DE19542464A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Temperatur in einem Strömungskanal - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Temperatur in einem StrömungskanalInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Messung einer Temperatur aus einer Temperaturverteilung in
einem Strömungskanal mittels einer Sonde, wobei der Strö
mungskanal von einem Fluß eines heißen Fluides durchflossen
wird, welcher Fluß die Temperaturverteilung bestimmt und wo
bei sich die Temperaturverteilung nach Einführen der Sonde in
den Strömungskanal mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten zu
einer modifierten Temperaturverteilung verändert.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Messung einer
Temperatur in einem Strömungskanal in einer Strömungsma
schine, insbesondere einer Turbine. Von besonderem Interesse
ist dabei, eine Temperaturverteilung in einer von sehr heißem
Rauchgas durchflossenen Turbine, wie sie in einer Gasturbine
vorliegt, bestimmen zu können. Gemäß üblichem Sprachgebrauch
wird unter einer "Gasturbine" eine Gesamtheit, bestehend aus
der eigentlichen Turbine, die thermodynamische Energie in me
chanische Energie umwandelt, einem Verdichter zur Verdichtung
von Luft und einer Verbrennungseinrichtung zur Verbrennung
eines Brennstoffes in der verdichteten Luft, welche beide der
eigentlichen Turbine vorgeschaltet sind, verstanden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art, anzuwenden an einer stationären Gasturbine, gehen hervor
aus dem Aufsatz "Blade Temperature Measurements of Model
V84.2 100 MW-60 Hz Gas Turbine" von T. Schulenberg und H.
Bals, ASME-Veröffentlichung 87-GT-135. Hinsichtlich des Merk
mals, daß die Temperaturverteilung in dem Strömungskanal nach
Einführen der Sonde modifiziert wird, sei bemerkt, daß mit
einem solchen Effekt in einer Turbine stets zu rechnen ist.
In einer Turbine ist die Temperaturverteilung in einem von
heißem Fluid durchflossenen Strömungskanal wesentlich be
stimmt durch die einschlägigen thermodynamischen und hydrody
namischen Parameter des Flusses, und jede Veränderung des
Flusses führt dazu, daß sich die Temperaturverteilung
verändert. Eine Veränderung des Flusses tritt naturgemäß dann
ein, wenn eine Sonde in einen Strömungskanal eingeführt wird
und ein zusätzliches Hindernis für den Fluß bildet.
Im Zusammenhang mit der Bestimmung einer Temperaturverteilung
in einer Gasturbine mußte bei Anwendung der einschlägigen Le
hren des Standes der Technik bislang entweder eine Beeinflus
sung der zu bestimmenden Temperaturverteilung durch Sonden
und dergleichen in Kauf genommen werden, oder die in einem
Strömungskanal zu messende Temperatur mußte quasi "aus der
Ferne", also mit von dem zu untersuchenden Strömungskanal be
abstandeten Mitteln, bestimmt werden. Letztere Möglichkeit
vermeidet zwar unmittelbare Beeinflussungen des fließenden
Fluides, sie ist aber nur dann anwendbar, wenn diejenige
Stelle, an der die Temperatur gemessen werden soll, von einer
entsprechend distanzierten Stelle sichtbar oder anderweitig
zugänglich ist. Dies begrenzt die Anwendungsmöglichkeiten
durchaus; es ist wohl möglich, eine Temperatur unmittelbar an
einem Eintritt an einer Turbine zu messen, es kann aber kaum
eine Temperatur zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stufen der
Turbine bestimmt werden.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art an
zugeben, bei denen die Nachteile des Standes der Technik ver
mieden sind, die also unter Vermeidung einer wesentlichen
Beeinflussung der zu bestimmenden Temperaturverteilung eine
zuverlässige und von unerwünschten Beeinflussungen freie Mes
sung an jeder interessierenden Stelle des Strömungskanals er
lauben.
