CN205228775U - 流场气流采集装置以及流场气流测量设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流场气流采集装置以及流场气流测量设备，涉及航空发动机技术领域。解决了现有技术存在需要使用多个探针，导致检测成本高、耗时长、效率低的技术问题。该流场气流采集装置，包括探针以及探针驱动机构，探针驱动机构与探针驱动连接，探针能在探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号。该流场气流测量设备包括分析装置以及本实用新型提供的流场气流采集装置。本实用新型用于减少探针的数目，降低流场检测的成本和时长。

Description

流场气流采集装置以及流场气流测量设备

技术领域

本实用新型涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种流场气流采集装置以及设置该流场气流采集装置的流场气流测量设备。

背景技术

随着航空发动机的发展，其内部流动的三维非定常现象越来越严重，该内部流动状况直接影响着发动机的气动性能。

现有技术为了提高发动机的性能，了解发动机的流动机理，就需对发动机的内部流场进行精细测量。

在对发动机或者压气机内部流场进行测量时，常采用五孔探针的测量方法，该方法可获取三维流场的气流速度大小、速度方向、总压以及静压等气动参数。

本申请人发现：现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术为了获得静子通道内的流场，需要对静子通道内不同的检测位置的流场进行测量，以对静子通道内不同轴向截面进行测量为例，测量时需要制作轴向尺寸不同的五孔探针，测量的轴向截面越多，所需的五孔探针越多，这样，不仅增加了五孔探针的制作费用，探针标定时间，而且在试验过程中，由于多次更换探针，耗时长，降低了试验效率。

实用新型内容

本实用新型的至少一个目的是提出一种流场气流采集装置以及设置该流场气流采集装置的流场气流测量设备，解决了现有技术存在需要使用多个探针，导致检测成本高、耗时长、效率低的技术问题。

本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型实施例提供的流场气流采集装置，包括探针以及探针驱动机构，其中：

所述探针驱动机构与所述探针驱动连接，所述探针能在所述探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述探针驱动机构为齿轮传动机构。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述探针包括探头、横向管、纵向管以及与所述探头连通的柔性管，所述齿轮传动机构包括蜗杆以及设置有涡轮的套筒，其中：

所述探头、所述蜗杆均与所述横向管固定连接，所述探头采集到的气流能通过所述柔性管引出，所述柔性管依次穿过所述横向管以及纵向管的内腔；

所述套筒套设在所述纵向管之外，所述涡轮与所述蜗杆相啮合，且所述套筒相对于所述纵向管转动过程中能通过所述涡轮、所述蜗杆带动所述横向管以及所述探头移动至不同的检测位置。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述蜗杆长度方向上的两端分别与所述横向管长度方向上的两端固定连接。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述横向管上设置有安装槽，所述安装槽的长度方向与所述横向管的轴向方向相重合，所述纵向管的内腔通过所述安装槽的部分区段与所述横向管的内腔相连通以形成柔性管引出通道。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述纵向管与所述安装槽的前内壁、后内壁之间均设置有可伸缩遮挡结构，所述可伸缩遮挡结构能遮挡所述纵向管与所述安装槽的前内壁、后内壁之间的间隙。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述可伸缩遮挡结构为至少两节配节插接或套接而成。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述安装槽的横截面呈扇形，所述可伸缩遮挡结构位于所述安装槽内且与所述安装槽的侧壁相咬合。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述纵向管上设置有导向通孔，所述横向管贯穿所述导向通孔且能相对于所述导向通孔的内壁滑动。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述探针驱动机构为手动的驱动机构。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述探针的移动方向与所述气流通道的轴向方向相重合。

本实用新型实施例提供的流场气流测量设备，包括分析装置以及本实用新型任一技术方案提供的流场气流采集装置，其中：

所述分析装置与所述流场气流采集装置相连，且所述分析装置能接收所述流场气流采集装置采集的气流并根据所述气流分析出气动参数。

作为本实用新型前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述流场气流测量设备为压气机试验台。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本实用新型中，探针能在探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号，由此仅一个探针即可替代现有技术中的多个探针以实现对气流的采集、测量，节省了多个探针带来的成本，而且试验过程中无需多次更换探针，耗时短，试验效率更高，所以解决了现有技术存在需要使用多个探针，导致检测成本高、耗时长、效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所提供的流场气流采集装置的主视示意图；

图2为图1沿A-A线的剖视示意图；

图3为图1沿B-B线的剖视示意图；

图4为图1所示流场气流采集装置的左视示意图；

图5为图1所示流场气流采集装置的探针的剖视示意图；

图6为本实用新型实施例所提供的流场气流采集装置中横向管与配节之间连接关系的剖面示意图；

图7为图6所示横向管与配节沿C-C线的剖视示意图；

图8为本实用新型实施例所提供的流场气流测量设备的主视示意图；

图9为沿D-D线的剖视示意图；

附图标记：1、纵向管；100、导向通孔；2、套筒；3、探头；4、蜗杆；5、涡轮；6、蜗杆中段部分(涡轮蜗杆啮合处)；7、横向管；70、安装槽；8、配节；9、可伸缩遮挡结构；10、可伸缩遮挡结构；11、接口(探针孔的接头)；12、静子叶片；13、探针；14、压气机试验台。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图9以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种只需使用一个探针，检测成本低、耗时短、效率高的流场气流采集装置以及设置该流场气流采集装置的流场气流测量设备。

