CN105699090B - 气动参数受感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气动参数受感器,包括使气动参数受感器与试验件相连的安装座,安装座上设有用于检测试验件上待测量的测量截面的气流压力并将检测的气流压力引出以获得检测点的压力数据的检测构件,检测构件包括用于检测测量截面的气流压力的检测头及用于支承检测头且呈杆状的支杆,检测头连接于支杆的端部;安装座上还设有用于使检测头直线移动和/或绕支杆的中线转动的调节构件。本发明的气动参数受感器不需要借助位移机构即可完成总压场、速度场及方向场的测量,且能为航空燃气涡轮发动机整机和部件试验提供可靠的测量数据;另一方面,其容易制作、且制作成本低,体积小、安装方便,尤其适用于某些结构布局紧凑、无法安装位移机构的场合。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域,特别地,涉及一种气动参数受感器。
背景技术
航空燃气涡轮发动机研制过程中,通常要进行整机和部件的地面试验,通过测定整机、压气机和涡轮部件的气动效率及进出口气流参数,研究叶栅气流参数的分布及其物理图像,为航空燃气涡轮发动机的研制及反设计提供依据,而整机、压气机和涡轮部件进出口总压场、速度场、方向场的测量一般采用气动参数受感器。
已有的总压场、速度场、方向场的测试方案中,考虑到安装条件,通常使用固定气流受感角度的二维气流方向受感器(两孔探针、三孔探针)或三维气流方向受感器(四孔探针、五孔探针),然后利用一套位移机构装置,把气流方向受感器安装在位移机构上,位移机构安装在试验件机匣上面,通过位移机构带动气流方向受感器做周向和径向测量,从而获得该区域的总压场、速度场和方向场分布。
在同一型号试验件的多次实验中,由于技术状态不同,进出口截面的气流角度也会发生变化,为了实现进出口截面的总压场、速度场、方向场测量,有时也采用下述三种实现方案:
对应多个气流方向角度,设计多种不同受感角度的气动受感器,每型受感器适应一次试验的测量要求。
只设计一种气动受感器,该受感器和试验件的安装接口采用螺纹连接方式,通过旋转安装螺母调整不同的气流受感角度。
只设计一种气动受感器,该受感器的安装座设计成可旋转的结构,并且安装座上面带有刻度盘,试验前可以根据不同的测量需求调整受感器的气流受感角度。
现有技术的第一种测试方案中,气动参数受感器的结构如附图图1所示,包括气流方向受感器81及用于安装气流方向受感器81的位移机构82。对某些空间结构布局紧凑、无法安装位移机构82的试验件,这种气动参数受感器80只能测得空间某一个点的气动参数,无法实现整个测试截面的参数测量,更达不到测场的目的。
现有技术的第二种方案,虽然满足了试验需求,但是每种气动参数受感器的加工和校准费用都在万元以上,多种气动参数受感器的加工和校准成本达数万元甚至十多万元,从而造成整个试验成本太高。
现有技术的第三种方案,虽然可以调整气流受感角度,但是旋转安装螺纹时,受感头的径向位置容易发生改变,与试验要求的测点位置很难保持一致,无法提供最准确的测试数据。
现有技术的第四种方案,安装座可旋转的受感器虽然可以调整气流受感角度,解决气动参数受感器跟随气流方向角变化的问题,但是圆柱形安装座和安装座压板之间留有间隙,容易产生漏气的问题,影响测量精度,且无法沿径向进行移动,不能自由调节受感头的径向位置。
发明内容
本发明提供了一种气动参数受感器,以解决现有的气动参数受感器存在的无法适用于空间结构布局紧凑导致的无法安装位移机构的场合、试验成本高且试验的可靠性低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种气动参数受感器,包括使气动参数受感器与试验件相连的安装座,安装座上设有用于检测试验件上待测量的测量截面的气流压力并将检测的气流压力引出以获得检测点的压力数据的检测构件,检测构件包括用于检测测量截面的气流压力的检测头及用于支承检测头的支杆,检测头连接于支杆的端部;安装座上还设有用于使检测头直线移动和/或绕支杆的中线转动的调节构件。