Im Hinblick auf ein Verfahren wird zur Lösung dieser Aufgabe
angegeben ein Verfahren zur Messung einer Temperatur aus
einer Temperaturverteilung in einem Strömungskanal mittels
einer Sonde, wobei der Strömungskanal von einem Fluß eines
heißen Fluides durchflossen wird, welcher Fluß die Tempera
turverteilung bestimmt, und wobei sich die Temperaturvertei
lung nach Einführen der Sonde in den Strömungskanal mit einer
vorbestimmten Zeitkonstanten zu einer modifizierten Tempera
turverteilung verändert, bei welchem Verfahren die Sonde
während eines Meßzeitraums, der kürzer als die Zeitkonstante,
in den Strömungskanal eingeführt, zur Messung der Temperatur
in dem Strömungskanal belassen und wieder aus dem Strömungs
kanal entnommen wird.
Mit der Erfindung wird vor allem eine sorgfältige Anpassung
der Messung an die thermodynamischen Verhältnisse in dem
Strömungskanal vorgenommen; die Erfindung geht aus von der
Erkenntnis, daß sich Veränderungen, die sich durch ein Ein
führen eines Hindernisses in einen Fluß eines heißen Fluides
ergeben, nicht unmittelbar, sondern erst allmählich den
Strukturen mitteilt, von denen der Fluß geführt wird. Be
trachtet man entsprechend geläufiger Praxis den Fluß allein,
so muß man schließen, daß es keine unbeeinflußte Messung der
gewünschten Größen geben kann. Bezieht man jedoch die zur
Ausbreitung von Veränderungen notwendigen Wärmetransportvor
gänge mit ein, so erkennt man, daß es nach Einbringen einer
Veränderung in einen Fluß eine gewisse Zeitspanne gibt, wäh
rend der sich die Veränderung nicht oder allenfalls sehr we
nig auswirkt. Die Anpassung der Temperaturverteilung in den
den Fluß begrenzenden Strukturen an den veränderten Fluß er
folgt mehr oder weniger nach einem Exponentialgesetz, wobei
sich Temperaturveränderungen erst nach einer gewissen Zeit
bemerkbar machen. Dieses Phänomen läßt sich, zumindest im
Rahmen einer guten Näherung, mit einer Exponentialfunktion
beschreiben, und aus dieser Beschreibung ergibt sich ein cha
rakteristischer Wert, die sogenannte Zeitkonstante, die die
Umwandlung der Temperaturverteilung vom ungestörten Zustand
zu der modifizierten Temperaturverteilung beschreibt. Im
Sinne der Erfindung ist die Dauer einer Messung beschränkt
auf einen Zeitraum, der kleiner als diese Zeitkonstante ist.
In einem solchen kurzen Zeitraum können wesentliche Verände
rungen in der Temperaturverteilung nicht auftreten; es ist
somit sichergestellt, daß die gewonnenen Meßwerte die unge
störte Temperaturverteilung einwandfrei beschreiben.
Das Verfahren ist besonders geeignet zur Messung einer Tempe
ratur von mehr als 500°C, wie sie insbesondere in einer
Gasturbine auftritt. Im Rahmen dieser Ausgestaltung enthält
die Sonde als aktives Element, also als Element, mit welchem
die Messung der Temperatur tatsächlich durchgeführt wird,
vorzugsweise ein Pyrometer, also ein optisches Element, wel
ches aus Infrarotstrahlung, die es empfängt, einen Rückschluß
auf die Temperatur der Quelle, die die Infrarotstrahlung aus
gesandt hat, erlaubt.
Der Meßzeitraum, währenddessen die Messung der Temperatur er
folgen muß, ist vorzugsweise kürzer als eine Sekunde und ins
besondere etwa gleich einer halben Sekunde. Diese Wahl kommt
einer Messung in einem Strömungskanal in einer Gasturbine be
sonders entgegen.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die
Sonde in dem Strömungskanal zu mehreren Meßpositionen bewegt
und an jeder Meßposition zur Messung einer Temperatur be
nutzt; auf diese Weise werden während eines Meßzyklus, wie er
erfindungsgemäß in einem hinreichend kurzem Meßzeitraum
durchgeführt werden muß, mehrere Messungen gemacht und meh
rere Meßwerte gewonnen; der Aufwand zur Bestimmung einer
Vielzahl von Temperaturen, wie er insbesondere erforderlich
ist, wenn eine Aussage über die gesamte Temperaturverteilung
gemacht werden soll, bleibt somit vergleichsweise klein.