下面结合图1～图9对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图9所示，本实用新型实施例所提供的流场气流采集装置包括如图1所示探针13(优选为五孔探针)以及探针驱动机构，其中：探针驱动机构与探针13驱动连接，探针13能在探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号。

由于本实用新型中，探针13能在探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号，由此仅一个探针13即可替代现有技术中的多个探针以实现对气流的采集、测量，节省了多个探针13带来的成本，而且试验过程中无需多次更换探针13，耗时短，试验效率更高。

作为可选地实施方式，探针驱动机构为齿轮传动机构。齿轮传动机构具有结构紧凑，传动效率高的优点。当然，采用皮带传动机构或链传动机构以取代齿轮传动机构的技术方案也在本实用新型的保护范围之内。

如图2所示，作为可选地实施方式，探针13包括探头3、横向管7、纵向管1以及与探头3连通的柔性管，齿轮传动机构包括蜗杆4以及(固定)设置有涡轮5的套筒2，其中：探头3、蜗杆4均与横向管7固定连接，探头3采集到的气流能通过柔性管引出，柔性管依次穿过横向管7以及纵向管1的内腔；

套筒2套设在纵向管1之外，涡轮5与蜗杆4相啮合，且套筒2相对于纵向管1转动过程中能通过涡轮5、蜗杆4带动横向管7以及探头3移动至不同的检测位置。

柔性管优选为橡胶管，其数目与探头3上探针孔的接口(或称：接头)11相同。探针13为五孔探针时，探头3如图4所示的探针孔上存在5个如图5所示接口11。

本实用新型在探针13上增加一套齿轮传动系统，将蜗杆4固定在探针13的横向管7上，探针13的纵向管1套上一个同轴心的带蜗轮5的套筒2。当对压气机或者发动机内部流场进行测量时，可以通过蜗轮5的旋转带动蜗杆4的轴向前移或者后移，以利用探针13测量叶片通道内不相同轴向截面的气动参数。

当蜗轮顺时针转动时，如图2所示蜗杆4带动五孔探针的探头3向后移动，当蜗轮逆时针转动时，蜗杆4带动五孔探针的探头3向前移动，实现五孔探针测量流道中不同轴向位置的流场。5个橡胶管分别连接探针孔的5个接口11，先后通过横向管7和纵向管1的内部腔伸出探针13。

套筒2和纵向管1之间可以加入润滑油，以减小套筒2旋转时所受阻力，蜗轮5的齿牙与蜗杆4的齿牙啮合于蜗杆4的中段部分6。纵向管1与横向管7之间也加入润滑油，减小横向管7移动时所受阻力。横向管7的摆动问题可以通过增加纵向管1底部的横向长度解决，纵向管1的摆动问题可以通过在纵向管1上部的夹紧机构解决。

作为可选地实施方式，蜗杆4长度方向上的两端分别与横向管7长度方向上的两端固定连接。该结构蜗杆4与涡轮5相配合的距离较长，蜗杆4带动横向管7前进或后退的距离也长，故而探针13可以到达的不同的检测位置之间的间距也大，有利于提高检测精度。

作为可选地实施方式，横向管7上设置有安装槽70，安装槽70的长度方向与横向管7的轴向方向相重合，纵向管1的内腔通过安装槽70的部分区段与横向管7的内腔相连通以形成柔性管引出通道。

安装槽70的设置方便了柔性管与探头3的装配和安装。

作为可选地实施方式，纵向管1与安装槽70的前内壁、后内壁之间均设置有可伸缩遮挡结构9、10，可伸缩遮挡结构9、10能遮挡纵向管1与安装槽70的前内壁、后内壁之间的间隙。

可伸缩遮挡结构9、10对柔性管与探头3可以起到密封、防护的作用。纵向管1与安装槽70的前内壁之间设置的可伸缩遮挡结构9以及纵向管1与后内壁之间设置的可伸缩遮挡结构10为独立的两个可伸缩遮挡结构，但其构造相同。

作为可选地实施方式，可伸缩遮挡结构9、10为至少两节配节8插接或套接而成。配节8插接或套接的方式形成的可伸缩遮挡结构9、10方便加工、制造。纵向管1与安装槽70的前内壁之间设置的可伸缩遮挡结构9以及纵向管1与后内壁之间设置的可伸缩遮挡结构10优选为都是由配节8构成的，当五孔探针的横向管7向右侧移动时，纵向管1与后内壁之间设置的可伸缩遮挡结构10通过配节8间的相向运动而缩短，而纵向管1与安装槽70的前内壁之间设置的可伸缩遮挡结构9则会通过配节8间的反向运动而伸长，反之亦然。通过这样的可伸缩遮挡结构9、10保证了探针13内部腔体的密封性。

