专利名称：流体的多点采集/分布装置,特别是涡轮机进气口的压力测量探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体的多点采集或分布装置，特别是涡轮机(例如，直升机发动机)进气口的压力测量探头。
背景技术：
为了了解飞机中的安装损失并将这种损失降到最低，飞行试验期间，在进气口和发动机排气口进行各种测量。关于进气口，进行旋转测量的两个非常重要的参数是总压力和气流角。在每种飞行情况下，因为可行性和成本的因素，都必须在几秒内迅速进行这些测
量。 本发明特别涉及到飞机发动机进气口处空气总压力和气流角参数值的检测。更普遍的是，在使用探头的情况下，本发明涉及到多点采集或流体的多点分布，例如导管内的流体喷射系统或润滑(机械部件)系统。在任何情况下，本发明均可应用于要求多点流体进口 /出口的部件。在参数值采集领域，目前使用的探头包括三种传感器，可以在相同高度进行三个测量，以获得足够的角度范围。例如，美国专利文件5 233 865就介绍了这些探头。这些探头提供平均静态压力值以及湍流的压力特性。实际上，这种类型的三个探头与旋转系统一起使用，从而可以采集到若干个适合进行总压力和气流方向的评估。或者，也可使用成组形式的三个固定探头。目前，同时和迅速采集测量要求使用固定的小型探头，以便气流不会受到影响，并应将压气机前的受阻降到最小。然而，上面所述探头类型在飞行状态下并不能精确地测量发动机进气口的旋转数据。实际上，这种采集预先假定如下情况-详细绘制测量情况当前探头不能给出足够数量的测量/探头数量比；-对压气机工作的影响忽略不计这些探头导致的影响太大以及尾流太大；-测试时间足够短已知探头的反应时间过长，要求对每个方位位置进行扫描；-典型机体测试探头旋转系统会对考验发动机的机体安装情况，进而考验试验的代表性。
发明内容
一般来讲，本发明的目的是实现流体的多点采集或分布，这种采集或分布精确，迅速，且清晰分布，对于给定角度覆盖范围，具有良好的空间分辨率。为此，本发明提出导管的扭转布置形式，以便可只通过一部设备就可在几个高度进行几个采集/分布。实际上，关于飞行中旋转测量的采集，本发明的目的是获得限定体积的紧凑性，足够数量的测量点，以便绘制出空气流动情况，但探头则不转动，不改变环境情况下在压气机上游的布置，短时间(例如，三十秒)内的测量的获得，不会影响发动机的使用，主要是在测试作业期间保持良好的机械振动特性。更确切地说，本发明涉及到一种流体的多点采集/分布的装置，包括布置在本体内的至少两个内部导管，并在与本体相同轴线部分上呈现螺旋状。通过来自本体外壳上进气口 /排气口的空气在几个平行平面上的流动，在所述部分上，可以进行流体的几个采集/分布数据检测。进气/排气口的位置和导管的间距都是确定的，这样，至少一个进气口对应于一个内部导管。为此，显然，对于相同的正面体积和相同的角度覆盖面来讲，几个导管的扭转式布置(如示例中的三个导管)可以实现在最大数量的平行平面上(例如，三个平面) 进行多个测量(如示例中的两个测量)。因为螺旋状可少使用一个导管，而在两个采集平面之间螺旋地增加另一个导管，与此同时，带有直线导管的解决方案则只使用较小数量的导管(例如，相同条件下的两个导管)，并只在较小数量的平面上(此处，只有一个平面)，可进行相同数量的测量(例如，两个)，而所述直线导管则具有相同的正面体积和相同的覆盖范围，面向相同的测量领域。此外，相应数量的导管可以根据技术制约条件确定(相同平面上的测量的角度覆盖范围，导管直径，装置本体的直径和长度等)和/或根据某些优先顺序(例如，通过对每个采集平面上的测量数量或采集平面数进行排序)。此外，平行采集/分布平面可以是相对于装置本体轴线的一个角度或垂直于该轴线。根据具体实施例-内部导管带有长方形截面，目的是使专用于导管的容积在采集/分布部分内相对于探头的容积实现最大化；-探头本体为圆柱形，内部导管的截面呈花瓣形式，环形分布在探头部分内部，每个花瓣带有加宽的横向部分和锥体部分，向心地指向该本体的轴线；-导管和进气口之间的采集/分布数据传输是通过横向通道来进行的。本发明还涉及到这种装置的使用，在测量涡轮机压气机旋转的进气探头，液体或气体的注入器和部件润滑器之间选择。