进一步地,安装座上设有供支杆穿过以安装支杆的安装通道,支杆滑动并绕其轴线转动的设置于安装通道内;调节构件包括用于在支杆滑动和/或转动后将支杆锁紧于安装通道内的锁紧件。
进一步地,安装座包括呈柱状的安装筒,安装筒上设有连通其两端的安装通道,安装筒第一端的安装通道内凹形成呈圆锥台状的圆锥孔,圆锥孔的扩口端靠近安装筒第一端的端面;锁紧件包括装设于支杆的外圆上以用于卡紧于圆锥孔内的卡圈,和装设于支杆的外圆上以用于与安装筒的第一端螺纹连接以将支杆锁紧于安装通道内的锁紧螺母。
进一步地,卡圈包括呈圆锥台状且与圆锥孔匹配的圆锥部,及与圆锥部的扩口端相连且呈圆柱状的圆柱部;圆柱部的外圆上设有多个沿其周向间隔布置且与其内圆连通的通孔;圆锥部的外圆上设有多条与多个通孔一一对应设置的通槽,各通槽与圆锥部的内圆连通,且各通槽的两端分别与圆锥部缩口端的端面和通孔连通。
进一步地,调节构件还包括用于密封卡圈第一端的端面与圆锥孔之间的间隙的第一密封件及用于密封卡圈第二端的端面与锁紧螺母之间的间隙的第二密封件;第一密封件和第二密封件均设置于支杆的外圆上,且第一密封件卡紧于卡圈第一端的端面与圆锥孔之间,第二密封件卡紧于卡圈第二端的端面与锁紧螺母之间。
进一步地,支杆的外圆上设有用于标记其测量时沿与测量截面平行的方向移动的距离的长度标线,长度标线沿支杆的长度方向延伸。
进一步地,调节构件还包括与安装座相连以用于标记检测头绕支杆的轴线转动的角度的刻度尺。
进一步地,安装座还包括用于与试验件相连的连接板,连接板围设于安装筒的外圆上且呈方形;刻度尺包括截面呈半圆形的延伸筒,锁紧件位于延伸筒的内筒中,延伸筒的一端与连接板相连,其另一端垂直设有呈半圆环状的刻度板,刻度板的内环套设于支杆上,刻度板的端面上设有呈半圆状布置的角度标线。
进一步地,气动参数受感器还包括用于密封安装座与试验件的内壁之间的间隙的第三密封件,第三密封件卡设于安装筒的外圆上。
进一步地,检测构件还包括与检测头相连以将检测头检测的压力向外引出的引压管,引压管集成于支杆内,引压管的引出端连接有用于与压力测量设备相连的接嘴。
本发明具有以下有益效果:
由于本发明的气动参数受感器包括用于使检测头沿测量截面径向移动和/或绕支杆的轴向转动的调节构件,故而通过调节构件不仅可调节检测头沿测量截面的径向高度位置,还可通过调节检测头使其沿支杆的轴线转动以调整气流受感角度,相比现有的气动参数受感器,其不需要借助位移机构即可完成总压场、速度场及方向场的测量,且能为航空燃气涡轮发动机整机和部件试验提供可靠的总压场、速度场及方向场测量数据;另一方面,相比现有的气动参数受感器,其容易制作、且制作成本低,体积小、安装方便,尤其适用于某些结构布局紧凑、无法安装位移机构的场合。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是现有的气动参数受感器的结构示意图;
图2是本发明优选实施例的气动参数受感器的结构示意图;
图3是图2的气动参数受感器中的检测头进行径向调节或转动调节时的结构示意图;
图4是图2的气动参数受感器中的安装座的结构示意图;
图5是图2的气动参数受感器中的卡圈的结构示意图;
图6是图2的气动参数受感器中的刻度尺的结构示意图;
图7是图6的刻度尺的A-A向剖视结构示意图;
图8是图6的刻度尺的左视结构示意图。
图例说明
