熱電偶組件和包括其的燃氣渦輪發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主旨涉及熱電偶組件，并且更具體地涉及可結(jié)合渦輪系統(tǒng)例如燃氣渦輪發(fā)動機采用的熱電偶組件。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電偶組件被采用以測量在許多產(chǎn)業(yè)中的廣泛種類的應(yīng)用的溫度。渦輪系統(tǒng)是依靠熱電偶組件來可靠地測量系統(tǒng)部件的溫度的應(yīng)用的示例。例如，產(chǎn)生熱排氣流的燃氣渦輪發(fā)動機可依靠熱電偶組件以測量部件內(nèi)的溫度，例如在渦輪排氣擴散器內(nèi)。
[0003]某些熱電偶組件需要熱電偶探針向保護管內(nèi)的插入，該保護管帶有定位在溫度探測區(qū)域內(nèi)的輻射屏蔽件。熱電偶探針的正確插入需要精確的插入深度和取向。不正確的插入可使熱電偶探針遭受過度的振動和在熱電偶探針和輻射屏蔽件之間的相對運動，從而導致對熱電偶探針的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，熱電偶組件包括固定地容納在探針絕緣套內(nèi)的熱電偶探針。還包括保護管，其具有第一端部、第二端部以及沿保護管的縱向方向從第一端部延伸至第二端部的中空部分，該中空部分構(gòu)造為在其中接納熱電偶探針和探針絕緣套。進一步包括靠近保護管的第二端部與保護管一體形成的輻射屏蔽件。再進一步包括構(gòu)造為以螺紋接合靠近保護管的第一端部的保護管的螺紋部分的螺母，該螺母構(gòu)造為在與保護管接合后即在位置上固定熱電偶探針和探針絕緣套。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于渦輪排氣擴散器的熱電偶組件包括由渦輪排氣擴散器的外壁的內(nèi)表面限定的擴散器流路。還包括構(gòu)造為延伸進入擴散器流路中的熱電偶探針。進一步包括具有第一端部、第二端部以及沿保護管的縱向方向從第一端部延伸至第二端部的中空部分，該中空部分構(gòu)造為在其中接納熱電偶探針。再進一步包括與保護管一體地形成且構(gòu)造為操作地聯(lián)接至渦輪排氣擴散器的外壁的外表面的凸緣。還包括構(gòu)造為以螺紋結(jié)合靠近保護管的第一端部的保護管的螺紋部分的螺母，該螺母構(gòu)造為在與保護管接合后即在位置上將熱電偶探針沿徑向方向固定。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，燃氣渦輪發(fā)動機包括構(gòu)造為測量燃氣渦輪發(fā)動機的區(qū)段的溫度的熱電偶組件，該熱電偶組件包括固定地容納在探針絕緣套內(nèi)的熱電偶探針，其中該熱電偶探針保持在保護管的中空部分內(nèi)且在單個部位處固定地連接至保護管。
[0007]本發(fā)明的第一技術(shù)方案為一種熱電偶組件，其包括:熱電偶探針，其固定地容納在探針絕緣套內(nèi)；保護管，其具有第一端部、第二端部以及沿保護管的縱向方向從第一端部延伸至第二端部的中空部分，中空部分構(gòu)造為在其中接納熱電偶探針和探針絕緣套；輻射屏蔽件，其靠近保護管的第二端部與保護管一體地形成；以及螺母，其構(gòu)造為以螺紋接合靠近保護管的第一端部的保護管的螺紋部分，螺母構(gòu)造為在與保護管接合后即在位置上固定熱電偶探針和探針絕緣套。
[0008]本發(fā)明的第二技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第一技術(shù)方案中，熱電偶組件進一步包括靠近保護管的第一端部形成的沉孔，沉孔構(gòu)造為沿保護管的縱向方向限定熱電偶探針的插入深度。
[0009]本發(fā)明的第三技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第二技術(shù)方案中，探針絕緣套包括肩部區(qū)域，其構(gòu)造為在熱電偶探針的完全插入條件下坐置于沉孔內(nèi)。
[0010]本發(fā)明的第四技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第三技術(shù)方案中，螺母包括保持部分，其構(gòu)造為保持探針絕緣套的肩部區(qū)域，以避免熱電偶探針的縮回。
[0011 ] 本發(fā)明的第五技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第一技術(shù)方案中，熱電偶探針包括熱電偶連接器，其操作地聯(lián)接至第一熱電偶端部。
[0012]本發(fā)明的第六技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第五技術(shù)方案中，螺母構(gòu)造為在螺母從保護管的螺紋部分脫離后即在熱電偶連接器上施加力，力便于熱電偶探針從保護管的中空部分的縮回。
