用于测量流体流总压的装置制造方法及图纸

公开一种用于测量流体流总压的装置，所述装置包括具有进口室的管状构件，所述进口室在所述管状构件的第一端部处具有进口开口。所述管状构件还包括在所述管状构件的第二端部处具有出口开口的出口室。所述进口开口具有横向于纵向轴线的直径，并且所述出口开口具有横向于所述纵向轴线的第二直径。所述第一直径与所述第二直径的比率为3:1至10:1。所述管状构件还包括所述进口室与所述出口室之间的过渡室。可在所述进口室中测量总压。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及流动流体的总压的测量。
技术介绍
流动流体的总(即，驻点)压力可与测量的静态流体压力结合使用以确定流体动压，所述流体动压可用来提供流体的流速。对于流动穿过已知大小的导管或通道的包含的流动流体，流速可被转换成体积流量，并且如果流体密度已知，流速可被转换成质量流量。对于未包含的流体，常测量总压以确定对象的速度，所述对象诸如穿过诸如空气或水的流体的飞机或小船。已知使用一些类型的皮托管中的任一种来测量总压。皮托管在流体流动开始的方向上通常具有开口端，并且在相对端上封闭。来自流动流体的动压倾向于引导流体流进入皮托管的开口端。然而，在相对端处，不存在流体可以逸出的出口，因此流体停滞。皮托管中滞留流体的压力，即驻点压力，也称为总压。可从紧邻与流体流动方向平行定向的表面的流体层来测量流体的静压，诸如穿过皮托管外壳的外表面的端口或者在与远离皮托管的流动流体相接触的一些其他表面上(例如，飞机表面或流动通道导管壁)。皮托管的一个问题在于它们的封闭端可使得它们易受流动流体中夹带的外来固体或液体微粒积聚的影响。此类微粒可堵塞皮托管内的压力感测端口，这可导致错误的压力读数。这对于飞机速度传感器是个尤其重大的问题，不仅因为在没有精确空速读数的情况下飞行的危险性，而且因为诸如(诸如由于云的)空中悬浮微粒的飞机运行条件，过冷液态水和冰晶、或者砂/粉尘和火山灰、以及暴露于地面微粒可为飞机空速的测量带来独特的挑战。在空速传感器皮托管中形成冰微粒的常用方法是结合一个或多个排放孔的放置使用加热元件。除了负责校准的能力之外，这些小排放孔通常被设定大小和定位以便不影响皮托管内的测量位置处的总压。冰障特征也被用来防止冰的形成，或者用来在非敏感区域中促进冰的形成。然而，排放孔仍然易受由固体或粘性液体微粒堵塞的影响，并且屏障特征仅重新定位问题而并非消除问题。
技术实现思路
根据本公开的一些方面，用于测量流体流总压的装置包括具有中心纵向轴线的管状构件。管状构件包括在管状构件的第一端部处具有进口开口的进口室。进口开口具有横向于纵向轴线的第一直径。管状构件还包括在管状构件的第二端部处具有出口开口的出口室。出口开口具有横向于纵向轴线的第二直径。第一直径与第二直径的比率为3:1至10:1。管状构件还包括进口室与出口室之间的过渡室。过渡室在朝向进口室的端部处具有横向于纵向轴线的第三直径，并且在朝向出口室的端部处具有横向于纵向轴线、小于第三直径的第四直径。所述装置还包括与进口室连通的总压传感器。任选地，在一些方面中，可通过与出口室连通的静压传感器来测量静压。根据本公开的一些方面，测量流体流总压的方法包括测量具有纵向轴线的管状构件的进口室中的总压。管状构件包括在管状构件的第一端部处具有进口开口的进口室。进口开口具有横向于纵向轴线的第一直径。管状构件还包括在管状构件的第二端部处具有出口开口的出口室。出口开口具有横向于纵向轴线的第二直径。第一直径与第二直径的比率为3:1至10:1。管状构件还包括进口室与出口室之间的过渡室。过渡室在朝向进口室的端部处具有横向于纵向轴线的第三直径，并且在朝向出口室的端部处具有横向于纵向轴线、小于第三直径的第四直径。任选地，在一些方面中，可通过测量出口室中的压力来测量静压。附图说明在随附于本说明书的权利要求书中特别指出并明确要求保护被认为是本公开的主题。通过以下结合附图而进行的详细描述，可以清楚了解本公开的上述和其他特征及优点，在附图中：图1是如本文所述的管状构件的示意图；以及图2是飞机空速测量系统的示意图。具体实施方式现转向图1，示出具有纵向轴线11的管状构件10的示意图。管状构件10在面向流体流14的方向的端部上具有进口开口12(具有直径13)。进口开口12打开到进口室16。管状构件10还具有连接到出口室20的出口开口18(具有直径19)。过渡室22在进口室16与出口室20之间。进口室16配备有总压感测端口24，所述总压感测端口24通过总压感测导管26连接到总压传感器(未示出)。总压感测端口的向前定位相当不同于常规的皮托管设计，所述常规的皮托管设计通常提供朝向管尾端(封闭端)的驻点(和总压感测端口)。本文所述的设计能够提供具有开放尾端而非典型的封闭端部的皮托管配置的这种流体动力学，因为出口开口18的与进口开口12相比更小的直径的流体动力学效果，以及由过渡室22提供的直径过渡的流体动力学效果。进口直径13与出口直径19的比率可在一定范围内变化。