10、安装座;11、安装筒;101、安装通道;102、圆锥孔;12、连接板;20、检测构件;21、检测头;22、支杆;221、长度标线;23、引压管;24、接嘴;30、锁紧件;31、卡圈;311、圆锥部;3111、通槽;312、圆柱部;3121、通孔;32、锁紧螺母;50、第二密封件;60、刻度尺;61、延伸筒;62、刻度板;621、角度标线;70、第三密封件;80、气动参数受感器;81、气流方向受感器;82、位移机构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图2所示,本发明的优选实施例提供了一种气动参数受感器,包括使气动参数受感器与试验件相连的安装座10,安装座10上设有用于检测试验件上待测量的测量截面的气流压力并将检测的气流压力引出以获得检测点的压力数据的检测构件20,检测构件20包括用于检测测量截面的气流压力的检测头21及用于支承检测头21且呈杆状的支杆22,检测头21连接于支杆22的端部;安装座10上还设有用于使检测头21直线移动和/或绕支杆22的中线转动的调节构件。由于本发明的气动参数受感器包括用于使检测头21直线移动和/或绕支杆22的轴向转动的调节构件,故而检测时只需调节调节构件即可使检测头21沿与测量截面平行的方向移动以检测测量截面的径向高度位置;还可通过调节调节构件使检测头21沿支杆22的中线转动以调整气流受感角度,相比现有的气动参数受感器,其不需要借助位移机构即可完成总压场、速度场及方向场的测量,且能为航空燃气涡轮发动机整机和部件试验提供可靠的总压场、速度场及方向场测量数据;另一方面,相比现有的气动参数受感器,其容易制作、且制作成本低,体积小、安装方便,尤其适用于某些结构布局紧凑、无法安装位移机构的场合。
可选地,如图3和图4所示,安装座10上设有供支杆22穿过以安装支杆22的安装通道101,支杆22滑动并绕其轴线转动的设置于安装通道101内;调节构件包括用于在支杆22滑动和/或转动后将支杆22锁紧于安装通道101内的锁紧件30。本发明中,由于检测头21连接于支杆22的端部,而支杆22滑动并绕其轴线转动的设置于安装通道101内,故而通过滑动支杆22即可使检测头21沿测量截面的径向移动,还通过转动支杆22即可使检测头21绕支杆22的轴线转动以调节检测头21的气流受感角度,调节时操作简单,且当支杆22滑动和/或转动后还可通过锁紧件30将支杆22锁紧于安装通道101内,为航空燃气涡轮发动机整机和部件试验提供可靠的总压场、速度场及方向场测量数据。
可选地,如图3至图5所示,安装座10包括呈柱状的安装筒11,安装筒11上设有连通其两端的安装通道101,安装筒11第一端的安装通道101内凹形成呈圆锥台状的圆锥孔102,圆锥孔102的扩口端靠近安装筒11第一端的端面;锁紧件30包括装设于支杆22的外圆上以用于卡紧于圆锥孔102内的卡圈31,和装设于支杆22的外圆上以用于与安装筒11的第一端螺纹连接以将支杆22锁紧于安装通道101内的锁紧螺母32。由于安装筒11第一端的安装通道101内凹形成呈圆锥台状的圆锥孔102,故而当卡圈31装设于支杆22的外圆上并卡紧于圆锥孔102内时,通过拧动锁紧螺母32即可使安装筒11挤压卡圈31以使卡圈31变形,从而将支杆22锁紧于安装通道101内。
本发明具体的实施例中,如图4和图5所示,卡圈31包括呈圆锥台状且与圆锥孔102匹配的圆锥部311,及与圆锥部311的扩口端相连且呈圆柱状的圆柱部312,由于圆锥部311与圆锥孔102匹配,故而可更稳定的使圆锥部311卡紧于圆锥孔102内。圆柱部312的外圆上设有多个沿其周向间隔布置且与其内圆连通的通孔3121;圆锥部311的外圆上设有多条与多个通孔3121一一对应设置的通槽3111,各通槽3111与圆锥部311的内圆连通,且各通槽3111的两端分别与圆锥部311缩口端的端面和通孔3121连通。由于圆锥部311的外圆上设有多条与多个通孔3121一一对应设置的通槽3111,各通槽3111与圆锥部311的内圆连通,且各通槽3111的两端分别与圆锥部311缩口端的端面和通孔3121连通,故而通过拧动锁紧螺母32即可使圆锥部311受挤压变形,从而有助于更好的与圆锥孔102的壁面贴合以进行卡紧和密封。优选地,卡圈31的材质为黄铜,变形容易且耐磨损。此外,为了防止长期使用时安装筒11和锁紧螺母32之间出现咬死的问题,安装筒11和锁紧螺母32两者需采用不同的材料,如安装筒11采用不锈钢材料,锁紧螺母32则采用铝材或黄铜材料。
