專利名稱：流體的多點(diǎn)采集/分布裝置,特別是渦輪機(jī)進(jìn)氣口的壓力測(cè)量探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體的多點(diǎn)采集或分布裝置，特別是渦輪機(jī)(例如，直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī))進(jìn)氣口的壓力測(cè)量探頭。
背景技術(shù)：
為了了解飛機(jī)中的安裝損失并將這種損失降到最低，飛行試驗(yàn)期間，在進(jìn)氣口和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口進(jìn)行各種測(cè)量。關(guān)于進(jìn)氣口，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)測(cè)量的兩個(gè)非常重要的參數(shù)是總壓力和氣流角。在每種飛行情況下，因?yàn)榭尚行院统杀镜囊蛩?，都必須在幾秒?nèi)迅速進(jìn)行這些測(cè)
量。 本發(fā)明特別涉及到飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處空氣總壓力和氣流角參數(shù)值的檢測(cè)。更普遍的是，在使用探頭的情況下，本發(fā)明涉及到多點(diǎn)采集或流體的多點(diǎn)分布，例如導(dǎo)管內(nèi)的流體噴射系統(tǒng)或潤(rùn)滑(機(jī)械部件)系統(tǒng)。在任何情況下，本發(fā)明均可應(yīng)用于要求多點(diǎn)流體進(jìn)口 /出口的部件。在參數(shù)值采集領(lǐng)域，目前使用的探頭包括三種傳感器，可以在相同高度進(jìn)行三個(gè)測(cè)量，以獲得足夠的角度范圍。例如，美國(guó)專利文件5 233 865就介紹了這些探頭。這些探頭提供平均靜態(tài)壓力值以及湍流的壓力特性。實(shí)際上，這種類型的三個(gè)探頭與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一起使用，從而可以采集到若干個(gè)適合進(jìn)行總壓力和氣流方向的評(píng)估。或者，也可使用成組形式的三個(gè)固定探頭。目前，同時(shí)和迅速采集測(cè)量要求使用固定的小型探頭，以便氣流不會(huì)受到影響，并應(yīng)將壓氣機(jī)前的受阻降到最小。然而，上面所述探頭類型在飛行狀態(tài)下并不能精確地測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。實(shí)際上，這種采集預(yù)先假定如下情況-詳細(xì)繪制測(cè)量情況當(dāng)前探頭不能給出足夠數(shù)量的測(cè)量/探頭數(shù)量比；-對(duì)壓氣機(jī)工作的影響忽略不計(jì)這些探頭導(dǎo)致的影響太大以及尾流太大；-測(cè)試時(shí)間足夠短已知探頭的反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，要求對(duì)每個(gè)方位位置進(jìn)行掃描；-典型機(jī)體測(cè)試探頭旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)會(huì)對(duì)考驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體安裝情況，進(jìn)而考驗(yàn)試驗(yàn)的代表性。

發(fā)明內(nèi)容
一般來(lái)講，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)流體的多點(diǎn)采集或分布，這種采集或分布精確，迅速，且清晰分布，對(duì)于給定角度覆蓋范圍，具有良好的空間分辨率。為此，本發(fā)明提出導(dǎo)管的扭轉(zhuǎn)布置形式，以便可只通過(guò)一部設(shè)備就可在幾個(gè)高度進(jìn)行幾個(gè)采集/分布。實(shí)際上，關(guān)于飛行中旋轉(zhuǎn)測(cè)量的采集，本發(fā)明的目的是獲得限定體積的緊湊性，足夠數(shù)量的測(cè)量點(diǎn)，以便繪制出空氣流動(dòng)情況，但探頭則不轉(zhuǎn)動(dòng)，不改變環(huán)境情況下在壓氣機(jī)上游的布置，短時(shí)間(例如，三十秒)內(nèi)的測(cè)量的獲得，不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，主要是在測(cè)試作業(yè)期間保持良好的機(jī)械振動(dòng)特性。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及到一種流體的多點(diǎn)采集/分布的裝置，包括布置在本體內(nèi)的至少兩個(gè)內(nèi)部導(dǎo)管，并在與本體相同軸線部分上呈現(xiàn)螺旋狀。