[0013]本發(fā)明的第七技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第一技術(shù)方案中，熱電偶探針包括第一熱電偶端部和第二熱電偶端部，第二熱電偶端部構(gòu)造為延伸到部件的內(nèi)部部分中，以用于測量內(nèi)部部分的溫度。
[0014]本發(fā)明的第八技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第七技術(shù)方案中，熱電偶組件進一步包括凸緣，其與保護管一體地形成并且構(gòu)造為操作地聯(lián)接至部件的外壁的外表面。
[0015]本發(fā)明的第九技術(shù)方案為一種用于渦輪排氣擴散器的熱電偶組件，其包括:由渦輪排氣擴散器的外壁的內(nèi)表面限定的擴散器流路；構(gòu)造為延伸進入擴散器流路內(nèi)的熱電偶探針；保護管，其具有第一端部、第二端部以及沿保護管的縱向方向從第一端部延伸至第二端部的中空部分，中空部分構(gòu)造為在其中接納熱電偶探針；凸緣，其與保護管一體地形成且構(gòu)造為操作地聯(lián)接至渦輪排氣擴散器的外壁的外表面；以及螺母，構(gòu)造為以螺紋接合靠近保護管的第一端部的保護管的螺紋部分，螺母構(gòu)造為在與保護管接合后即在位置上將熱電偶探針沿徑向方向固定。
[0016]本發(fā)明的第十技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第九技術(shù)方案中，熱電偶組件進一步包括靠近保護管的第一端部形成的沉孔，沉孔構(gòu)造為沿保護管的縱向方向限定熱電偶探針的插入深度。
[0017]本發(fā)明的第十一技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十技術(shù)方案中，熱電偶組件進一步包括固定地將熱電偶探針容納在其中的探針絕緣套。
[0018]本發(fā)明的第十二技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十一技術(shù)方案中，探針絕緣套包括肩部區(qū)域，其構(gòu)造為在熱電偶探針的完全插入條件下坐置于沉孔內(nèi)。
[0019]本發(fā)明的第十三技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十二技術(shù)方案中，螺母包括保持部分，其構(gòu)造為保持探針絕緣套的肩部區(qū)域以阻止熱電偶探針的縮回。
[0020]本發(fā)明的第十四技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第九技術(shù)方案中，熱電偶探針包括聯(lián)接至第一熱電偶端部的熱電偶連接器。
[0021]本發(fā)明的第十五技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十四技術(shù)方案中，螺母構(gòu)造為在螺母從保護管的螺紋部分脫離后即在熱電偶連接器上施加力，力便于熱電偶探針從保護管的中空部分的縮回。
[0022]本發(fā)明的第十六技術(shù)方案為一種燃氣渦輪發(fā)動機，其包括構(gòu)造為測量燃氣渦輪發(fā)動機的區(qū)段的溫度的熱電偶組件，熱電偶組件包括固定地容納在探針絕緣套內(nèi)的熱電偶探針，其中熱電偶探針保持在保護管的中空部分內(nèi)且在單個部位處固定地連接至保護管。
[0023]本發(fā)明的第十七技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十六技術(shù)方案中，燃氣渦輪發(fā)動機進一步包括:靠近保護管的第一端部形成的沉孔，沉孔構(gòu)造為限定熱電偶探針在保護管的縱向方向上的插入深度；探針絕緣套的肩部區(qū)域，其構(gòu)造為在熱電偶探針的完全插入條件下坐置于沉孔內(nèi)；以及具有保持部分的螺母，保持部分構(gòu)造為保持探針絕緣套的肩部區(qū)域以阻止熱電偶探針的縮回，其中單個部位包括靠近保護管的第一端部定位的保護管的螺紋部分，在其中熱電偶探針被夾緊。
[0024]本發(fā)明的第十八技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十六技術(shù)方案中，燃氣渦輪發(fā)動機還包括凸緣，該凸緣與保護管一體地形成并構(gòu)造為操作地聯(lián)接至燃氣渦輪發(fā)動機的區(qū)段的外壁的外表面。
[0025]本發(fā)明的第十九技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十七技術(shù)方案中，熱電偶探針包括操作地聯(lián)接至第一熱電偶端部的熱電偶連接器。
