CN109162769B - 一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，包括：压力传递部，其设置有通孔；第一组通道，其一端开设于通孔的内壁上，另一端延伸至外表面并连接压力传感器；导叶，其表面开设有压力感应孔，导叶连接有导叶转轴，其一端与通孔可拆卸连接；第二组通道，其一端与压力感应孔连通，另一端开设于导叶转轴的外壁上，第一组通道一端与第二组通道的另一端位置对应；第二组通道与第一组通道数量相等，考虑到其形状和空间走向的复杂性，导叶及导叶内部的第二组通道均由3D打印制成；该测压装置针对叶轮机可调导叶表面定常压力进行测量，将叶片表面压力引出后通过测压仪器仪表进行测量，实现了可调导叶表面压力的多点测量。

Description

一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片压力的测量装置，更具体的说是涉及一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置。

背景技术

可变喷嘴涡轮增压器由于其涡轮喷嘴环导叶可调的特点能够与处于变工况的车用发动机形成全工况的良好匹配，从而比固定喷嘴涡轮增压器更有效地提升发动机的加速性、动力性等性能，因而它越来越多地应用在车用发动机上。为了解可变喷嘴涡轮增压器内的流动，喷嘴叶片表面压力分布数据的测量具有重要意义，然而目前少有针对该类型叶片表面压力测量的方法。

目前，已有多种气动叶片表面压力测量方法。如在叶片表面覆盖薄膜型压力传感器或者压力测量罩，相对于喷嘴叶片这类微小型叶片，这种方法严重影响其表面流场，无法得到可信的表面压力分布数据。还有将微型压力传感器埋入的测量方法，同样由于喷嘴叶片体积小，而无足够空间以供埋入压力传感器。另外，还有在叶片表面打孔测压的方法，但一般最多只能打1-2个孔，而且采用传统的加工方法难度很大，测量数据偏差较大；因此，亟需一种针对喷嘴叶片这类微小型叶片的表面压力测量方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，包括：

压力传递部，所述压力传递部上设有贯穿其上下表面的通孔；

第一组通道，所述第一组通道设置于所述压力传递部内，其一端开设于所述通孔的内壁上，其另一端延伸至所述压力传递部的外表面并连接有压力传感器；

导叶，其表面开设有多个压力感应孔，所述导叶垂直其旋转方向连接有导叶转轴，所述导叶转轴一端与所述通孔形状适配并与其可拆卸连接；

第二组通道，所述第二组通道设置于所述导叶和所述导叶转轴内，其一端与所述压力感应孔连通，另一端开设于所述导叶转轴的外壁上，所述第一组通道一端与所述第二组通道的另一端位置对应；所述第二组通道至少有10条并与所述第一组通道数量和孔径对应，所述导叶及导叶内部的第二组通道均由3D打印制成；

所述第一组通道及第二组通道内设置有用于传递压力的三维结构。

本发明的有益效果是：该测压装置针对叶轮机可调导叶表面定常压力进行测量，通过3D打印技术制作待测叶片使其具有十个以上的测压通道，将其引出后在进行压力测量，大大提高了测量精度，克服现有测量方式对表面流场影响和压力无法引出等方面的不足，满足其表面压力测量需求；

现有打孔测压的方法一般只能打1-2个孔，原因是叶片较为微小，打孔数量过多会造成叶片受损，压力也无法得到有效的传递，另外，具有三维结构的第一组通道和第二组通道空间走向和分布的复杂性很难采用常规方法加工，因此本发明创新采用3D打印的方式，有效规避了上述技术难题，在叶片表面任何位置均可开设压力感应孔，第一组通道和第二组通道的布置自由度大大提高。

进一步的，所述第二组通道包括A段和B段，所述A段设置于所述导叶内，其一端与所述压力感应孔连通；所述B段沿所述导叶转轴的轴向设置，其一端与所述A段的另一端连通，其另一端与所述第一组通道的一端连通。

优选的，所述导叶转轴与所述通孔键连接。为保证第一组通道与第二组通道可以可靠对接，需要通孔与导叶转轴进行准确的周向定位，键连接可以满足所述定位效果。。

优选的，还包括锁紧螺母，所述导叶转轴一端为螺纹结构，其贯穿所述通孔并与所述锁紧螺母连接。导叶转轴与通孔配合后，叶片及导叶转轴的重量均负载与通孔内，通过锁紧螺母与导叶转轴一端连接后不仅可以实现负载分压，还可以进一步提高导叶转轴的定位工作，使第一组通道与第二组通道位置对应。

优选的，为保证连通顺畅，第一组通道的内径略大于第二组通道的内径。

优选的，所述导叶转轴一端的外径可以略小于通孔的内径，所述导叶转轴一端可以为锥形，所述通孔与所述导叶转轴一端形状适配，所述导叶转轴与所述通孔连接后加入油液密封。为避免压力在传递过程中的气体泄漏，将导叶转轴和通孔通过油液密封，有效提高密封可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的整体结构示意图；

图1A附图为本发明提供的D处放大示意图；

图2附图为本发明提供的导叶及导叶转轴的结构示意图，图中只给出了第二组通道中的一个通道；

图3附图为本发明提供的压力传递部结构示意图。

其中，1-导叶，2-压力传递部，3-锁紧螺母，4-平键，5-凹槽，6-第一组通道，7-第二组通道，8-通孔，9-导叶转轴，10-压力感应孔，11-螺纹。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种喷嘴环涡轮可调导叶1的表面压力测量装置，包括：

