一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構制造技術

本發明專利技術公開了一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，在傳感器的測量探頭的末端固定設置一內剛性套管和外剛性套管，內剛性套管采用熱阻率較高的材料制成，呈兩端開口結構，其一端與測量探頭的末端剛性固定，其另一端與一端開口的外剛性套管剛性固定，內剛性套管內填充高溫隔熱材料，外剛性套管完全覆蓋內剛性套管，并部分覆蓋測量探頭，外剛性套管的內表面與內剛性套管的外表面、測量探頭的外表面之間在整個周向上留有間隙，外剛性套管的外表面覆蓋有高反射率材料層，以減少高溫下輻射傳熱對外剛性套管的影響。本發明專利技術的接觸式位移傳感器的熱防護結構，可實現接觸式位移傳感器在高溫環境下正常工作，并有效保護位移傳感器的測量探頭。

Thermal protection structure of contact displacement sensor in high temperature environment

Thermal protection structure of the invention discloses a high temperature contact type displacement sensor, at the end of the measuring probe sensor is fixed in a rigid casing and the outer casing used in rigid, rigid casing made of high resistance rate of material is open at both ends at the end of the rigid structure, and one end of the measuring probe is fixed outside the rigid rigid casing and the other end of the open end of the fixed rigid casing filled with high temperature insulation outside the rigid casing completely covered in rigid casing, and partially cover the measuring probe between the outer surface and the inner surface of the measuring probe and the rigid casing of the rigid casing in the circumferential direction of a gap outside, the rigid casing is covered on the outer surface of the high reflectivity material layer, in order to reduce the influence of high temperature heat transfer outside rigid casing radiation. The thermal protection structure of the contact displacement sensor of the invention can realize the contact type displacement sensor work normally under the high temperature environment, and effectively protect the measuring probe of the displacement sensor.