[0026]本發(fā)明的第二十技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十九技術(shù)方案中，螺母構(gòu)造為在螺母從保護管的螺紋部分脫離后即在熱電偶連接器上施加力，力便于熱電偶探針從保護管的中空部分的縮回。
[0027]從結(jié)合附圖的以下描述中，這些及其他優(yōu)點和特征將變得更加更加顯而易見。
【附圖說明】
[0028]視為本發(fā)明的主旨在說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求中被特別地指出并清楚地主張權(quán)利。本發(fā)明的前述及其他的特征和優(yōu)點從結(jié)合附圖進行的下列詳細描述中是顯而易見的，其中:
[0029]圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖；
[0030]圖2是燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪排氣擴散器的剖面圖；
[0031]圖3是聯(lián)接至渦輪排氣擴散器的熱電偶組件的剖面示意圖；
[0032]圖4是熱電偶組件的保護管的透視圖；
[0033]圖5是熱電偶組件的熱電偶探針的透視圖；
[0034]圖6是在局部裝配條件下的熱電偶組件的剖面圖；以及
[0035]圖7是熱電偶組件的一部分的透視剖面圖。
[0036]詳細的描述參照附圖通過示例說明本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
【具體實施方式】
[0037]在本申請中使用的術(shù)語“軸向”和“軸向地”意指基本平行于渦輪系統(tǒng)的中心縱向軸線延伸的方向和取向。在本申請中使用的術(shù)語“徑向”和“徑向地”意指基本垂直于渦輪系統(tǒng)的中心縱向軸線延伸的方向和取向。在本申請中使用的術(shù)語“上游”和“下游”意指關(guān)于渦輪系統(tǒng)的中心縱向軸線相對于軸向流方向的方向和取向。
[0038]參照圖1，諸如燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪系統(tǒng)例如被示意性示出且通常以標號10指代。燃氣渦輪發(fā)動機10包括壓縮機區(qū)段12、燃燒器區(qū)段14、渦輪區(qū)段16、軸18以及燃料噴嘴20。應(yīng)當理解，燃氣渦輪發(fā)動機10的一個實施例可包括多個壓縮機12、燃燒器14、渦輪16、軸18以及燃料噴嘴20。壓縮機區(qū)段12和渦輪區(qū)段16由軸18聯(lián)接。軸18可以是單個軸或聯(lián)接在一起形成軸18的多個軸段。
[0039]燃燒器區(qū)段14使用易燃液體和/或氣體燃料，例如天然氣或富氫合成氣，以運行燃氣渦輪發(fā)動機10。例如，燃料噴嘴20與空氣源和燃料源22流體連通。燃料噴嘴20形成空氣-燃料混合物，并將空氣-燃料混合物排入燃燒器區(qū)段14中，由此引起形成熱加壓排氣的燃燒。燃燒器區(qū)段14引導熱加壓氣體穿過過渡件進入渦輪噴嘴(或“一級噴嘴”)中，而其它級的動葉和噴嘴引起在渦輪區(qū)段16的外殼24內(nèi)的渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)。隨后，熱加壓氣體從渦輪區(qū)段16送至排氣擴散器26，該排氣擴散器26可操作地聯(lián)接至渦輪區(qū)段的一部分，例如外殼24。
[0040]現(xiàn)參照圖2，示出了排氣擴散器26的側(cè)視剖面圖。排氣擴散器26包括入口 28，其構(gòu)造為從渦輪區(qū)段16接收排氣流體30。出口 32布置在相對入口 28的下游部位處。包括外表面36的內(nèi)筒34相對軸向地沿著排氣擴散器26的主流動方向33至少局部地在入口 28和出口 32之間延伸。具有內(nèi)表面40的外壁38從內(nèi)筒34徑向向外且更具體地從外表面36徑向向外間隔開。外壁38布置為相對分叉的構(gòu)造，使得排氣流體30的動能在進入排氣擴散器26的入口 28之后減少。更具體地，由于外壁38的分叉構(gòu)造，動壓向靜壓的轉(zhuǎn)變發(fā)生在排氣擴散器26內(nèi)。排氣流體30流動穿過由內(nèi)筒34的外表面36和外壁38的內(nèi)表面40限定的擴散器流路31。
[0041]參照圖3，熱電偶組件50在與排氣擴散器26裝配的條件下示意地示出。熱電偶組件50包括熱電偶探針52，其延伸進入排氣擴散器26的內(nèi)部區(qū)域54 (即，擴散器流路31)并且構(gòu)造為探測內(nèi)部區(qū)域54內(nèi)的溫度。熱電偶探針52至少局部地布置在保護管56內(nèi)并由其保持。更具體地，熱電偶探針52至少局部地布置在從保護管56的第一端部60延伸至保護管56的第二端部62的保護管56的中空部分58內(nèi)。如所示，保護管56包括