压力传递部2，所述压力传递部2上设有贯穿其上下表面的通孔8；

第一组通道6，所述第一组通道6设置于压力传递部2内，其一端开设于所述通孔8的内壁上，其另一端延伸至所述压力传递部2的外表面并连接有压力传感器；

导叶1，其表面开设有多个压力感应孔10，所述导叶1垂直其旋转方向连接有导叶转轴9，所述导叶转轴9一端与所述通孔8形状适配并与其可拆卸连接；

第二组通道7，所述第二组通道7设置于所述导叶1和所述导叶转轴9内，其一端与所述压力感应孔10连通，另一端开设于所述导叶转轴9的外壁上，所述第一组通道6一端与所述第二组通道7的另一端位置对应；所述第二组通道7至少有10条并与所述第一组通道6数量和孔径对应，所述导叶1及导叶1内部的第二组通道7均由3D打印制成；

第一组通道6及第二组通道7内设置有用于传递压力的三维结构。

所述用于传递压力的三维结构为内部结构互相交错的复杂空间结构，一般较难加工，在本发明实施例中与第二组通道共同采用3D打印制成。

在本发明实施例中，所述第二组通道7包括A段和B段，所述A段设置于所述导叶1内，其一端与所述压力感应孔10连通；所述B段沿所述导叶转轴9的轴向设置，其一端与所述A段的另一端连通，其另一端与所述第一组通道6的一端连通。

在本发明实施例中，所述导叶转轴9与所述通孔8键连接。

在本发明实施例中，还包括锁紧螺母3，所述导叶转轴9一端为螺纹结构，其贯穿所述通孔8并与所述锁紧螺母3连接。

在本发明实施例中，所述导叶转轴9一端为锥形，所述通孔8与所述导叶转轴9一端形状适配，所述导叶转轴9与所述通孔8连接后加入油液密封。

如图1-3所示，压力传递部2位圆柱形，其沿中轴线方向开设有通孔8，第一组通道6一端开设于通孔8内壁上，且所有第一组通道6的一端均处于同一高度，其另一端沿压力传递部2的径向或近似径向的方向向外延伸直至外部并与压力传感器连接；

压力感应孔10在叶片表面设置多个，图2所示仅为一条第二组通道与一个压力感应孔的结构示意图，压力感应孔10与第二组通道7连通，叶片上的第二组通道均向导叶转轴9方向聚集并沿导叶转轴9的轴向方向设置均垂直于叶片的摆动方向，第二组通道在导叶转轴外壁的开口设置在同一高度上并与第一组通道6的一端一一位置对应；

导叶转轴9的下端外表面为锥形面，通孔8的内壁为内锥形并与所述导叶转轴9的下端形状适配，通孔8的内壁上及导叶转轴9一端的外表面均开设有凹槽5，导叶转轴9安装在通孔8内时通过平键4将两凹槽5键连接；导叶转轴9的最下端伸出通孔8并通过螺纹11与定位螺母3连接实现定位。

启动装置后，由压力感应孔10感应压力并将压力依次通道第二组通道7、第一组通道6传递至压力传感器进行测量。

本发明提供了一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，该测压装置针对叶轮机可调导叶表面定常压力进行测量，通过3D打印技术制作待测叶片使其具有若干个的测压通道，将其引出后再进行压力测量，大大提高了测量精度，克服现有测量方式对表面流场影响和压力无法引出等方面的不足，满足其表面压力测量需求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，包括：

压力传递部(2)，所述压力传递部(2)上设有贯穿其上下表面的通孔(8)；

第一组通道(6)，所述第一组通道(6)设置于所述压力传递部(2)内，其一端设置于所述通孔(8)的内壁上，其另一端延伸至所述压力传递部(2)的外表面并连接有压力传感器；

导叶(1)，其表面设置有多个压力感应孔(10)，所述导叶(1)垂直其旋转方向连接有导叶转轴(9)，所述导叶转轴(9)一端与所述通孔(8)形状适配并与其可拆卸连接；

第二组通道(7)，所述第二组通道(7)设置于所述导叶(1)和所述导叶转轴(9)内，其一端与所述压力感应孔(10)连通，另一端设置于所述导叶转轴(9)的外壁上，所述第一组通道(6)一端与所述第二组通道(7)的设置于所述导叶转轴(9)的外壁上的一端位置对应；所述第二组通道(7)至少有10条并与所述第一组通道(6)的数量和孔径对应，所述导叶(1)及导叶(1)内部的第二组通道(7)均由3D打印制成；

所述第一组通道(6)及第二组通道(7)内设置有用于传递压力的三维结构。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，所述第二组通道(7)包括A段和B段，所述A段设置于所述导叶(1)内，其一端与所述压力感应孔(10)连通；所述B段沿所述导叶转轴(9)的轴向设置，其一端与所述A段的另一端连通，其另一端与所述第一组通道(6)的一端连通。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，所述导叶转轴(9)与所述通孔(8)键连接。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，还包括锁紧螺母(3)，所述导叶转轴(9)一端设有螺纹(11)，其贯穿所述通孔(8)并与所述锁紧螺母(3)连接。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，所述导叶转轴(9)一端为锥形，所述通孔(8)与所述导叶转轴(9)一端形状适配，所述导叶转轴(9)与所述通孔(8)连接后加入油液密封。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种涡轮喷嘴环可调导叶的表面压力测量装置，其特征在于，所述第一组通道(6)的内径大于所述第二组通道(7)的内径。