优选地,如图3所示,调节构件还包括用于密封卡圈31第一端的端面与圆锥孔102之间的间隙的第一密封件及用于密封卡圈31第二端的端面与锁紧螺母32之间的间隙的第二密封件50;第一密封件和第二密封件50均设置于支杆22的外圆上,且第一密封件卡紧于卡圈31第一端的端面与圆锥孔102之间,第二密封件50卡紧于卡圈31第二端的端面与锁紧螺母32之间。另外,第一密封件和第二密封件50还可用于对支杆22进行密封。本发明具体的实施例中,第一密封件为O型圈,第二密封件50为垫圈。
本发明中,如图2所示,支杆22的外圆上设有用于标记其测量时沿与测量截面平行的方向移动的距离的长度标线221,长度标线221沿支杆22的长度方向延伸。通过读取支杆22上的长度标线221,即可获知支杆22沿安装通道101滑动的距离,从而间接获知检测头21沿测量截面移动的位移。
进一步地,如图2所示,调节构件还包括与安装座10相连以用于标记检测头21绕支杆22的轴线转动的角度的刻度尺60。通过读取刻度尺60,即可获知支杆22沿其自身轴线转动的角度,从而间接获知检测头21沿支杆22的轴线转动的角度以获得受感角度。
本发明具体的实施例中,如图3和图6-8所示,安装座10还包括用于与试验件相连的连接板12,连接板12围设于安装筒11的外圆上且呈方形;刻度尺60包括截面呈半圆形的延伸筒61,锁紧件30位于延伸筒61的内筒中,延伸筒61的一端与连接板12相连,优选地,延伸筒61与连接板12螺纹连接,延伸筒61的另一端垂直设有呈半圆环状的刻度板62,刻度板62的内环套设于支杆22上,刻度板62的端面上设有呈半圆状布置的角度标线621。本发明的气动参数受感器,通过支杆22上的长度标线221和刻度板62上的角度标线621可容易获知检测头21在气流通道中的径向位置和偏转角。
采用本发明的气动参数受感器测量试验件的测量截面的压力时,首先将安装座10安装于试验件的机匣上面,并根据测量截面的径向尺寸将支杆22的长度调到最大以使检测头21尽可能的靠近测量截面上最远的测量点;然后再转动延伸筒61使其起始点与连接板12上的90°刻线平齐;接着再旋转支杆22,使支杆22上的长度标线221与刻度板62上的角度标线621对准;然后再拧紧锁紧螺母32使支杆22固定不动;最后连接相应的压力分析设备以完成测量。当完成一个径向位置的测量时,松开锁紧螺母32,调节支杆22到对应的刻度位置,重复上述步骤,继续测量。
本发明中,如图3所示,气动参数受感器还包括用于密封安装座10与试验件的内壁之间的间隙的第三密封件70,第三密封件70卡设于安装筒11的外圆上。通过设置第三密封件70可防止空气流入试验件的测量管路内。
本发明中,如图3所示,检测构件20还包括与检测头21相连以将检测头21检测的压力向外引出的引压管23,引压管23集成于支杆22内,引压管23的引出端连接有用于与压力测量设备相连的接嘴24。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种气动参数受感器,其特征在于,
包括使气动参数受感器与试验件相连的安装座(10),所述安装座(10)上设有用于检测所述试验件上待测量的测量截面的气流压力并将检测的气流压力引出以获得检测点的压力数据的检测构件(20),所述检测构件(20)包括用于检测所述测量截面的气流压力的检测头(21)及用于支承所述检测头(21)的支杆(22),所述检测头(21)连接于所述支杆(22)的端部;
所述安装座(10)上还设有用于使所述检测头(21)直线移动和/或绕所述支杆(22)的中线转动的调节构件;
所述安装座(10)上设有供所述支杆(22)穿过以安装所述支杆(22)的安装通道(101),所述支杆(22)滑动并绕其轴线转动的设置于所述安装通道(101)内;
所述调节构件包括用于在所述支杆(22)滑动和/或转动后将所述支杆(22)锁紧于所述安装通道(101)内的锁紧件(30);
