КОРПУС ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
HOUSING OF MEASURING DEVICE

Изобретение относится к корпусу измерительного устройства для бесконтактно регистрирующего физическую величину компонента датчика или подобного датчика, содержащего соединительное устройство для подвода, по меньшей мере, одной охлаждающей и/или продувочной среды и, по меньшей мере, одного провода для передачи сигнала во внутреннюю часть корпуса или в стенку корпуса; расположенную на соединительном устройстве направляющую трубу с продольной осью и головку зонда, фиксированную на противоположном соединительному устройству конечном участке направляющей трубы, причем направляющая труба выполнена для проведения к головке зонда, или для приема, по меньшей мере, одной среды и, по меньшей мере, одного провода для передачи сигнала.
Измерительное устройство с таким корпусом известно, например, из публикации DE 102005060961 A1. Называемое как сборка датчиков измерительное устройство содержит также преимущественно трубу, в которой могут проходить провода датчика и охлаждающий воздух. Провода датчика, а также средство охлаждения вводятся или подводятся на одном конце трубы. Этот конец трубы при применении сборки датчиков в газовой турбине для обнаружения радиальных трещин расположен вне корпуса газовой турбины. На другом конце трубы фиксирован датчик. Для защиты от перегрева датчик окружен соосными сверлениями для охлаждающего воздуха, через которые может выходить протекающий в трубе охлаждающий воздух.
Недостатком является то, что датчик и его корпус занимают сравнительно много места, а вследствие этого испытывают большую потребность в охлаждающем воздухе для возможности их надежного использования. Другим недостатком является выполнение известного измерительного устройства только для одного датчика.
Поэтому задача изобретения состоит в создании такого корпуса измерительного устройства для бесконтактно регистрирующего физическую величину компонента датчика или для подобного датчика, который, с одной стороны, сравнительно компактен, и имеет возможность сравнительно простой взаимозаменяемости головки зонда.
Указанная задача решается при помощи корпуса измерительного устройства согласно признакам пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения, и их можно комбинировать любым способом друг с другом.
Согласно изобретению предусмотрено, что головка зонда и конечный участок направляющей трубы корпуса измерительного устройства имеют соответственно радиально продолжающиеся относительно его продольной оси проходы для передачи охлаждающей и/или продувочной среды или нескольких охлаждающих и/или продувочных сред от конечного участка к головке зонда, а при необходимости наоборот.
С помощью вышеупомянутого выполнения можно направлять охлаждающую и/или промывающую среду или также несколько таких сред вдоль направляющей трубы измерительного устройства и передавать их на ее конечном участке в головку зонда, а при необходимости снова отводить их от нее. Передача сред происходит через проходы, расположенные как в головке зонда, так и в конечном участке направляющей трубы и продолжающиеся соответственно радиально. Для каждой охлаждающей среды или для каждой ее передачи соответствующие проходы должны быть расположены на одинаковом осевом участке.
Так как радиально расположить на одной прямой проходы в головке зонда и проходы на конечном участке относительно сложно, предусматривается, что радиально между головкой зонда и направляющей трубой остается ограниченный по оси кольцевой канал, через который подведенная по проходам направляющей трубы охлаждающая среда может подаваться затем через радиальные проходы головки зонда во внутреннюю часть головки зонда. Разумеется, что это относится также к обратному отведению уже использованной по предназначению среды.
Предпочтительно, если проходы выполнены в виде радиальных сверлений в направляющей трубе и в головке зонда, внешние отверстия которых при необходимости закрыты заглушками.
Особенное преимущество изобретения состоит в том, что при фиксации головки зонда с возможностью разъединения на конечном участке направляющей трубы, предпочтительно посредством болтового соединения, можно фиксировать разные головки зонда с различно расположенными вырезами на направляющей трубе с возможностью разъединения, без необходимости замены или дублирующего наличия оставшейся части корпуса измерительного устройства. Это уменьшает производственные расходы для измерительных устройств, так как для разных направлений обзора оптических зондов теперь требуется только изготавливать разные головки зондов, оставшуюся часть измерительного устройства или корпуса измерительного устройства можно неоднократно использовать.
При проведении в отдельных осевых каналах внутри направляющей трубы нескольких охлаждающих и/или продувочных сред, предпочтительно, если между радиальными проходами, распределенными вдоль продольной оси, предусмотрено кольцевое уплотнение для осевого ограничения кольцевых каналов. Это предотвращает возможность смешивания отдельно проводимых разных охлаждающих сред при передаче охлаждающей среды из направляющей трубы в головку зонда, а при необходимости, наоборот.