特别是，当用作探头时，所述装置可以提供如下有利特性-探头本体带有用来采集压力的第一部分，呈直径小于6_的圆筒，优选大约5到5. 5mm ；-导管和通道在本体制造期间通过在粉末床上选择熔化从金属合金粉末中制成；-内部导管数量等于九个，在三个不同高度布置布置了三个进气口；-传输压力采集数值的导管在每个采集高度上包括布置在两个侧导管之间的中央导管，侧导管相对于中央导管角度位移为35到45°，优选大约40° ;这种角度范围可允许通过侧导管以层叠状态最有效地进行旋转，与此同时，总压力测量通过中央导管来提供。在这些条件下，每个探头的同步测量数量会显著增加，例如，相对于此前的探头，增加了三倍，测量高度的分布可用于所有发动机机匣，而导管内压力降的减少为获得这种测量实际缩短了时间。通过阅读参照附图给出的如下详细例示性实施例，本发明的其它特性和优点会显现出来。
图I为本发明探头示例透视图，所示探头安装在涡轮机压气机的上游；图2为所述探头的局部透明示意图，特别示出了 9个内部导管，在检测区域内呈螺旋形推进形式，以及图3为探头的局部透视图，该图是检测平面水平上的横截面图，示出了横截面导管花瓣形状和对应的进气口。
具体实施例方式图I示出了本发明的经过机加工的探头10，用来测量涡轮机压气机的旋转，包括第一圆柱形部分12，该部分直径较小(如示例等于5mm)，自直径较大的第二圆柱形部分16上的凸缘14处延伸，在所示示例中，第二圆柱形部分大约为14mm。该第二部分16本身自底 座19上的凸缘18处延伸，所述底座为探头固定提供了机加工支架20。 第一部分12构成圆柱段，形成压力采集区域其带有圆形测量进气口，所述进气口位于该第一圆柱形部分的外壳11上。图2透明示意图给出了探头10的内部结构。进气口 01到09在不同高度的三个检测平面上对齐，所述高度分别相对于连接部分12和14的平面Pl而标出高度Hl处的01、02和03 ;高度H2处的04、05和06 ;和高度H3处的07、08 和 09。进气口 01至09分别面向内部导管Cl到C9布置。这些导管在高度Hl和H3平面之间构成了平行螺旋曲线，于是，导管的位置在两个连续高度之间转向三分之一转。在顶部，测量导管被封闭。第二部分16构成了向测量装置传输的部分，所述导管然后脱离探头10的中央轴线X’ X，但同时依然保持与所述轴线平行。实际上，该部分16位于压力采集区之外，因此体积大不再是决定因素。图3的剖面图在高度H3的横剖平面上更精确地示出了本体I内形成的导管Cl至C9的花瓣形状，和通道K7至K9，以及分别对应的导管C7至C9，所述通道用来传输来自本体I外壳11内形成的进气口 07至09的压力采集数据。在高度H2的检测平面的水平上，只能看到通道K4和K5所通向的进气口 04和05。同样，在高度Hl的平面的水平上，只可看到本体I内形成的进气口 01和02，为的是使通道Kl和K2通向外部。由导管Cl至C9所形成的花瓣的锥形部分“L”向心地径向指向探头的轴线V X。这些花瓣的加宽部分“E”(通道Kl到K9进入其内)与轴线X’ X相距最远，其宽度大约为
O.6mm,而通道的直径大约为O. 4mm。花瓣的方向和尺寸可以充分利用导管专用的圆柱形空间，所述空间尽可能缩小，以避免在压气机上游使用探头时所造成的影响。在探头的前缘，在每个高度层面Hl到H3处以及进气口和对应的连接通道处，导管包括中央导管(进气口和通道)CS (08和K8)，布置在两个侧导管(进气口和通道)C7和C9(07和09，K7和K9)之间。按以轴线Χ’Χ为中心的角度测量，侧导管、进气口或通道可分别相对于中央导管、进气口或中央通道方便地进行35至45°的角度位移，优选大约40°。导管Cl至C9采用任何可能的已知方式制成。例如，它们可在本体制造期间通过金属粉末的选择熔化而制成。