如图7所示，作为可选地实施方式，安装槽70的横截面呈扇形，可伸缩遮挡结构9、10位于安装槽70内且与安装槽70的侧壁相咬合。该结构可以防止可伸缩遮挡结构9、10从安装槽70落入横向管7的内腔。

作为可选地实施方式，纵向管1上设置有导向通孔100，横向管7贯穿导向通孔100且能相对于导向通孔100的内壁滑动。纵向管1上设置的导向通孔100可以对横向管7起到限位、导向作用，由此避免了横向管7脱出纵向管1。

作为可选地实施方式，探针驱动机构为手动的驱动机构。手动的驱动机构省略了动力源装置，不仅节省能源，而且结构更为简单。

作为可选地实施方式，探针13的移动方向与气流通道的轴向方向相重合。该情况下，探针13可以采集气流通道不同的轴向位置的气流，以实现对气流通道不同截面气动参数的检测。

本实用新型实施例提供的流场气流测量设备，包括分析装置以及本实用新型任一技术方案提供的流场气流采集装置，其中：

分析装置与流场气流采集装置相连，且分析装置能接收流场气流采集装置采集的气流或气流信号并根据气流或气流信号分析出气动参数。

采用本实用新型流场气流采集装置采集气流或气流信号以实现气动参数的检测时，减少了流场测量过程中探针13的使用数量，这样，一来减小了因探针13数量增多而增加的制作费用，减少了探针13的标定时间，二来在实际测量过程中不必频繁地更换探针13，减小了试验周期，提高了试验效率。

如图9所示，作为可选地实施方式，流场气流测量设备为压气机试验台14。压气机试验台14适宜采用本实用新型以节省探针13的数目，降低检测成本。将流场气流采集装置优选为布置在压气机试验台14的末级静子通道静子叶片12后部，该位置安装空间较大，方便检测。当然，本实用新型也可以应用于测量航空发动机的其他气动装置的气动参数。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

在本实用新型的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种流场气流采集装置，其特征在于，包括探针(13)以及探针驱动机构，其中：

所述探针驱动机构与所述探针(13)驱动连接，所述探针(13)能在所述探针驱动机构的带动下在待测量的气流通道内移动至不同的检测位置以采集不同检测位置的气流或气流信号。

2.根据权利要求1所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述探针驱动机构为齿轮传动机构。

3.根据权利要求2所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述探针(13)包括探头(3)、横向管(7)、纵向管(1)以及与所述探头(3)连通的柔性管，所述齿轮传动机构包括蜗杆(4)以及设置有涡轮(5)的套筒(2)，其中：

所述探头(3)、所述蜗杆(4)均与所述横向管(7)固定连接，所述探头(3)采集到的气流能通过所述柔性管引出，所述柔性管依次穿过所述横向管(7)以及纵向管(1)的内腔；

所述套筒(2)套设在所述纵向管(1)之外，所述涡轮(5)与所述蜗杆(4)相啮合，且所述套筒(2)相对于所述纵向管(1)转动过程中能通过所述涡轮(5)、所述蜗杆(4)带动所述横向管(7)以及所述探头(3)移动至不同的检测位置。

4.根据权利要求3所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述蜗杆(4)长度方向上的两端分别与所述横向管(7)长度方向上的两端固定连接。

5.根据权利要求3所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述横向管(7)上设置有安装槽(70)，所述安装槽(70)的长度方向与所述横向管(7)的轴向方向相重合，所述纵向管(1)的内腔通过所述安装槽(70)的部分区段与所述横向管(7)的内腔相连通以形成柔性管引出通道。

6.根据权利要求5所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述纵向管(1)与所述安装槽(70)的前内壁、后内壁之间均设置有可伸缩遮挡结构(9、10)，所述可伸缩遮挡结构(9、10)能遮挡所述纵向管(1)与所述安装槽(70)的前内壁、后内壁之间的间隙。

7.根据权利要求6所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述可伸缩遮挡结构(9、10)为至少两节配节(8)插接或套接而成。

8.根据权利要求6所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述安装槽(70)的横截面呈扇形，所述可伸缩遮挡结构(9、10)位于所述安装槽(70)内且与所述安装槽(70)的侧壁相咬合。

9.根据权利要求3所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述纵向管(1)上设置有导向通孔(100)，所述横向管(7)贯穿所述导向通孔(100)且能相对于所述导向通孔(100)的内壁滑动。

10.根据权利要求1所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述探针驱动机构为手动的驱动机构。

11.根据权利要求1所述的流场气流采集装置，其特征在于，所述探针(13)的移动方向与所述气流通道的轴向方向相重合。

12.一种流场气流测量设备，其特征在于，包括分析装置以及权利要求1－11任一所述的流场气流采集装置，其中：

所述分析装置与所述流场气流采集装置相连，且所述分析装置能接收所述流场气流采集装置采集的气流或气流信号并根据所述气流或气流信号分析出气动参数。

13.根据权利要求12所述的流场气流测量设备，其特征在于，所述流场气流测量设备为压气机试验台(14)。