[发明专利]一种用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置

说明书

本发明公开了一种用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置。该带电测温装置的K型热电偶外套装有保护套管，保护套管外依次套装有串列的固定卡套螺栓和安装法兰；K型热电偶前端伸出保护套管的补偿导线连接外接的测量装置；K型热电偶后端封闭在保护套管的末端，保护套管的末端包裹绝缘保护刚玉，在绝缘保护刚玉外部固定安装金属测温片，金属测温片与待测的带电测温载体连接进行温度测量。本发明的用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置适用于高超声速风洞试验过程中电加热器带电运行时电阻元件自身温度测量，装置结构简单、安装便捷。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验设备技术领域，具体涉及一种用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置。

背景技术

一般采用热电偶进行高超声速风洞电加热器内气体温度的测量。因为电加热器的电阻元件在运行时对地有一定电压，所以，热电偶无法对电阻元件自身温度进行测量，目前电阻元件自身温度主要通过理论计算获得。

高超声速风洞试验时，电阻元件始终处于带电状态，基于电阻元件的绝缘要求以及结构设计等方面原因，对电阻元件自身温度的测量一直没有有效的手段。如果不能实际测量电阻元件自身温度，也就无法确定电阻元件是否真正处于安全工作温度范围内，同时也无法验证电阻元件自身温度的理论计算结果的准确性。

由于电加热器属于高压容器，工况比较恶劣，难以同时解决绝缘、高温、高压以及结构等技术难题，当前，用于高超声速风洞电加热器的带电测温技术发展缓慢，亟需发展一种用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置。

本发明的用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置，其特点是：所述的带电测温装置的K型热电偶外套装有保护套管，保护套管外依次套装有串列的固定卡套螺栓和安装法兰；K型热电偶前端伸出保护套管的补偿导线连接外接的测量装置；K型热电偶后端封闭在保护套管的末端，保护套管的末端包裹绝缘保护刚玉，在绝缘保护刚玉外部固定安装金属测温片，金属测温片与待测的带电测温载体连接进行温度测量；

安装法兰与保护套管通过固定卡套螺栓进行硬密封；保护套管穿出安装法兰后，在安装法兰根部的引出位置进行焊接密封。

进一步地，所述的保护套管的末端与包裹的绝缘保护刚玉之间通过焊接固定连接。

进一步地，所述的保护套管的前端套装有保护帽，K型热电偶的补偿导线穿出保护帽连接外接的测量装置。

进一步地，所述的保护套管的材质为GH3039高温合金钢。

进一步地，所述的绝缘保护刚玉的材质为Al₂O₃。

进一步地，所述的金属测温片通过紧固螺钉固定。

进一步地，所述的金属测温片通过焊接方式固定在待测的带电测温载体上。

本发明的用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置中的绝缘保护刚玉的主要成分为Al₂O₃，Al₂O₃在高温下具有较高的机械强度和绝缘性能，并且在绝缘材料中的导热系数也较高，传热性能良好。绝缘保护刚玉既能保证装置的耐压强度，也能保证将电阻元件与测温元件绝缘，还可以快速地将电阻元件的热量传递给热电偶，尽量减少测量过程中电阻元件的温度损失，减小测量误差。

本发明的用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置中的保护套管在穿出安装法兰后，通过固定卡套螺栓与安装法兰之间进行硬密封。硬密封能承受高温高压气流的作用，从而避免了因填充的密封材料受损坏而导致漏气的情况。

本发明的用于高超声速风洞电加热器的带电测温装置具有以下优点：