Weiterhin bevorzugt, gegebenenfalls in Ergänzung zur soeben
beschriebenen Weiterbildung, wird das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Messung einer Temperatur zyklisch wiederholt, um
somit eine Vielzahl von Messungen durchführen zu können und
besonders umfassende Aussagen zur Temperaturverteilung und
ihrer zeitlichen Dynamik machen zu können. In diesem Zusam
menhang ist es weiterhin bevorzugt, daß die Sonde zwischen
zwei Messungen einer Temperatur für einen Ruhezeitraum außer
halb des Strömungskanals gehalten wird, wobei der Ruhezeit
raum länger, insbesondere mindestens fünfmal länger, vorzugs
weise etwa achtmal länger, als der Meßzeitraum ist. Gemessen
an der erwähnten Zeitkonstanten der Temperaturverteilung ist
der Ruhezeitraum vorzugsweise etwa dreimal länger als die
Zeitkonstanten und entspricht insbesondere etwa vier Zeitkon
stanten. Dies stellt sicher, daß die Temperaturverteilung
sich bei einer erneuten Messung wieder der ursprünglichen
Temperaturverteilung, daß heißt der Temperaturverteilung, die
sich ohne Anwesenheit der Sonde ergibt, angeglichen hat und
es keine Störeffekte, die von der vorangegangenen Messung
verursacht worden sein könnten, mehr gibt.
In jedem Fall ist der Meßzeitraum vorzugsweise wesentlich
kleiner als die Zeitkonstante, insbesondere etwa halb so groß
wie die Zeitkonstante. Diese Wahl stellt sicher, daß es wäh
rend des Meßzeitraums keine wesentlichen Veränderungen der
Temperaturverteilung gibt und eine Messung mit hoher Präzi
sion bei unwesentlichen systematischen Fehlern durchgeführt
werden kann.
Der Strömungskanal liegt insbesondere in einer mit einem hei
ßen Gas beaufschlagten Strömungsmaschine, insbesondere einer
Turbine. Auf die Anwendbarkeit der Erfindung insbesondere in
einer Gasturbine ist bereits hingewiesen worden, so daß wei
tere Ausführungen an dieser Stelle entbehrlich sind.
Im Hinblick auf eine Vorrichtung wird zur Lösung der Aufgabe
im Sinne der Erfindung angegeben eine Vorrichtung zur Messung
einer Temperatur aus einer Temperaturverteilung in einem
Strömungskanal mittels einer Sonde, wobei der Strömungskanal
von einem Fluß eines heißen Fluides durchflossen wird und der
Fluß die Temperaturverteilung bestimmt, wobei sich die Tempe
raturverteilung nach Einführen der Sonde in den Strömungska
nal mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten zur einer modifi
zierten Temperaturverteilung verändert, welche Vorrichtung
die in den Strömungskanal einführbare Sonde zur Messung der
Temperatur aufweist, wobei die Vorrichtung zusätzlich einen
mit der Sonde verbundenen Antrieb hat, durch den die Sonde
während eines Meßzeitraums, der kleiner ist als die Zeitkon
stante, in den Strömungskanal einführbar und aus dem Strö
mungskanal entnehmbar ist.
Ein wichtiges Bauteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
somit ein in gewissem Sinne sehr schneller Antrieb, der es
ermöglicht, die Sonde in kurzer Zeit in den Strömungskanal
einzuschießen und ebenfalls in relativ kurzer Zeit wieder aus
dem Strömungskanal zu entfernen. Wichtig ist, daß die Anwe
senheit der Sonde in den Strömungskanal beschränkt bleiben
kann auf denjenigen Zeitraum, der für die gewünschte Messung
unbedingt erforderlich ist. Auf diese Weise werden, wie be
reits erwähnt, Störungen des Flusses weitgehend vermieden,
und es kann ein verläßliches und präzises Meßergebnis erhal
ten werden.
Die Sonde enthält als aktives Element wiederum vorzugsweise
ein Pyrometer; dies ist vor allem wichtig für Messungen von
Temperaturen oberhalb von etwa 500°C.