通過(guò)來(lái)自本體外殼上進(jìn)氣口 /排氣口的空氣在幾個(gè)平行平面上的流動(dòng)，在所述部分上，可以進(jìn)行流體的幾個(gè)采集/分布數(shù)據(jù)檢測(cè)。進(jìn)氣/排氣口的位置和導(dǎo)管的間距都是確定的，這樣，至少一個(gè)進(jìn)氣口對(duì)應(yīng)于一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)管。為此，顯然，對(duì)于相同的正面體積和相同的角度覆蓋面來(lái)講，幾個(gè)導(dǎo)管的扭轉(zhuǎn)式布置(如示例中的三個(gè)導(dǎo)管)可以實(shí)現(xiàn)在最大數(shù)量的平行平面上(例如，三個(gè)平面) 進(jìn)行多個(gè)測(cè)量(如示例中的兩個(gè)測(cè)量)。因?yàn)槁菪隣羁缮偈褂靡粋€(gè)導(dǎo)管，而在兩個(gè)采集平面之間螺旋地增加另一個(gè)導(dǎo)管，與此同時(shí)，帶有直線導(dǎo)管的解決方案則只使用較小數(shù)量的導(dǎo)管(例如，相同條件下的兩個(gè)導(dǎo)管)，并只在較小數(shù)量的平面上(此處，只有一個(gè)平面)，可進(jìn)行相同數(shù)量的測(cè)量(例如，兩個(gè))，而所述直線導(dǎo)管則具有相同的正面體積和相同的覆蓋范圍，面向相同的測(cè)量領(lǐng)域。此外，相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管可以根據(jù)技術(shù)制約條件確定(相同平面上的測(cè)量的角度覆蓋范圍，導(dǎo)管直徑，裝置本體的直徑和長(zhǎng)度等)和/或根據(jù)某些優(yōu)先順序(例如，通過(guò)對(duì)每個(gè)采集平面上的測(cè)量數(shù)量或采集平面數(shù)進(jìn)行排序)。此外，平行采集/分布平面可以是相對(duì)于裝置本體軸線的一個(gè)角度或垂直于該軸線。根據(jù)具體實(shí)施例-內(nèi)部導(dǎo)管帶有長(zhǎng)方形截面，目的是使專用于導(dǎo)管的容積在采集/分布部分內(nèi)相對(duì)于探頭的容積實(shí)現(xiàn)最大化；-探頭本體為圓柱形，內(nèi)部導(dǎo)管的截面呈花瓣形式，環(huán)形分布在探頭部分內(nèi)部，每個(gè)花瓣帶有加寬的橫向部分和錐體部分，向心地指向該本體的軸線；-導(dǎo)管和進(jìn)氣口之間的采集/分布數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)橫向通道來(lái)進(jìn)行的。本發(fā)明還涉及到這種裝置的使用，在測(cè)量渦輪機(jī)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)的進(jìn)氣探頭，液體或氣體的注入器和部件潤(rùn)滑器之間選擇。特別是，當(dāng)用作探頭時(shí)，所述裝置可以提供如下有利特性-探頭本體帶有用來(lái)采集壓力的第一部分，呈直徑小于6_的圓筒，優(yōu)選大約5到5. 5mm ；-導(dǎo)管和通道在本體制造期間通過(guò)在粉末床上選擇熔化從金屬合金粉末中制成；-內(nèi)部導(dǎo)管數(shù)量等于九個(gè)，在三個(gè)不同高度布置布置了三個(gè)進(jìn)氣口；-傳輸壓力采集數(shù)值的導(dǎo)管在每個(gè)采集高度上包括布置在兩個(gè)側(cè)導(dǎo)管之間的中央導(dǎo)管，側(cè)導(dǎo)管相對(duì)于中央導(dǎo)管角度位移為35到45°，優(yōu)選大約40° ;這種角度范圍可允許通過(guò)側(cè)導(dǎo)管以層疊狀態(tài)最有效地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，總壓力測(cè)量通過(guò)中央導(dǎo)管來(lái)提供。在這些條件下，每個(gè)探頭的同步測(cè)量數(shù)量會(huì)顯著增加，例如，相對(duì)于此前的探頭，增加了三倍，測(cè)量高度的分布可用于所有發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣，而導(dǎo)管內(nèi)壓力降的減少為獲得這種測(cè)量實(shí)際縮短了時(shí)間。通過(guò)閱讀參照附圖給出的如下詳細(xì)例示性實(shí)施例，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。


圖I為本發(fā)明探頭示例透視圖，所示探頭安裝在渦輪機(jī)壓氣機(jī)的上游；圖2為所述探頭的局部透明示意圖，特別示出了 9個(gè)內(nèi)部導(dǎo)管，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)呈螺旋形推進(jìn)形式，以及圖3為探頭的局部透視圖，該圖是檢測(cè)平面水平上的橫截面圖，示出了橫截面導(dǎo)管花瓣形狀和對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣口。