Предпочтительно головка зонда имеет открыто оканчивающийся конический конец зонда, а конечный участок направляющей трубы и головка зонда перекрываются по оси так, что радиальные проходы располагаются на одной оси между креплением, предпочтительно между болтовым соединением головки зонда и конечного участка и коническим концом зонда.
Кроме того, предпочтительно, если в направлении периферии головки зонда и/или конечного участка предусмотрено несколько радиальных проходов, что предоставляет достаточно большую площадь поперечного сечения для соответствующей охлаждающей среды. Это уменьшает потерю давления при проведении охлаждающей среды в корпусе измерительного устройства.
Для обеспечения подгоночной посадки головки зонда на конечном участке направляющей трубы, на головке зонда, либо на конечном участке предпочтительно предусмотрены направляющие элементы.
Для сравнительно простого раздельного проведения разных охлаждающих сред вдоль направляющей трубы, вдоль конечного участка и вдоль головки зонда, в этих конструктивных элементах предусмотрены проходящие по оси каналы, продолжающиеся при расположении на одном радиусе соосно к центральной оси направляющей трубы, конечного участка или головки зонда, причем каналы гидравлически соединены с соответствующими радиальными проходами.
Если под регистрируемой физической величиной подразумеваются световые волны, то предпочтительно в головке зонда предусмотрено средство для пропускания регистрируемой величины во внутреннюю часть корпуса.
Предпочтительно, если таким средством является в вышеуказанном выполнении устойчивая к температуре светопроницаемая шторка, посаженная в вырез головки зонда, причем между шторкой и ограничивающей вырез стенкой предусмотрен, по меньшей мере, один охлаждающий канал. Благодаря ему можно особенно просто охлаждать устойчивую к температуре светопроницаемую шторку, что может способствовать ее температуростойкости. Так же предпочтительно выполнение, при котором направляющая труба и конечный участок изолированы снаружи.
Конечный участок может представлять собой монолитный элемент направляющей трубы или также фиксироваться на ней.
Предпочтительно, если к головке зонда подводятся три разные среды, две из которых могут направляться назад от головки зонда в направляющую трубу. Для этого требуются, по меньшей мере, четыре распределенных вдоль осевого направления участка, в которых расположены распределенные по окружности, продолжающиеся в радиальном направлении проходы в направляющей трубе и в головке зонда, уплотненные относительно друг друга расположенными между ними кольцевыми уплотнениями.
Далее приводится более подробное разъяснение других преимуществ и признаков изобретения посредством одного примера выполнения. На чертежах показаны:
фиг. 1. Продольный разрез корпуса измерительного устройства;
фиг. 2, 3. Соответственно продольный разрез вмещающего головку зонда конца направляющей трубы корпуса измерительного устройства;
фиг. 4. Поперечный разрез конечного участка направляющей трубы;
фиг. 5. Продольный разрез головки зонда;
фигуры 6, 7, 8. Другие продольные разрезы головки зонда и
фигуры 9, 10, 11. Разные головки зондов для разных регистрирующих устройств.
На всех фигурах идентичные признаки имеют одинаковые ссылочные позиции. На фиг. 1 схематически в продольном сечении показан корпус 10 измерительного устройства. Корпус 10 измерительного устройства, далее коротко называемый корпус 10, содержит по существу три компонента: соединительное устройство 12, направляющую трубу 14 с конечным участком 16, а также завинченную в конечный участок 16 головку зонда. Головка зонда на фиг. 1 не изображена. Направляющая труба 14 продолжается вдоль продольной оси 20. Показанное без других деталей на фиг. 1 соединительное устройство 12 выполнено для подведения в целом трех сред 22, 24 и 26 в корпус 10 измерительного устройства и их передачи по отдельности в направляющей трубе 14. Из трех сред - две могут снова выводиться в качестве охлаждающей среды. Среды 22, 24, 26 проводятся отдельно друг от друга внутри корпуса 10 до конечного участка 16 направляющей трубы 14 и передаются в нем к головке зонда. Необходимая для этого конструкция более подробно разъясняется на последующих фигурах.
На фиг. 2 показан в виде увеличенной детали конечный участок 16 направляющей трубы 14. Направляющая труба 14 выполнена внутри пустотелой, причем полость 28 служит, с одной стороны, для возвращения одной из сред, а, с другой стороны, - для размещения проводов, передающих сигнал, или для проводов датчика. В полость 28 может вставляться, например, оптическое волокно или световод. Также возможно расположение в ней электрических проводов датчика, датчика, который можно разместить затем в головке зонда. Как только корпус 10 измерительного устройства примет в себя датчик или провод для передачи сигнала для датчика или от датчика, под ним следует понимать, в частности, измерительное устройство.
