[实用新型]发动机热环境试验水冷式热流传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及航天发动机试验，具体地说涉及液体火箭发动机热环境模拟试验过程的热流密度测试方法。

背景技术

发动机热环境模拟试验过程中，热环境装置能够产生很高的热流密度，腔体内温度很高，当热环境装置全功率运行时，10s内腔体内温度可达到1000℃。热流传感器在该环境下无法正常工作。此外传感器的电源线、测量线缆等均无法承受如此高的温度。

传统的热流传感器采用了圆箔作为热流测量的敏感元件，其结构如图1所示。从图中可以看到，当外界热量辐射至圆箔敏感元件时，元件温度迅速升高，由于底部铜制热沉体温度较低，热量便迅速在两者之间传递，精确测量温差的大小，就能得到相应的热流密度。

这种形式的传感器如果长时间处于高温环境下，由于热沉体温度的升高，圆箔与热沉体之间的温差会逐渐变小，导致热流密度变小。

发明内容

为了解决现有的热流传感器在高温环境下工作，存在热流密度变小的技术问题，本实用新型提供一种发动机热环境试验水冷式热流传感器，能够实现在高温环境下长时间、高精度热流密度测量。

本实用新型的技术解决方案为：

发动机热环境试验水冷式热流传感器，其特殊之处：包括热流传感器芯片、内套、压盖、出线管、供电线缆、测量线缆以及冷却组件，

所述传感器芯片与供电线缆和测量线缆均连接，所述热流传感器芯片通过压盖固定在内套内，所述出线管设置在内套上，所述热流传感器芯片的供电线缆与测量线缆置于出线管内；

所述冷却组件包括进水管、外套、底座、出水管、出水套以及挡板，

所述外套套装在内套外侧，所述外套与内套之间形成冷却水流道，

所述外套的一端与压盖固定连接，所述外套的另一端与底座固定连接，所述出线管穿过底座，所述出水套的一端固定在底座上且位于出线管的外侧，所述出水套的另一端固定有挡板，所述挡板位于出线管和出水套之间，所述出水套与出线管之间形成冷却水环道，所述出水管设置在出水套上；

所述进水管设置在外套上，所述进水管与冷却水流道连通，所述冷却水流道通过底座与冷却水环道连通，所述出水管与冷却水环道连通。

上述热流传感器芯片通过压盖和螺钉固定于内套里。

上述出线管的材料为1Cr18Ni9Ti。

本实用新型所具有的优点：

1、本实用新型将热流传感器芯片放置于冷却水槽内，0.3MPa冷却水从进水管进入冷却水槽，经对流换热为热沉体降温，从出水管流出水槽。2、本实用新型将供电线缆与测量线缆置于1Cr18Ni9Ti不锈钢出线管内，出线管通过焊接方式放置于冷却水槽内，出线管与冷却水槽外壁形成水冷套，将线缆与1000℃高温环境隔离。供电线缆、测量线缆的冷却夹套与传感器测量面平行；在1000℃高温环境中持续工作时间250s；传感器长时间工作零位稳定。

3、本实用新型水冷套整体采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，耐高温、酸碱腐蚀。

附图说明

图1为现有的热流传感器的结构示意图；

图2为本实用新型水冷式高温燃气导流装置示意图；

其中附图标记为：1-内套，2-外套，3-压盖，4-螺钉，5-出水套，6-进水管，7-出线管，8-出水管，9-挡板，10-底座，11-圆箔敏感元件，12-热沉体，13-冷却水流道，14-冷却水环道。

具体实施方式

如图2所示，发动机热环境试验水冷式热流传感器，包括热流传感器芯片、内套1、压盖3、出线管7、供电线缆、测量线缆以及冷却组件，

传感器芯片与供电线缆和测量线缆均连接，热流传感器芯片通过压盖3固定在内套1内，出线管7设置在内套1上，热流传感器芯片的供电线缆与测量线缆置于出线管7内；

冷却组件包括进水管6、外套2、底座10、出水管8、出水套5以及挡板9，

外套套装在内套外侧，外套与内套之间形成冷却水流道13，

外套的一端与压盖固定连接，外套的另一端与底座固定连接，出线管穿过底座，出水套的一端固定在底座上且位于出线管的外侧，出水套的另一端固定有挡板，挡板位于出线管和出水套之间，出水套与出线管之间形成冷却水环道，出水管设置在出水套上；进水管设置在外套上，进水管与冷却水流道连通，冷却水流道通过底座与冷却水环道连通，出水管与冷却水环道14连通。

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：

（1）热流传感器芯片通过压盖和符合GB68-85的M2开槽沉头螺钉固定于内套里；