【技術實現步驟摘要】
一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構
本專利技術涉及燃氣輪機和航空發動機
，尤其涉及一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構。
技術介紹
高溫部件的變形測量手段，按傳感器與被測物體接觸方式可以分成兩種方式，非接觸式位移測量傳感器及接觸式位移測量傳感器。非接觸式位移測量傳感器，常見的為電渦流位移傳感器及激光測距儀，電渦流位移傳感器廣泛應用在大型旋轉機械狀態的在線監測與故障診斷中，其利用系統中的前置器中的高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產生交變的磁場，當被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產生感應電流，即將頭部線圈與金屬導體的距離變化轉化成電壓或電流的變化，因此電渦流位移傳感器只能應用于金屬導體的場合中，且要求環境溫度低于200℃。激光測距儀廣泛應用于地形測量，其測距原理歸結為測量光往返目標所需要的時間，然后通過光速和大氣折射系數計算出距離，其中，相位式激光測距儀的精度可達0.01mm量級，且工作溫度可以較高，但其要求被測物體平面必須與光線垂直，且其體積較大。接觸式位移測量傳感器如電感測微儀，其廣泛應用于精密機械制造業及國防，科研、計量部門的精密長度測量，其應用自帶的正弦波振蕩器輸出信號并加到測量頭中，將工件的微小位移轉化為直流電壓信號，其精度可達0.0001mm，但其應用場合溫度一般要求不超過100℃。實際應用中，某些情況，由于測量的空間限制及測量精度的要求，僅能采用接觸式位移測量的方式，但過高的環境溫度又限制了接觸式位移傳感器的使用，本專利技術即針對這一應用場合，通過增加導熱熱阻和削弱輻射換熱，將接觸式位移傳感器應用于高溫測量環境中。
技術實現思路
為了克服現有技術的上述缺點和不足，本專利技術旨在提供一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，該熱防護結構簡單，易于將其應用于各種接觸式傳感器的測量探頭中。為實現上述技術目的，本專利技術采取的技術方案是：一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，所述接觸式位移傳感器包括測量探頭，其特征在于，在所述測量探頭的末端固定設置一內剛性套管和外剛性套管，所述內剛性套管和外剛性套管的軸線方向與所述測量探頭的軸線保持一致，其中，--所述內剛性套管為兩端開口結構，所述內剛性套管的一端與所述測量探頭的末端剛性固定，所述內剛性套管采用石英、陶瓷等熱阻率較高的材料制成，以避免測量探頭直接接觸高溫體，所述內剛性套管內填充高溫隔熱材料，所述內剛性套管及其內部填充的高溫隔熱材料的熱膨脹系數與所述測量探頭的熱膨脹系數相當，所述內剛性套管的長度根據所應用環境溫度對其長度進行調整，所述內剛性套管的內徑略大于所述測量探頭的直徑；--在所述內剛性套管的外周表面套設一所述外剛性套管，所述外剛性套管為一端開口結構，其長度大于所述內剛性套管的長度，其內徑大于所述測量探頭的直徑，所述外剛性套管的盲端的內表面與所述內剛性套管的另一端剛性連接，使得所述外剛性套管完全覆蓋所述內剛性套管，并部分覆蓋所述測量探頭，所述外剛性套管的內表面與所述內剛性套管的外表面、所述測量探頭的外表面之間在整個周向上留有間隙，所述外剛性套管的外表面覆蓋有高反射率材料層，以減少高溫下輻射傳熱對外剛性套管的影響。優選地，所述內剛性套管與所述外剛性套管之間通過粘結膠剛性連接。優選地，所述內剛性套管與測量探頭的末端之間通過粘結膠剛性連接。進一步地，所述粘結膠為在常溫下可固化的粘結膠，固化后為剛性或接近剛性。進一步地，所述粘結膠為耐高溫、熱阻高的粘結膠，其目的在于減少剛性套管對測量探頭的熱流傳遞。進一步地，所述粘結膠為熱膨脹率低的粘結膠，其目的在于避免高溫下膠體變形破壞剛性套管。進一步地，所述粘結膠為韌性差的粘結膠，方便測量結束后拆卸剛性套管。優選地，所述外剛性套管的長度應能覆蓋整個測量探頭。優選地，所述外剛性套管的內徑大于測量探頭的外徑及內剛性套管的外徑。優選地，所述外剛性套管與內剛性套管的材質、熱阻率及熱膨脹系數相同。本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構中，所述內剛性套管、外剛性套管采用耐高溫、熱阻高、熱膨脹率低的材料制備，其目的在于減少高溫體對測量探頭的熱流傳遞，避免測量探頭直接接觸高溫體，同時減少高溫對剛性套管長度的影響，減小測量誤差。本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構中，在內剛性套管外另加裝外剛性套管，該外剛性套管直接接觸高溫體，對于該外剛性套管的要求：(a)根據安裝環境，內徑盡量較大，其目的在于利用空氣的高熱阻率保護探頭；(b)耐高溫、熱阻高、熱膨脹率低，其目的與內剛性套管相同；(c)外剛性套管一端開口，其目的在于方便內剛性套管與外剛性套管無間隙接觸。同現有技術相比，本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構具有以下顯著的技術效果：(1)結構簡單、易移植至各種接觸式位移傳感器的測量探頭上。(2)兼顧了高溫環境下導熱效應與輻射效應，可以通過改變內剛性套管的長度和高反射率材料的覆蓋范圍分別地對兩種效應進行有目的的削弱。附圖說明圖1為本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本專利技術進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，接觸式位移傳感器包括測量探頭10，在測量探頭10的末端固定設置一內剛性套管20和外剛性套管30，內剛性套管20和外剛性套管30的軸線方向與測量探頭10的軸線保持一致。內剛性套管20為兩端開口結構，內剛性套管20的一端與測量探頭10的末端剛性固定，優選地，二者通過粘結膠剛性連接，內剛性套管20采用石英、陶瓷等熱阻率較高的材料制成，以避免測量探頭10直接接觸高溫體，內剛性套管20內填充高溫隔熱材料21，內剛性套管20及其內部填充的高溫隔熱材料21的熱膨脹系數與測量探頭10的熱膨脹系數相當，內剛性套管20可根據環境溫度高低調整長度，內剛性套管20的外徑不大于測量探頭10的直徑。在內剛性套管20的外周表面套設一外剛性套管30，優選地，外剛性套管30與內剛性套管20的材質、熱阻率及熱膨脹系數相同，外剛性套管30為一端開口結構，其長度大于內剛性套管20的長度，其內徑大于測量探頭10的直徑，外剛性套管30的盲端的內表面與內剛性套管20的另一端剛性連接，優選地，內剛性套管20與外剛性套管30之間通過粘結膠剛性連接，使得外剛性套管30完全覆蓋內剛性套管20，并部分覆蓋測量探頭10，外剛性套管30的內表面與內剛性套管20的外表面、測量探頭10的外表面之間在整個周向上留有間隙，外剛性套管30的外表面覆蓋有高反射率材料層，以減少高溫下輻射傳熱對外剛性套管30的影響。測量探頭10的末端、內剛性套管20、外剛性套管30之間的粘結膠為在常溫下可固化的粘結膠，固化后為剛性或接近剛性。進一步地，粘結膠為耐高溫、熱阻高的粘結膠，其目的在于減少內、外剛性套管對測量探頭10的熱流傳遞。進一步地，粘結膠為熱膨脹率低的粘結膠，其目的在于避免高溫下膠體變形破壞剛性套管。進一步地，粘結膠為韌性差的粘結膠，方便測量結束后拆卸剛性套管。優選地，外剛性套管30的長度應能覆蓋整個測量探頭。外剛性套管30的內徑應大于測量探頭的外徑及內剛性套管的外徑。本專利技術的高溫環境下接觸式位移傳感器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，所述接觸式位移傳感器包括測量探頭，其特征在于，在所述測量探頭的末端固定設置一內剛性套管和外剛性套管，所述內剛性套管和外剛性套管的軸線方向與所述測量探頭的軸線保持一致，其中，??所述內剛性套管為兩端開口結構，所述內剛性套管的一端與所述測量探頭的末端剛性固定，所述內剛性套管采用石英、陶瓷等熱阻率較高的材料制成，以避免測量探頭直接接觸高溫體，所述內剛性套管內填充高溫隔熱材料，所述內剛性套管及其內部填充的高溫隔熱材料的熱膨脹系數與所述測量探頭的熱膨脹系數相當，所述內剛性套管的長度根據所應用環境溫度對其長度進行調整，所述內剛性套管的內徑略大于所述測量探頭的直徑；??在所述內剛性套管的外周表面套設一所述外剛性套管，所述外剛性套管為一端開口結構，其長度大于所述內剛性套管的長度，其內徑大于所述測量探頭的直徑，所述外剛性套管的盲端的內表面與所述內剛性套管的另一端剛性連接，使得所述外剛性套管完全覆蓋所述內剛性套管，并部分覆蓋所述測量探頭，所述外剛性套管的內表面與所述內剛性套管的外表面、所述測量探頭的外表面之間在整個周向上留有間隙，所述外剛性套管的外表面覆蓋有高反射率材料層，以減少高溫下輻射傳熱對外剛性套管的影響。...

