一種液冷式燃燒攝像機制造技術

一種液冷式攝像機裝置（１００），包括用于觀察工業燃氣輪機的燃燒過程的攝像機（１０３），所述裝置還包括三管同心組件（１０６、１０８、１１０）以及布置在三管同心組件第一端的窗蓋（１０２）。攝像機（１０３）可以靠近窗蓋（１０２）的后面布置。三管同心組件（１０６、１０８、１１０）能夠在管子之間形成通道，用于將冷卻劑流從入口（１２４）引導到攝像機（１０３）以及從攝像機（１０３）引導到出口（１２６）。所述冷卻劑可以是水。所述窗蓋（１０２）可以是圓柱形的，其直徑可以不超過１英寸（２．５４厘米）。窗蓋（１０２）可以是釬焊石英件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術大體上涉及觀察工業燃燒過程的攝像機裝置，具體地，但非限制性的，涉及一種液冷式燃燒攝像機。
技術介紹
燃燒攝像機設計用來觀察工業燃氣輪機的燃燒過程。已知的設計方案利用空氣來冷卻組件使用的攝像機，這種攝像機一般是電荷耦合器件(“CCD”)攝像機。由于將空氣作為冷卻劑產生的有關限制，這些組件都比較大。然而，這些組件還是不能被充分冷卻，這常常導致電荷耦合器件攝像機因對熱量的敏感而發生故障。空氣冷卻介質所要求的較大尺寸使得燃燒室中觀察燃燒過程的孔口的直徑必須近乎2.0英寸(大約5厘米)。然而，該尺寸的孔口一般大于工業燃氣渦輪機所能接受的尺寸。而且，已知的燃燒攝像機組件一般安裝在燃氣渦輪機的外面，因此攝像機只有一小部分，比如透鏡組，延伸到高溫和高壓的渦輪機環境中。現在很多工業氣渦輪機都要求將燃燒攝像機整個安裝在氣渦輪機內，這會使CCD攝像機大大過熱而產生故障。已知的燃燒攝像機的設計特點一般是采用帶螺紋的機械緊固件和墊圈來裝配和密封石英窗蓋，石英窗蓋是透明層，通過石英窗蓋可以用CCD攝像機觀察燃燒過程。然而，這種構造方式具有兩個不希望的結果(1)攝像機殼體直徑較大，和(2)由于高溫環境中的老化需要經常維修墊圈。已知的燃燒攝像機還包括裝置，對可觀察鍋爐的燃燒過程的攝像機設計進行改進得到。這些改進的裝置也是空氣冷卻的，因而尺寸比較大。另一種流行的設計方案包括使透鏡與攝像機分離。這種攝像機裝置的透鏡通常包括“透鏡組”，用來將燃燒過程的圖像投射回鍋爐外面的CCD攝像機。這種設置使得只有透鏡組布置在渦輪機的惡劣的溫度和壓力條件下。這種設計方案的缺點包括光衰減和像畸變。光衰減妨礙了對燃燒過程中的低光特征的觀察，比如點火過程的火花。像畸變導致圖像有些模糊，妨礙了對燃燒過程細節的觀察。許多新的工業燃氣輪機要求燃燒攝像機裝置設計成能滿足以下標準(1)可以整個安裝在350磅/平方英寸、825華氏度(24.6公斤/平方厘米、440攝氏度)的環境下，而且能夠觀察3000華氏度(1650攝氏度)的燃燒過程；(2)這樣的冷卻方式使得冷卻介質不會排放到燃燒室，否則會影響燃燒過程而不能代表實際過程；(3)可通過直徑為1.0英寸(大約2.5厘米)的孔口觀察燃燒過程；(4)限制光衰減量使得CCD攝像機能夠觀察燃燒點火過程中火花塞的工作情況；(5)具有較小的總體尺寸以滿足工業渦輪機和燃燒試驗臺的空間的限制；和(6)由于受到位置限制難以接近渦輪機或試驗臺，要求不進行維修能夠工作較長時間。因此，需要有一種能夠滿足這些要求的燃燒攝像機裝置，并對上面所介紹的已知設計方案所存在的一些問題進行了改進。
技術實現思路
本專利技術介紹了一種液冷式攝像機裝置，包括觀察工業燃氣輪機的燃燒過程的攝像機，這種裝置還包括三管同心組件以及布置在三管同心組件第一端的窗蓋。攝像機可以靠近窗蓋的后面布置，且三管同心組件可以在管子之間形成通道，用于將冷卻劑流從入口引導到攝像機以及從攝像機引導到出口。冷卻劑可以是水。在某些實施例中，窗蓋的寬度可以不超過1英寸(2.54厘米)。在其它一些實施例中，窗蓋可以是圓柱形的，其直徑可以不超過1英寸(2.54厘米)。窗蓋可以是釬焊石英件。這種液冷式燃燒攝像機還可以包括液體循環機構，用于將冷卻液流輸送至入口以及從出口排出冷卻液流。在某些實施例中，這種液冷式燃燒攝像機還可以包括連接到三管同心組件第二端的殼體。殼體可以包括連接到供應軟管的入口，以及連接排放軟管的出口。殼體還可以包括若干個殼體通道，用于將水流從入口引導到三管同心組件及從三管同心組件引導到出口。在其它一些實施例中，三管同心組件可以包括內攝像管、中間攝像管和外攝像管。