Die Vorrichtung kann, wie bereits angedeutet, an einem Strö
mungskanal in einer Turbine installiert sein. Dieser Strö
mungskanal ist insbesondere von Turbinenschaufelstrukturen
begrenzt, wobei die Turbinenschaufelstrukturen zwei festste
hende Leitschaufeln umfassen können, zwischen die die Sonde
einführbar ist. Im Rahmen dieser Weiterbildung ermöglicht es
die Erfindung, eine Sonde unmittelbar dort zu plazieren, wo
eine Temperaturmessung gewünscht ist. Dies ist für die Unter
suchung einer Gasturbine von hoher Bedeutung.
Die Sonde ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie in dem
Strömungskanal drehbar ist. Derart kann sie von verschiedenen
Stellen des Strömungskanals Temperaturen messen.
Weiterhin bevorzugt ist es, daß die Sonde kühlbar ist. Dieses
Merkmal ermöglicht einerseits den Einsatz der Sonde bei sehr
hohen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen, die
1000°C deutlich überschreiten. Zusätzlich hat eine Kühlung
der Sonde den Vorteil, daß die Messung der Temperatur weitge
hend ungestört bleibt von thermischer Strahlung, die von der
Sonde selbst ausgeht. Auch das Merkmal der Kühlung trägt so
mit wesentlich zu dem Zweck bei, eine präzise und von syste
matischen Fehlern freie Messung der Temperatur zu erhalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der
Zeichnung erläutert. Zur Verdeutlichung bestimmter Merkmale
ist die Zeichnung teilweise schematisiert ausgeführt. Auch
wird nicht geltend gemacht, daß die Zeichnung bezüglich ir
gendeiner Einzelheit maßstäblich sei. Zur Ergänzung der der
Zeichnung unmittelbarer entnehmbarer Offenbarung wird noch
mals verwiesen auf den oben erwähnten Aufsatz von T. Schulen
berg und H. Bals, ASME-Veröffentlichung 87-GT-135.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Turbine mit einer Vor
richtung zur Messung einer Temperatur;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1,
wie angedeutet mit den Symbolen II-II in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, nämlich eine Turbine
1, die im Betrieb von einem heißen, sich entspannenden Rauch
gas durchflossen wird. Die Turbine 1 besitzt einen Rotor 2,
welcher um eine zugehörige Drehachse 3 drehbar ist und auf
dem Laufschaufeln 4 befestigt sind, die sich mit dem Rotor 2
drehen. Die Turbine 1 ist umgeben von einem feststehenden Ge
häuse 5, in welchem Leitschaufeln 6 aufgehängt sind, welche
axial vor bzw. zwischen den Laufschaufeln 4 angeordnet sind.
Die Turbinenschaufelstrukturen 4 und 6, also die Laufschau
feln 4 und die Leitschaufeln 6, sind gruppiert zu bezüglich
der Achse 3 rotationssymmetrischen Kränzen, und es liegen ge
mäß Fig. 1 drei Kränze von Laufschaufeln 4 sowie drei Kränze
von Leitschaufeln 6 hintereinander. Das heiße Rauchgas fließt
durch Strömungskanäle 7, deren jeder begrenzt wird von dem
Rotor 2, dem Gehäuse 5 sowie zwei Laufschaufeln 4 oder zwei
Leitschaufeln 6. Von besonderem Interesse ist vorliegend ein
Strömungskanal 7 zwischen zwei Leitschaufeln 6 des links
außen liegenden Kranzes von Leitschaufeln 6. In diesen
Strömungskanal 7 ist eine Sonde 8 durch eine entsprechende
Ausnehmung 9 in dem Gehäuse 5 eingeführt, und mit dieser
Sonde 8 kann eine Temperatur in dem Strömungskanal 7, das
heißt eine Temperatur an der Oberfläche einer Leitschaufel 6,
einem Rotor 2, dem Gehäuse 5 oder an einer benachbarten Lauf
schaufel 4, gemessen werden. Derart ist es möglich, Aussagen
zu machen über die thermische Belastung, die die Komponenten
der Turbine 1 durch das heiße Rauchgas erfahren. Die Messung
selbst erfolgt mit in der Sonde 8 entsprechend vorgesehenen
Mitteln, und zwar vorzugsweise unter Auswertung von Wär
mestrahlung, die von der zu untersuchenden Stelle ausgeht.