具體實(shí)施例方式圖I示出了本發(fā)明的經(jīng)過(guò)機(jī)加工的探頭10，用來(lái)測(cè)量渦輪機(jī)壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)，包括第一圓柱形部分12，該部分直徑較小(如示例等于5mm)，自直徑較大的第二圓柱形部分16上的凸緣14處延伸，在所示示例中，第二圓柱形部分大約為14mm。該第二部分16本身自底 座19上的凸緣18處延伸，所述底座為探頭固定提供了機(jī)加工支架20。 第一部分12構(gòu)成圓柱段，形成壓力采集區(qū)域其帶有圓形測(cè)量進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口位于該第一圓柱形部分的外殼11上。圖2透明示意圖給出了探頭10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣口 01到09在不同高度的三個(gè)檢測(cè)平面上對(duì)齊，所述高度分別相對(duì)于連接部分12和14的平面Pl而標(biāo)出高度Hl處的01、02和03 ;高度H2處的04、05和06 ;和高度H3處的07、08 和 09。進(jìn)氣口 01至09分別面向內(nèi)部導(dǎo)管Cl到C9布置。這些導(dǎo)管在高度Hl和H3平面之間構(gòu)成了平行螺旋曲線，于是，導(dǎo)管的位置在兩個(gè)連續(xù)高度之間轉(zhuǎn)向三分之一轉(zhuǎn)。在頂部，測(cè)量導(dǎo)管被封閉。第二部分16構(gòu)成了向測(cè)量裝置傳輸?shù)牟糠郑鰧?dǎo)管然后脫離探頭10的中央軸線X’ X，但同時(shí)依然保持與所述軸線平行。實(shí)際上，該部分16位于壓力采集區(qū)之外，因此體積大不再是決定因素。圖3的剖面圖在高度H3的橫剖平面上更精確地示出了本體I內(nèi)形成的導(dǎo)管Cl至C9的花瓣形狀，和通道K7至K9，以及分別對(duì)應(yīng)的導(dǎo)管C7至C9，所述通道用來(lái)傳輸來(lái)自本體I外殼11內(nèi)形成的進(jìn)氣口 07至09的壓力采集數(shù)據(jù)。在高度H2的檢測(cè)平面的水平上，只能看到通道K4和K5所通向的進(jìn)氣口 04和05。同樣，在高度Hl的平面的水平上，只可看到本體I內(nèi)形成的進(jìn)氣口 01和02，為的是使通道Kl和K2通向外部。由導(dǎo)管Cl至C9所形成的花瓣的錐形部分“L”向心地徑向指向探頭的軸線V X。這些花瓣的加寬部分“E”(通道Kl到K9進(jìn)入其內(nèi))與軸線X’ X相距最遠(yuǎn)，其寬度大約為
O.6mm,而通道的直徑大約為O. 4mm?；ò甑姆较蚝统叽缈梢猿浞掷脤?dǎo)管專用的圓柱形空間，所述空間盡可能縮小，以避免在壓氣機(jī)上游使用探頭時(shí)所造成的影響。在探頭的前緣，在每個(gè)高度層面Hl到H3處以及進(jìn)氣口和對(duì)應(yīng)的連接通道處，導(dǎo)管包括中央導(dǎo)管(進(jìn)氣口和通道)CS (08和K8)，布置在兩個(gè)側(cè)導(dǎo)管(進(jìn)氣口和通道)C7和C9(07和09，K7和K9)之間。按以軸線Χ’Χ為中心的角度測(cè)量，側(cè)導(dǎo)管、進(jìn)氣口或通道可分別相對(duì)于中央導(dǎo)管、進(jìn)氣口或中央通道方便地進(jìn)行35至45°的角度位移，優(yōu)選大約40°。導(dǎo)管Cl至C9采用任何可能的已知方式制成。例如，它們可在本體制造期間通過(guò)金屬粉末的選擇熔化而制成。
在使用期間，進(jìn)氣氣流F(圖I)來(lái)自壓氣機(jī)的上游，對(duì)探頭的前緣施加變化壓力，該壓力從壓力傳輸通道流入內(nèi)部導(dǎo)管。根據(jù)飛行條件，該壓力在9個(gè)微壓電傳感器的其中一個(gè)上產(chǎn)生比張力，這些傳感器與導(dǎo)管端部相接觸。旋轉(zhuǎn)測(cè)量是在整個(gè)飛行包絡(luò)中進(jìn)行的。然后，中央處理單元對(duì)這些傳感器提供的電流強(qiáng)度進(jìn)行分析，從中推斷出總壓力值和進(jìn)氣流的氣流角。本發(fā)明并不限于所述和所示的示例性實(shí)施例。例如，可以提供其它形式的進(jìn)氣口，例如，適合于導(dǎo)管傾斜，帶有螺旋形拓展如長(zhǎng)方形，橢圓形等。探頭本體還可為圓柱形狀，帶有圓形、長(zhǎng)方形或橢圓形底座。此外，導(dǎo)管數(shù)量可以多于9個(gè)。隨著導(dǎo)管數(shù)量的增加，探 頭的中央部分的容積也會(huì)增加，可用來(lái)安裝其它部分，例如，溫度探頭。此外，本體可以采用適合具體情況的各種形式，構(gòu)成縱向或彎曲軸線；而且，導(dǎo)管不一定彼此平行。
權(quán)利要求