【技術特征摘要】
1.一種高溫環境下接觸式位移傳感器的熱防護結構，所述接觸式位移傳感器包括測量探頭，其特征在于，在所述測量探頭的末端固定設置一內剛性套管和外剛性套管，所述內剛性套管和外剛性套管的軸線方向與所述測量探頭的軸線保持一致，其中，--所述內剛性套管為兩端開口結構，所述內剛性套管的一端與所述測量探頭的末端剛性固定，所述內剛性套管采用石英、陶瓷等熱阻率較高的材料制成，以避免測量探頭直接接觸高溫體，所述內剛性套管內填充高溫隔熱材料，所述內剛性套管及其內部填充的高溫隔熱材料的熱膨脹系數與所述測量探頭的熱膨脹系數相當，所述內剛性套管的長度根據所應用環境溫度對其長度進行調整，所述內剛性套管的內徑略大于所述測量探頭的直徑；--在所述內剛性套管的外周表面套設一所述外剛性套管，所述外剛性套管為一端開口結構，其長度大于所述內剛性套管的長度，其內徑大于所述測量探頭的直徑，所述外剛性套管的盲端的內表面與所述內剛性套管的另一端剛性連接，使得所述外剛性套管完全覆蓋所述內剛性套管，并部分覆蓋所述測量探頭，所述外剛性套管的內表面與所述內剛性套管的外表面、所述測量探頭的外表面之間在整個周向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡嘉麟，高金海，柳光，劉軍，王沛，杜強，郭寶亭，
申請(專利權)人：中國科學院工程熱物理研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11