Diese Wärmestrahlung kann durch ein entsprechendes Loch 10 in
die Sonde 8 eintreten und dort ausgewertet werden.
Die Sonde 8 wird bewegt mittels eines Antriebs 11, an den im
vorliegenden Fall besondere Anforderungen zu stellen sind.
Der Antrieb 11 muß die Sonde 8 nämlich sehr schnell in den
Strömungskanal 7 einführen und aus dem Strömungskanal 7 ent
nehmen können, so daß eine Beeinflussung der thermodynami
schen Verhältnisse in dem Strömungskanal 7 durch die Sonde 8
so gering wie möglich gehalten wird. Es soll nämlich vermie
den werden, daß die Messung der Temperatur, an welcher Stelle
im Strömungskanal 7 sie auch immer erfolgt, verfälscht wird
dadurch, daß die Sonde 8 ein zusätzliches Hindernis in dem
Strömungskanal 7 bildet, dementsprechend einen Fluß 12 des
Rauchgases in dem Strömungskanal 7 behindert und somit die
thermodynamischen Verhältnisse in dem Strömungskanal 7 modi
fiziert. Dementsprechend muß insbesondere der Antrieb 11 so
eingerichtet sein, daß die Messung der Temperatur beendet
wird, bevor sich eine in dem Strömungskanal 7 anstehende Tem
peraturverteilung wesentlich geändert hat. Der Antrieb 11 ist
so eingerichtet, daß er nicht nur ein schnelles Einführen und
Entnehmen der Sonde 8 erlaubt, sondern daß er außerdem die
Sonde 8 mit hoher Präzision in einer gewünschten Weise in dem
Strömungskanal 7 positionieren kann. Er kann die Sonde 8 au
ßerdem nicht nur verschieben, sondern auch drehen, so daß na
hezu jede Stelle in dem Strömungskanal 7 betrachtbar ist. Zur
Andeutung dieser Möglichkeit hat der Antrieb 11 außer einer
ersten Anschlußleitung 13, die zu benutzen ist für eine Ver
schiebung der Sonde 8, eine zweite Anschlußleitung 14, die
zur Drehung der Sonde 8 benutzbar ist. Vorgesehen ist auch
eine dritte Anschlußleitung 15, durch welche der Antrieb In
formationen hinsichtlich der Positionierung der Sonde 8 an
eine entsprechend vorgesehene, in Fig. 1 nicht dargestellte
Steuereinrichtung geben kann. Auch an der Sonde 8 selbst ist
eine Anschlußleitung 16 vorgesehen; sie dient der Ableitung
entsprechender Signale, welche zur Messung der Temperatur
auszuwerten sind. Alle Anschlußleitungen 13, 14, 15 und 16
sind zweipolig dargestellt, was symbolhaft gemeint ist. Die
Ausstattung jeder dieser Anschlußleitungen 13, 14, 15 und 16
muß sich nach den Bedürfnissen der jeweils konkreten Ausle
gung richten.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch
die in Fig. 1 erkennbare Anordnung, wobei der Querschnitt
mitten durch die Sonde 8 sowie senkrecht zur Drehachse 3 (die
in Fig. 2 demnach als Kreuz erscheint) gelegt ist. Aus Fig.
2 sind auch gewisse Einzelheiten erkennbar, von deren Dar
stellung in Fig. 1 der Übersicht halber abgesehen wurde. Er
kennbar sind zunächst der Rotor 2, das Gehäuse 5 sowie zwei
im Gehäuse 5 aufgehängte Leitschaufeln 6. Diese schließen
zwischen sich, dem Rotor 2 und dem Gehäuse 5 den Strömungska
nal 7 ein. In den Strömungskanal 7 eingeführt ist die Sonde
8. An der Durchführung 9, wo die Sonde 8 das Gehäuse 5 durch
dringt, sind Dichtungen 17 vorgesehen, um den während des Be
triebs unter erhöhtem Druck stehenden Strömungskanal 7 gegen
eine Umgebung des Gehäuses 5 abzudichten. Es sind auch Ein
zelheiten der Sonde 8 erkennbar. Insbesondere weist die Sonde
8 ein Außenrohr 18 und ein darin mit Abstand geführtes Innen
rohr 19 auf, wobei ein Spalt 20 zwischen dem Außenrohr 18 und
dem Innenrohr 19 dazu dient, der Sonde 8 Kühlluft zuzuführen.