1.一種流體的多點(diǎn)采集/分布裝置，包括布置在本體(I)內(nèi)的至少兩個(gè)內(nèi)部導(dǎo)管(Cl至C9)，其特征在于，這些導(dǎo)管在部分(12)上呈螺旋狀，具有與其中一個(gè)本體(I)相同的軸線，其中，通過(guò)在幾個(gè)平行平面(H1，H2，H3)上從本體(I)殼體上的進(jìn)氣口 /排氣口(01至09)傳輸，可以進(jìn)行幾個(gè)流體采集/分布，進(jìn)氣口(01至09)的位置和導(dǎo)管(Cl至C9)的間距是確定的，以便至少一個(gè)進(jìn)氣口對(duì)應(yīng)于一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多點(diǎn)采集/分配裝置，其特征在于，內(nèi)部導(dǎo)管(Cl至C9)帶有長(zhǎng)方形部分，以便相對(duì)于采集/分布部分(12)內(nèi)探頭的容積，使得專用于導(dǎo)管的容積最大化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2其中之一所述的多點(diǎn)采集/分布的裝置，其特征在于，探頭本體(I)為圓柱形，內(nèi)部導(dǎo)管(Cl至C9)帶有花瓣形部分，環(huán)形分布在探頭部分(10)內(nèi)，每個(gè)花瓣帶有加寬的橫向部分(E)和錐形部分(L)，向心地指向該本體⑴的軸線(X’ X)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)采集/分布的裝置，其特征在于，導(dǎo)管(Cl至C9)和進(jìn)氣口(01至09)之間的采集/分布數(shù)值傳輸通過(guò)橫向通道(Kl至K9)來(lái)提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4任一項(xiàng)所述的多點(diǎn)采集/分布的裝置，其特征在于，通過(guò)使導(dǎo)管(Cl至C9)間距適合每個(gè)高度(H1，H2，H3)，進(jìn)氣口 /排氣口(09內(nèi)的01)的數(shù)量可以針對(duì)任何中間分布情況從一個(gè)高度(H1，H2，H3)的所有孔口到每個(gè)不同高度的單一孔口中選擇。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述裝置的使用，在測(cè)量渦輪機(jī)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)的進(jìn)氣(F)探頭(10)，將液體或氣體注入管道的注入器和機(jī)械部件潤(rùn)滑器中選擇。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的探頭的使用，其特征在于，探頭本體(I)帶有采集壓力的第一部分(12)，所述部分為直徑小于6mm的圓筒，優(yōu)選大約5到5. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用，其特征在于，導(dǎo)管(Cl至C9)和通道(Kl至K9)是通過(guò)在本體制造期間從金屬合金粉末選擇熔化而制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的使用，其特征在于，內(nèi)部導(dǎo)管(Cl至C9)的數(shù)量等于9個(gè)，3個(gè)孔口(01至03，04至06，07至09)布置在三個(gè)不同的高度(Hl至H3)上。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的使用，其特征在于，傳輸壓力采集的導(dǎo)管在每個(gè)采集高度(H3)處包括一個(gè)布置在兩個(gè)側(cè)導(dǎo)管(C7，C9)之間的中央導(dǎo)管(C8)，側(cè)導(dǎo)管(C7，C9)相對(duì)于中央導(dǎo)管(CS)可進(jìn)行35到45°的角度位移，優(yōu)選大約40°。
全文摘要
總體而言，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)精確而快速的多點(diǎn)流體采集或分布，具有良好的空間布置方案和最小的體積。為此，本發(fā)明在采集/分布區(qū)域內(nèi)采用導(dǎo)管的扭轉(zhuǎn)布置形式，從而可以只使用一個(gè)裝置在幾個(gè)高度上進(jìn)行幾個(gè)采集/分布。特別是，關(guān)于飛行中旋轉(zhuǎn)測(cè)量的采集，該裝置是一種壓力探頭(10)，其中，探頭本體(1)帶有采集壓力的第一部分(12)，是直徑小于6mm的圓筒。探頭(10)的內(nèi)部導(dǎo)管(C1至C9)在部分(12)上呈平行的螺線狀，通道(K1至K9)在導(dǎo)管(C1至C9)和進(jìn)氣口(O1至O9)之間的金屬合金本體(1)內(nèi)形成。有利的是，內(nèi)部導(dǎo)管(C1至C9)的數(shù)量等于9個(gè)，3個(gè)孔口(O1至O3，O4至O6，O7至O9)布置在探頭本體的三個(gè)不同高度(H1至H3)上。
文檔編號(hào)F02M21/02GK102893164SQ201180023810
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者丹尼斯·博斯雷奧, 吉恩-巴普蒂斯特·阿瑞拉, 皮埃爾·比斯開(kāi) 申請(qǐng)人:渦輪梅坎公司