所述安装座(10)包括呈柱状的安装筒(11),所述安装筒(11)上设有连通其两端的所述安装通道(101),所述安装筒(11)第一端的所述安装通道(101)内凹形成呈圆锥台状的圆锥孔(102),所述圆锥孔(102)的扩口端靠近所述安装筒(11)第一端的端面;
所述锁紧件(30)包括装设于所述支杆(22)的外圆上以用于卡紧于所述圆锥孔(102)内的卡圈(31),和装设于所述支杆(22)的外圆上以用于与所述安装筒(11)的第一端螺纹连接以将所述支杆(22)锁紧于所述安装通道(101)内的锁紧螺母(32)。
2.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述卡圈(31)包括呈圆锥台状且与所述圆锥孔(102)匹配的圆锥部(311),及与所述圆锥部(311)的扩口端相连且呈圆柱状的圆柱部(312);
所述圆柱部(312)的外圆上设有多个沿其周向间隔布置且与其内圆连通的通孔(3121);
所述圆锥部(311)的外圆上设有多条与多个所述通孔(3121)一一对应设置的通槽(3111),各所述通槽(3111)与所述圆锥部(311)的内圆连通,且各所述通槽(3111)的两端分别与所述圆锥部(311)缩口端的端面和所述通孔(3121)连通。
3.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述调节构件还包括用于密封所述卡圈(31)第一端的端面与所述圆锥孔(102)之间的间隙的第一密封件及用于密封所述卡圈(31)第二端的端面与所述锁紧螺母(32)之间的间隙的第二密封件(50);
所述第一密封件和所述第二密封件(50)均设置于所述支杆(22)的外圆上,且所述第一密封件卡紧于所述卡圈(31)第一端的端面与所述圆锥孔(102)之间,所述第二密封件(50)卡紧于所述卡圈(31)第二端的端面与所述锁紧螺母(32)之间。
4.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述支杆(22)的外圆上设有用于标记其测量时沿与所述测量截面平行的方向移动的距离的长度标线(221),所述长度标线(221)沿所述支杆(22)的长度方向延伸。
5.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述调节构件还包括与所述安装座(10)相连以用于标记所述检测头(21)绕所述支杆(22)的轴线转动的角度的刻度尺(60)。
6.根据权利要求5所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述安装座(10)还包括用于与所述试验件相连的连接板(12),所述连接板(12)围设于所述安装筒(11)的外圆上且呈方形;
所述刻度尺(60)包括截面呈半圆形的延伸筒(61),所述锁紧件(30)位于所述延伸筒(61)的内筒中,所述延伸筒(61)的一端与所述连接板(12)相连,其另一端垂直设有呈半圆环状的刻度板(62),所述刻度板(62)的内环套设于所述支杆(22)上,所述刻度板(62)的端面上设有呈半圆状布置的角度标线(621)。
7.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述气动参数受感器还包括用于密封所述安装座(10)与所述试验件的内壁之间的间隙的第三密封件(70),所述第三密封件(70)卡设于所述安装筒(11)的外圆上。
8.根据权利要求1所述的气动参数受感器,其特征在于,
所述检测构件(20)还包括与所述检测头(21)相连以将所述检测头(21)检测的压力向外引出的引压管(23),所述引压管(23)集成于所述支杆(22)内,所述引压管(23)的引出端连接有用于与压力测量设备相连的接嘴(24)。
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