Mit dieser Kühlluft kann die Sonde 8 mit allen ihren Kompo
nenten gekühlt werden, was sowohl zur Verringerung der ther
mischen Belastung der Sonde 8 als auch zur Verbesserung der
Temperaturmessung beiträgt, da eine Beeinträchtigung der Mes
sungen durch eine übermäßig heiße Sonde 8 ausgeschlossen wer
den kann. Funktionell wesentliche Elemente der Sonde 8 sind
ein Pyrometer 21 sowie ein Spiegel 22, der Wärmestrahlung,
die durch das Loch 10 in die Sonde 8 hineinfällt, auf das Py
rometer 21 reflektiert. Zum Anschluß des Pyrometers 21 an
eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung ist wiederum eine
Anschlußleitung 16 vorgesehen.
Hinsichtlich der Funktion der Sonde wird verwiesen auf die im
vorigen Kapitel gemachten Ausführungen, aus denen wesentliche
Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahren hervorgehen. Von ei
ner Wiederholung wird an dieser Stelle der Übersicht halber
abgesehen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Messung einer Temperatur, welche beide besonders hohen Anfor
derungen hinsichtlich der zu gewinnenden Aussagen genügen und
welche beide besonders geeignet sind zur Anwendung in einer
Gasturbine während ihres Betriebs.
Claims (16)
1. Verfahren zur Messung einer Temperatur aus einer Tempera
turverteilung in einem Strömungskanal (7) mittels einer Sonde
(8), wobei der Strömungskanal (7) von einem Fluß (12) eines
heißen Fluides durchflossen wird, welcher Fluß (12) die Tem
peraturverteilung bestimmt und wobei sich die Temperaturver
teilung nach Einführen der Sonde (8) in den Strömungskanal
(7) mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten zu einer modifi
zierten Temperaturverteilung verändert,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sonde (8) während eines Meßzeitraums, der kürzer ist als
die Zeitkonstante, in den Strömungskanal (7) eingeführt, zur
Messung der Temperatur in dem Strömungskanal (7) belassen und
wieder aus dem Strömungskanal (7) entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Temperatur von
mehr als 500°C gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Sonde (8) ein Pyro
meter (21) enthält.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
der Meßzeitraum kürzer als eine Sekunde, insbesondere etwa
gleich einer halben Sekunde, ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
die Sonde (8) in dem Strömungskanal (7) zu mehreren Meßposi
tionen bewegt und an jeder Meßposition zur Messung einer Tem
peratur benutzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches
zyklisch wiederholt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Sonde (8) zwischen
zwei Messungen einer Temperatur für einen Ruhezeitraum außer
halb des Strömungskanals (7) gehalten wird, wobei der Ruhe
zeitraum länger, insbesondere mindestens fünfmal länger,
vorzugsweise etwa achtmal länger, als der Meßzeitraum ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
der Meßzeitraum wesentlich kürzer als die Zeitkonstante, vor
zugsweise etwa halb so groß wie die Zeitkonstante, gewählt
wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
der Strömungskanal (7) in einer mit einem heißen Gas beauf
schlagten Strömungsmaschine (1), insbesondere einer Turbine
(1), liegt.