Кроме того, направляющая труба 14 может быть изолированной снаружи или теплопоглащающей, что, однако, не изображено на чертеже.
Особенным в направляющей трубе 14 является то, что она выполнена сравнительно толстостенной, чтобы в ее стенке 30 располагалось определенное количество каналов 32 вдоль окружности, а вследствие этого соосно к продольной оси 20. В продольном сечении (фиг. 2) изображены два таких канала 32, которые могут располагаться в соответствии с цифрами часов, например, в положении 12 часов и в положении 6 часов. Продолжающиеся по оси каналы 32 соответственно предусмотрены также и в других положениях окружности (например, один час, два часа, три часа, четыре часа, пять часов, семь часов, восемь часов, девять часов, десять часов, одиннадцать часов) для возможности проведения по отдельным каналам 32 отдельно друг от друга разных сред 22, 24, 26. Расположенные в направляющей трубе 14 каналы 32 продолжаются от соединительного устройства 12 вплоть до расположенного в направляющей трубе 14 конечного участка 16. Продолжающиеся в конечном участке 16 по оси участки каналов 32 могут быть выполнены, например, посредством сверления, причем отверстия сверления снова могут быть закрыты со стороны конца заглушкой 36. В разных положениях по окружности соответствующих каналов 32, для каждого канала 32 предусмотрено проходящее снаружи вовнутрь конечного участка 16 сверление. Части этих сверлений, в частности, внешнюю часть, можно повторно закрывать снаружи заглушкой 36 для дальнейшего формирования оставшейся частью сверления радиальных проходов 34, чтобы протекающие в каналах 32 текущие среды поворачивались радиально вовнутрь.
Конечный участок 16 может быть фиксирован, например, посредством пайки с замыканием материала на направляющей трубе 14. Однако конечный участок может быть элементом направляющей трубы 14.
В конечном участке 16 предусмотрена внутренняя резьба 38, в которую может завинчиваться головка зонда (на фиг. 2 также не изображена). На фиг. 3 показано такое же продольное сечение как на фиг. 2, однако конечный участок 16 монолитен или является частью направляющей трубы 14.
Кроме того, на фиг. 3 изображено, что радиальный проход 34, выполненный сверлением, снова частично закрыт снаружи заглушкой 36. Это дает возможность гидравлического соединения канала 32 с радиальным проходом 34.
На фиг. 4 показано поперечное сечение конечного участка 16 направляющей трубы 14. При этом изображен каждый 30° в целом из двенадцати продолжающихся в осевом направлении каналов 32. Внутри направляющей трубы 14 предусмотрена винтовая резьба 38 для крепления головки 18 зонда.
На фиг. 5 показан первый пример выполнения головки 18 зонда. Головка 18 зонда имеет первый конец 40, на котором предусмотрена винтовая резьба 42 для завинчивания головки 18 зонда в направляющую трубу 14. Другой осевой конец головки 18 зонда называют коническим концом 44 зонда. В целом головка 18 зонда выполнена в виде втулки с полостью 46 внутри. Стенка 48 в виде трубы головки 18 зонда оснащена аналогично направляющей трубе 14 продолжающимися в осевом направлении каналами 32, которые можно также выполнять посредством сверления. После сверления некоторые из отверстий сверлений закрывают заглушкой 36. По аналогии с изображенной на фиг. 4 направляющей трубой 14, головка 18 зонда также имеет расположенные в соответствующем количестве вдоль окружности соосно к продольной оси 20 охлаждающие каналы 32. Для перевода подаваемых из направляющей трубы 14 охлаждающих сред 22, 24, 26 в головку 18 зонда по отдельности, в ее стенке 48 расположены выполненные в соответствующих осевых положениях в виде глухих отверстий радиальные проходы 34. С помощью этих проходов 34 можно проводить разные охлаждающие среды 22, 24, 26 в разные каналы 32 в головку 18 зонда. Для предотвращения смешивания разных охлаждающих сред 22, 24, 26 при их передаче, между соседними по оси радиальными проходами 34 предусмотрены кольцевые уплотнения 50. В показанном примере выполнения предусмотрены пять кольцевых уплотнений 50. При этом оба крайних кольцевых уплотнения 50 окружены направляющими элементами 52 для обеспечения подгоночной посадки головки 18 зонда в конечном участке 14. На коническом конце 44 зонда головка 18 зонда имеет вырез 54, в который вставлена шторка 56. Кроме того, между стенкой 54 выреза и шторкой 56 может быть предусмотрен охлаждающий канал 58 для охлаждения в большинстве случаев кольцеобразной шторки 56 охлаждающей средой.
