感器20，位置傳感器20與電動機傳動軸17設有聯(lián)動裝置，電動機控制器16主要為電動機15、位置傳感器20提供電源和提供控制信號；針對測定測溫感頭支桿9當前處在的具體角度位置，控制系統(tǒng)3通過位置傳感器信號4獲得測溫感頭支桿9的位置信號，及時進行調(diào)正；控制系統(tǒng)3按原已設定的角度通過驅(qū)動電動機控制信號5控制電動機15轉(zhuǎn)動行程。
權(quán)利要求1.一種測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，包括測量采集組件(I)、驅(qū)動組件(2)、控制系統(tǒng)(3);其中測量采集組件⑴包括旋轉(zhuǎn)體(8)、測溫感頭支桿(9)、熱電偶測點(14)，驅(qū)動組件⑵包括電動機(15)、傳動機構(gòu)(7)，控制系統(tǒng)(3)包括電動機控制器(16)、位置傳感器(20)、位置傳感器信號(4)、電動機控制信號(5)、熱電偶輸出信號(6),傳動機構(gòu)(7)包括電動機傳動軸(17)、減速齒輪機構(gòu)(21)和旋轉(zhuǎn)體傳動軸(11);減速齒輪機構(gòu)(21)至少是一對圓錐形減速齒輪，含有主傳動齒輪(18)、傳動齒輪(19)，安裝在齒輪箱內(nèi)；電動機傳動軸(17)與主傳動齒輪(18)相連接，旋轉(zhuǎn)體傳動軸(11)的輸入端與傳動齒輪(19)相連接；由電動機(15)通過電動機傳動軸(17)驅(qū)動主傳動齒輪(18)與傳動齒輪(19)嚙合減速傳動，由旋轉(zhuǎn)體傳動軸(11)帶動旋轉(zhuǎn)體⑶旋轉(zhuǎn)；其特征在于旋轉(zhuǎn)體⑶是一種圓環(huán)形，由旋轉(zhuǎn)體加強筋(12)支撐，旋轉(zhuǎn)體加強筋(12)為一種圓環(huán)平板，旋轉(zhuǎn)體傳動軸(11)另一端連接在旋轉(zhuǎn)體加強筋(12)的中心；測溫感頭支桿(9)用感頭支桿安裝座(13)固定安裝在旋轉(zhuǎn)體(8)的外部徑向位置上，測溫感頭支桿(9)整體伸入被測氣流中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在旋轉(zhuǎn)體加強筋(12)的圓環(huán)平板上沖成圓孔或方孔的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述的測溫感頭支桿(9)為一種梳狀形式，在旋轉(zhuǎn)體(8)外部徑向位置上一般對稱安裝4支測溫感頭支桿(9)，每支測溫感頭支桿(9)上安裝有7個熱電偶測點(14)，測溫感頭支桿(9)的梳狀齒取向正對被測氣流方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述的每個熱電偶測點(14)的分別固定安裝在測溫感頭支桿(9)的梳齒頂部進行測量，每個熱電偶測點引線(10)從測溫感頭支桿(9)內(nèi)引出后，固定在旋轉(zhuǎn)體(8)和旋轉(zhuǎn)體加強筋(12)上，進行分組集束后進入旋轉(zhuǎn)體傳動軸(11)中心孔引出，再通過熱電偶輸出信號線(6)進入控制組件(3)聯(lián)入外部計算機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量燃氣溫度場旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于對于被測量的燃氣截面直徑大于500mm以上的通道，旋轉(zhuǎn)體(8)也可以是正對被測氣流方向的圓錐體；其加強筋可以是一個長方形平板，中間沖壓成V形或者W形、半圓形。
專利摘要本實用新型的一種測量燃氣溫度場的旋轉(zhuǎn)裝置。包括旋轉(zhuǎn)體、測量感頭支桿、熱電偶、電動機和傳動機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)體是通過電動機驅(qū)動減速齒輪帶動旋轉(zhuǎn)。溫度信號通過A/D板采樣用總線連接進入計算機。采用旋轉(zhuǎn)體組件結(jié)構(gòu)，進行轉(zhuǎn)動測量，通道截面堵塞面積≤1.5％，加強測溫感頭支桿的強度，從而保證了每個測點的位置度，提高了測溫感頭支桿位置度的準確性。從而可以節(jié)省人力和時間。
文檔編號G01K7/02GK202869682SQ20122048607
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者胡靖萍, 朱成華, 曹昆華, 李霞, 張志堅, 梅世發(fā) 申請人:貴航發(fā)動機設計研究所