內攝像管可以布置在中間攝像管內形成第一冷卻劑通道，中間攝像管可以布置在外攝像管內形成第二冷卻劑通道。第一殼體通道可以將冷卻劑流從入口引導到第一冷卻劑通道，第二殼體通道可以將冷卻劑流從第二冷卻劑通道引導到出口。通過閱讀下面結合附圖對優選實施例所作的詳細說明以及所附權利要求，本專利技術的這些和其它的特征變得更加清楚。附圖說明圖1是顯示本專利技術的液冷式燃燒攝像機的實施例的分解圖；圖2是圖1的液冷式燃燒攝像機的平面圖；圖3是圖1的液冷式燃燒攝像機的側向剖視圖；圖4是示出通過圖1的液冷式燃燒攝像機的液體冷卻劑的側向剖視圖；圖5是閉環冷卻系統的實例的示意圖，其可用于圖1的液冷式燃燒攝像機。部件清單100 液冷式燃燒攝像機102 窗蓋103 攝像機104 窗蓋支座106 外攝像管 108 中間攝像管110 內攝像管112 攝像機裝配法蘭114 管子壓合接頭116 中心孔118 孔120 螺栓122 上殼體124 入口126 出口128 入口接頭130 出口接頭132 出口通道134 O型圈136 O型圈138 攝像機支座139 螺絲140 攝像機電纜141 螺栓法蘭142 螺栓144 上攝像機法蘭146 O型圈148 密封螺栓150 孔152 孔202 入口內部通道204 連接通道502 水泵504 熱交換器具體實施方式現在參考附圖，其中相同的標號代表相同的部件，圖1示出了所介紹的液冷式燃燒攝像機裝置100的實施例。液冷式燃燒攝像機100可以包括有窗蓋102。窗蓋102可以用本
中已知的釬焊石英材料如GE-214制成。窗蓋102是透明壓力界面，供攝像機103觀察燃燒過程。其它已知的材料也可用于窗蓋102，只要能夠提供必要的物理性能，可在燃燒環境下工作，同時還允許攝像機103通過這種透明窗孔觀察燃燒過程。窗蓋102的直徑可以大致為一英寸(大約2.54厘米)或更小。窗蓋102的厚度可以在1/8至1/4英寸(大約3.18至6.35厘米)之間。窗蓋102可以固定在窗蓋支座104液冷式燃燒攝像機裝置100可以具有三管同心結構，可以包括外攝像管106、中間攝像管108和內攝像管110。這種三管同心結構可以用不銹鋼、鉻鎳鐵合金或本
中已知的其它類似材料制成。這些管子的尺寸使得內攝像管110能夠裝配在中間攝像管108中，而中間攝像管108能夠裝配在外攝像管106中。而且，當組裝起來時，三管同心結構的尺寸應允許內攝像管110外半徑與中間攝像管108內半徑之間，以及中間攝像管108外半徑與外攝像管106內半徑之間留有空隙。空隙形成允許流體經過的通道。窗蓋支座可以通過焊接或本
中已知的其它方法固定到外攝像管106的一端以形成整體部件。外攝像管106的另一端可以通過管子壓合接頭114連接并密封到攝像機裝配法蘭112上。攝像機裝配法蘭112可以包括能夠將管子壓合接頭114裝配其中的中心孔116。如下面參考圖2和3的更詳細介紹，攝像機裝配法蘭112還可以包括以某種特殊方式引導液體流過的內部通道。攝像機裝配法蘭112還可以包括若干個孔118，能夠用螺栓120通過孔將液冷式燃燒攝像機100裝配到要求的位置。攝像機裝配法蘭112可以用不銹鋼、鉻鎳鐵合金或本
中已知的其它類似材料制成。中間攝像管108可以通過焊接或其它方法連接到上殼體122以形成整體部件。上殼體可以用不銹鋼、鉻鎳鐵合金或本
中已知的其它類似材料制成。上殼體122可以包括入口124和出口126。入口124連接在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液冷式攝像機裝置（１００），包括用于觀察工業燃氣輪機的燃燒過程的攝像機（１０３），其包括：三管同心組件（１０６、１０８、１１０）；和布置在所述三管同心組件（１０６、１０８、１１０）第一端的窗蓋（１０２）；其中，所述攝像機（１０３）靠近所述窗蓋（１０２）的后面布置，且所述三管同心組件（１０６、１０８、１１０）在所述管子之間形成通道，用于將冷卻劑流從入口（１２４）引導到所述攝像機（１０３）以及從所述攝像機（１０３）引導到出口（１２６）。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：DL威廉遜，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]