В изображенном на фиг. 5 примере выполнения головки 18 зонда направление обзора головки зонда совпадает с продольной осью 20. По этой причине шторка 56 направлена вертикально к продольной оси 20. На фигурах 6-8 показаны расположенные в разных плоскостях продольные сечения другого примера выполнения головки 18 зонда. В другом примере выполнения направление обзора головки зонда наклонено примерно на 30° относительно продольной оси 20. Изображенные на фигурах 6-8 плоскости сечения располагаются соответственно смещенными на угол 30° друг к другу и соответствуют вследствие этого продольным сечениям трех плоскостей, растягивающихся разными диаметрами с продольной осью. При этом три диаметра могут располагаться, например, на разных хордах: между одним и семью часами, между двумя и восемью часами и между тремя и девятью часами.
Так же, как и в первом примере выполнения головки 18 зонда по фиг. 5, во втором примере выполнения головки 18 зонда по фигурам 6-8 предусмотрены четыре следующих один за другим по одной оси участка 60, 62, 64, 66, разделенные друг с другом кольцевыми уплотнениями 50. На участке 60 охлаждающий воздух 22 может подаваться через проходы 34 (фигура 7) в каналы 32. Затем он подводится к вырезу 54, после чего может выводиться через полость 46 из головки 18 зонда в центре. Таким образом оба изображенные на фиг. 7 канала 32 и прохода 34 служат как подводящая линия охлаждающего воздуха 22, тогда как полость 46 - для отведения затем нагретого охлаждающего воздуха 22.
Во втором осевом участке 62 через изображенный на фиг. 6 радиальный проход 34 может подводиться вторая среда 24 в виде т.н. "продувочного воздуха". Этот продувочный воздух подводится через другие участки шторки 56 и предотвращает загрязнение поверхности шторки 56 со стороны горячего газа. На участке 64 в изображенный на фиг. 8 канал 32 (расположенный на 9 часов) в головку 18 зонда может подаваться третья охлаждающая среда 26, например, охлаждающая вода. Затем эта охлаждающая вода 26 протекает к шторке 56, омывает ее и вытекает затем через изображенный на фиг. 8 наверху охлаждающий канал 32 и радиальный проход 34, расположенный в четвертом участке 66, из головки 18 зонда. Затем выведенная охлаждающая среда 26 снова входит в направляющую трубу 14 и направляется к ее концу на стороне соединения.
На фигурах 9-11 в перспективном изображении показаны головки 18 зондов для разных направлений обзора: на фиг. 9 изображена головка зонда с углом обзора 30°, на фиг. 10 - головка зонда с углом обзора 80° и на фиг. 9 - головка зонда с углом обзора 90°. Кроме того, на фигурах 9-11 изображены следующие признаки: осевые участки 60, 62, 64, 66, уплотняющие кольца 50, винтовая резьба 42 для завинчивания соответствующей головки 18 зонда 18 в направляющую трубу 14 и расположенные в разных осевых участках 60-66 радиальные проходы 34.
В целом, в данном изобретении представлен корпус 10 измерительного устройства для бесконтактно регистрирующего физическую величину компонента датчика или подобного датчика, содержащий: соединительное устройство 12 для подвода, по меньшей мере, одной охлаждающей и/или промывающей среды 22, 24, 26 и, по меньшей мере, одного провода для передачи сигнала во внутреннюю часть корпуса или в стенку корпуса; расположенную в соединительном устройстве 12 направляющую трубу 14 с продольной осью 20 и головку 18 зонда, фиксированную на противоположном соединительному устройству 12 конечном участке 16 направляющей трубы 14, причем направляющая труба 14 выполнена так, чтобы проводить до головки 18 зонда или принимать, по меньшей мере, одну охлаждающую среду 22, 24, 26 и, по меньшей мере, один провод для передачи сигнала. Для изготовления сравнительно малогабаритного и компактного измерительного устройства, а вместе с ним также корпуса 10 измерительного устройства, в котором различные головки зондов сравнительно просто могут надежно передавать направляемые в направляющей трубе 14 разные охлаждающие среды 22, 24, 26, предлагается, что головка 18 зонда и конечный участок 16 имеют соответственно радиально продолжающиеся относительно продольной оси 20 направляющей трубы 18 или головки 18 зонда проходы 34 для передачи охлаждающей среды или охлаждающих сред 22, 24, 26 от конечного участка 16 в головку 18 зонда, а при необходимости - наоборот.