Пирометр для измерения температуры лопаток турбины работающего авиадвигателя

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к средствам измерения температуры поверхности с помощью оптического пирометра, и может быть использована для измерения температуры рабочих лопаток ротора турбины газотурбинного двигателя.
Известно устройство FiberOptic FR-1 - пирометр фирмы Raytek, использующий для передачи оптического излучения световод (RU Tekkno Russia. 196066, Санкт Петербург, Московский пр., 212, проспект фирмы опублик. март 2001).
Недостатком данного устройства является применение световода с небольшим ресурсом, т.к. даже в проспекте фирмы-производителя указывается на его допустимую замену.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, и выбранному за прототип является измерительное устройство для контроля температуры рабочих лопаток ротора турбины газотурбинного двигателя (патент РФ 53007 G01J 5/10, опубликовано: 27.04.2006 Бюл. №12).
Недостатком данного устройства является применение жесткой заделки обеих концов оптического световода.
Технической проблемой, не решенной в известном устройстве, являются механические напряжения в световоде из-за жесткой заделки обеих концов световода, могущие привести к его выходу из строя.
Технической задачей заявленной полезной модели является обеспечение механической разгрузки световода как во время монтажа, так и во время эксплуатации.
В предлагаемой полезной модели обеспечена возможность перемещения одного из концов световода, что гарантирует отсутствие на него механических нагрузок.
Техническая задача решается путем обеспечения свободного перемещения втулки с жестко закрепленными в ней относительно друг друга, для обеспечения стабильности передачи излучения, фотодиодом и световодом. На фиг. 1 представлен схематический чертеж устройства.
Устройство содержит оптическую головку 1, установленную на корпусе турбины. Внутри оптической головки жестко закреплено оптическое моноволокно 4, приемный торец которого 2, обращенный к объективу 3, воспринимает излучение от поверхности лопатки турбины. Оптическое моноволокно 4, расположенное в защитном гибком металлорукаве 5, транспортирует воспринятое от лопатки турбины излучение к фотоприемнику 6, в качестве которого используется кремниевый фотодиод. Фотоприемник жестко закреплен относительно передающего торца моноволокна в подвижной втулке 7, свободно скользящей внутри металлического блока термостата 8. Электрический сигнал от фотоприемника 6 передается с помощью гибких проводников 9 на электронную плату 10, обрабатывающую сигнал.
Изгибы при монтаже металлорукава 5 и вибрации оптической головки 1 относительно корпуса с электронной платой 10 во время работы двигателя, не вызывают напряжений в оптическом моноволокне 4, т.к. втулка 7 может свободно скользить внутри блока 8.
Способ измерения температуры:
Способ измерения температуры поверхности в диапазоне от 600°С до 1700°C с помощью пирометра основан на законе излучения Планка, который устанавливает зависимость величины излучения нагретой поверхности от ее температуры. Излучение нагретой поверхности можно измерить различными способами, используя различные преобразователи в электрический сигнал. Наиболее эффективным в диапазоне температур от 600°С до 1700°С является применение фотодиодов. Существует гостированная градуировочная зависимость, с помощью которой можно измеренный электрический сигнал от фотодиода сопоставить температуре излучающей поверхности.
Предлагаемая полезная модель относится к области средств измерения температуры поверхности лопаток турбины во время ее работы. Предлагаемое техническое решение предназначено для исключения разрушения световода из кварцевого оптического моноволокна в пирометре при монтаже и эксплуатации пирометра на двигателе.
Известные авторам меры для предотвращения разрушения световода заключаются в принудительном, при изготовлении пирометра, утапливании внутрь защитной оболочки кварцевого оптического моноволокна. Это создает напряжения в моноволокне, которое никак не может быть проконтролировано, что приводит к его излому и выходу датчика пирометра из строя.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками заявленной полезной модели, позволяет повысить надежность работы и продлить срок службы оптического пирометра.