10. Vorrichtung zur Messung einer Temperatur aus einer Tempe
raturverteilung in einem Strömungskanal (7) mittels einer
Sonde (8), wobei der Strömungskanal (7) von einem Fluß (12)
eines heißen Fluides durchflossen wird und der Fluß (12) die
Temperaturverteilung bestimmt, wobei sich die Temperaturver
teilung nach Einführen der Sonde (8) in den Strömungskanal
(7) mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten zu einer modifi
zierten Temperaturverteilung verändert, welche Vorrichtung
die in den Strömungskanal (7) einführbare Sonde (8) zur Mes
sung der Temperatur aufweist,
gekennzeichnet durch einen mit der Sonde
(8) verbundenen Antrieb (11), durch den die Sonde (8) während
eines Meßzeitraums, der kürzer ist als die Zeitkonstante, in
den Strömungskanal (7) einführbar und aus dem Strömungskanal
(7) entnehmbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Sonde (8) ein
Pyrometer (21) enthält.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, welche an einem Strömungs
kanal (7) in einer Turbine (1) installiert ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Strömungskanal
(7) von Turbinenschaufelstrukturen (4, 6) begrenzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Turbinenschau
felstrukturen (4, 6) zwei feststehende Leitschaufeln (6) um
fassen, zwischen die die Sonde (8) einführbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der
die Sonde (8) in dem Strömungskanal (7) drehbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der
die Sonde (8) kühlbar ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995142464 DE19542464A1 (de) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Temperatur in einem Strömungskanal |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19542464A1 true DE19542464A1 (de) | 1997-05-22 |
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|---|---|---|---|
| DE1995142464 Withdrawn DE19542464A1 (de) | 1995-11-15 | 1995-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Temperatur in einem Strömungskanal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19542464A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006100132A1 (de) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbine mit schutzhülle für einen messfühler und verfahren zum schützen einer in einer schutzhülle verlegten messleitung |
| US20220099496A1 (en) * | 2020-08-12 | 2022-03-31 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Self-cooled four-shaft turbine panoramic temperature measuring device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3321028A1 (de) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Smiths Industries Public Ltd. Co., London | Optisches bauteil |
| GB2130717A (en) * | 1982-02-18 | 1984-06-06 | Smiths Industries Plc | Radiation pyrometer |
| US4708474A (en) * | 1985-11-14 | 1987-11-24 | United Technologies Corporation | Reflection corrected radiosity optical pyrometer |
| DE3740693A1 (de) * | 1986-12-10 | 1988-06-16 | Smiths Industries Plc | Optisches strahlungssensorgeraet |
| US4786188A (en) * | 1986-02-27 | 1988-11-22 | Rosemont Inc. | Purge air system for a combustion instrument |
| US4797006A (en) * | 1986-06-05 | 1989-01-10 | Smiths Industries Public Limited Company | Pyrometer systems for gas-turbine engines |
| US5265036A (en) * | 1991-02-25 | 1993-11-23 | United Technologies Corporation | Turbine pyrometer system for correction of combustor fireball interference |
-
1995
- 1995-11-15 DE DE1995142464 patent/DE19542464A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2130717A (en) * | 1982-02-18 | 1984-06-06 | Smiths Industries Plc | Radiation pyrometer |
| DE3321028A1 (de) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Smiths Industries Public Ltd. Co., London | Optisches bauteil |
| US4708474A (en) * | 1985-11-14 | 1987-11-24 | United Technologies Corporation | Reflection corrected radiosity optical pyrometer |
| US4786188A (en) * | 1986-02-27 | 1988-11-22 | Rosemont Inc. | Purge air system for a combustion instrument |
| US4797006A (en) * | 1986-06-05 | 1989-01-10 | Smiths Industries Public Limited Company | Pyrometer systems for gas-turbine engines |
| DE3740693A1 (de) * | 1986-12-10 | 1988-06-16 | Smiths Industries Plc | Optisches strahlungssensorgeraet |
| US5265036A (en) * | 1991-02-25 | 1993-11-23 | United Technologies Corporation | Turbine pyrometer system for correction of combustor fireball interference |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 61-200437 A.,In: Patents Abstracts of Japan, P-540,Jan. 28,1987,Vol.11,No. 29 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006100132A1 (de) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbine mit schutzhülle für einen messfühler und verfahren zum schützen einer in einer schutzhülle verlegten messleitung |
| US8033719B2 (en) | 2005-03-23 | 2011-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine with protective sheath for a probe and method for protecting an instrument lead which is laid in a protective sheath |
| CN101523173B (zh) * | 2005-03-23 | 2012-02-01 | 西门子公司 | 具有用于探测器的保护套的燃气涡轮机 |
| US20220099496A1 (en) * | 2020-08-12 | 2022-03-31 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Self-cooled four-shaft turbine panoramic temperature measuring device |
| US11808632B2 (en) * | 2020-08-12 | 2023-11-07 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Self-cooled four-shaft turbine panoramic temperature measuring device |
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