在使用期间，进气气流F(图I)来自压气机的上游，对探头的前缘施加变化压力，该压力从压力传输通道流入内部导管。根据飞行条件，该压力在9个微压电传感器的其中一个上产生比张力，这些传感器与导管端部相接触。旋转测量是在整个飞行包络中进行的。然后，中央处理单元对这些传感器提供的电流强度进行分析，从中推断出总压力值和进气流的气流角。本发明并不限于所述和所示的示例性实施例。例如，可以提供其它形式的进气口，例如，适合于导管倾斜，带有螺旋形拓展如长方形，椭圆形等。探头本体还可为圆柱形状，带有圆形、长方形或椭圆形底座。此外，导管数量可以多于9个。随着导管数量的增加，探 头的中央部分的容积也会增加，可用来安装其它部分，例如，温度探头。此外，本体可以采用适合具体情况的各种形式，构成纵向或弯曲轴线；而且，导管不一定彼此平行。
权利要求
1.一种流体的多点采集/分布装置，包括布置在本体(I)内的至少两个内部导管(Cl至C9)，其特征在于，这些导管在部分(12)上呈螺旋状，具有与其中一个本体(I)相同的轴线，其中，通过在几个平行平面(H1，H2，H3)上从本体(I)壳体上的进气口 /排气口(01至09)传输，可以进行几个流体采集/分布，进气口(01至09)的位置和导管(Cl至C9)的间距是确定的，以便至少一个进气口对应于一个内部导管。
2.根据权利要求I所述的多点采集/分配装置，其特征在于，内部导管(Cl至C9)带有长方形部分，以便相对于采集/分布部分(12)内探头的容积，使得专用于导管的容积最大化。
3.根据权利要求I或2其中之一所述的多点采集/分布的装置，其特征在于，探头本体(I)为圆柱形，内部导管(Cl至C9)带有花瓣形部分，环形分布在探头部分(10)内，每个花瓣带有加宽的横向部分(E)和锥形部分(L)，向心地指向该本体⑴的轴线(X’ X)。
4.根据权利要求I到3任一项所述的多点采集/分布的装置，其特征在于，导管(Cl至C9)和进气口(01至09)之间的采集/分布数值传输通过横向通道(Kl至K9)来提供。
5.根据权利要求I到4任一项所述的多点采集/分布的装置，其特征在于，通过使导管(Cl至C9)间距适合每个高度(H1，H2，H3)，进气口 /排气口(09内的01)的数量可以针对任何中间分布情况从一个高度(H1，H2，H3)的所有孔口到每个不同高度的单一孔口中选择。
6.根据前面权利要求任一项所述装置的使用，在测量涡轮机压气机旋转的进气(F)探头(10)，将液体或气体注入管道的注入器和机械部件润滑器中选择。
7.根据前面权利要求所述的探头的使用，其特征在于，探头本体(I)带有采集压力的第一部分(12)，所述部分为直径小于6mm的圆筒，优选大约5到5. 5mm。
8.根据权利要求7所述的使用，其特征在于，导管(Cl至C9)和通道(Kl至K9)是通过在本体制造期间从金属合金粉末选择熔化而制成。
9.根据权利要求7到9中任一项所述的使用，其特征在于，内部导管(Cl至C9)的数量等于9个，3个孔口(01至03，04至06，07至09)布置在三个不同的高度(Hl至H3)上。
10.根据前面权利要求所述的使用，其特征在于，传输压力采集的导管在每个采集高度(H3)处包括一个布置在两个侧导管(C7，C9)之间的中央导管(C8)，侧导管(C7，C9)相对于中央导管(CS)可进行35到45°的角度位移，优选大约40°。
全文摘要
总体而言，本发明的目的是实现精确而快速的多点流体采集或分布，具有良好的空间布置方案和最小的体积。为此，本发明在采集/分布区域内采用导管的扭转布置形式，从而可以只使用一个装置在几个高度上进行几个采集/分布。特别是，关于飞行中旋转测量的采集，该装置是一种压力探头(10)，其中，探头本体(1)带有采集压力的第一部分(12)，是直径小于6mm的圆筒。探头(10)的内部导管(C1至C9)在部分(12)上呈平行的螺线状，通道(K1至K9)在导管(C1至C9)和进气口(O1至O9)之间的金属合金本体(1)内形成。有利的是，内部导管(C1至C9)的数量等于9个，3个孔口(O1至O3，O4至O6，O7至O9)布置在探头本体的三个不同高度(H1至H3)上。
文档编号F02M21/02GK102893164SQ201180023810
公开日2013年1月23日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月25日
发明者丹尼斯·博斯雷奥, 吉恩-巴普蒂斯特·阿瑞拉, 皮埃尔·比斯开 申请人:涡轮梅坎公司