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在3:1至10:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在3:1至8:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在3:1至6:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在4:1至10:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在4:1至8:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在4:1至6:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在6:1至10:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在6:1至8:1的范围内。在一些实施方案中，进口直径与出口直径的比率在8:1至10:1的范围内。绝对而言，直径可根据诸如流体特性(例如，密度)以及预期压力和速度的因素而且根据周围环境而广泛地变化。用于飞机和其他空速传感器的典型进口直径的实例可在0.2英寸至0.5英寸的范围内，通过所述进口直径，可从以上比率范围容易地推导出出口直径的实例。进一步参照图1，可以看出，进口室16的直径看起来是恒定的并且等于进口直径13，并且这种实施方案在由本公开所设想的那些实施方案之内。然而，本实施方案仅是实例，并且进口室16的直径可被固定在不同于进口直径13的直径或者可以是可变的。在一些示例性实施方案中，进口室可具有固定或变化的直径。此外，室可具有横向于空气流的方向的圆形或诸如卵形、矩形、正方形等的其他形状的横截面轮廓，在这种情况下，如本文所用的术语“直径”应是指由公式DH=4A/P定义的水力直径，其中DH是水力直径，A是横截面面积，并且P是横截面周长。过渡室22还可有助于在进口室中提供总流体压力的流体动力学，以及促进可有助于引导微粒材料通过出口18离开管状构件的空气流模式。在一些实施方案中，过渡室22连同进口室16和出口室20一起被配置来在进口12与出口18之间提供没有障碍的流体流动路径。“没有障碍的流体流动路径”意味着在没有穿过障碍物的情况下可从出口18处的横向于纵向轴线11的平面上的至少一个位置到进口13处的横向于纵向轴线11的平面上的至少一个位置画出假想的直线。在一些实施方案中，过渡室22连同进口室16和出口室20没有任何障碍物。在一些实施方案中，过渡室可以是截头圆锥形的，但也可利用除了圆锥形的过渡模式。如图1所示，过渡室22在朝向进口室16的端部处具有直径28，所述直径28比所述过渡室22在朝向出口室18的端部处的直径30更大。过渡室的相对尺寸可根据诸如流体特性(例如，密度)以及预期压力和速度的因素而且根据周围环境而变化。示例性实施方案中的总压感测端口24被描绘成位于沿着纵向轴线的进口室16的中间点处的管状构件上，并且这种实施方案在由本公开所设想的那些实施方案之内。然而，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量流体流总压的装置，其包括：具有中心纵向轴线的管状构件，其包括进口室，所述进口室在所述管状构件的第一端部处具有进口开口，所述进口开口具有横向于所述纵向轴线的第一直径，出口室，所述出口室在所述管状构件的第二端部处具有出口开口，所述出口开口具有横向于所述纵向轴线的第二直径，其中所述第一直径与所述第二直径的比率为3:1至10:1，以及所述进口室与所述出口室之间的过渡室，所述过渡室在朝向所述进口室的端部处具有横向于所述纵向轴线的第三直径，并且在朝向所述出口室的端部处具有横向于所述纵向轴线、小于所述第三直径的第四直径；以及与所述进口室连通的总压传感器。

【技术特征摘要】
2015.07.01 US 14/7895981.一种用于测量流体流总压的装置，其包括：具有中心纵向轴线的管状构件，其包括进口室，所述进口室在所述管状构件的第一端部处具有进口开口，所述进口开口具有横向于所述纵向轴线的第一直径，出口室，所述出口室在所述管状构件的第二端部处具有出口开口，所述出口开口具有横向于所述纵向轴线的第二直径，其中所述第一直径与所述第二直径的比率为3:1至10:1，以及所述进口室与所述出口室之间的过渡室，所述过渡室在朝向所述进口室的端部处具有横向于所述纵向轴线的第三直径，并且在朝向所述出口室的端部处具有横向于所述纵向轴线、小于所述第三直径的第四直径；以及与所述进口室连通的总压传感器。2.如权利要求1所述的装置，其还包括所述进口室中的多个压力取样端口。3.如权利要求1所述的装置，其中所述管状构件包括所述第一开口与所述第二开口之间的无障碍路径。4.如权利要求4所述的装置，其中所述进口室、所述过渡室以及所述出口室中的每一个都没有障碍物。5.如权利要求1所述的装置，其还包括电加热器。6.如权利要求1所述的装置，其还包括与所述流体的静压源连通的静压传感器。7.如权利要求6所述的装置，其中所述静压传感器与所述出口室连通。8.如权利要求8所述的装置，其还包括所述出口室中的多个压力取样端口。9.如权利要求1-8中任一项所述的装置，其中所述第一直径与所述第二直径的所述比率从4:1至8:1。10.一种流体流测量装置，其包括权利要求6-8中任一项所述的装置和电子电路，所述电子电路用于确定由所述总压传感器和所述静压传感器所测量的压力，并且基于所述测量的压力确定流体动压、流体流速或流体流量。11.一种飞机空速测量装置，其包括权利要求6-8中任一项所述的装置和电子电路，所述电子电路用于确定由所述总压传感器和所述静压传感器所测量的压力并且基于所述测量的压力确定空速。12.一种测量流体流总压的方法，其包括在管状构件的进口室中测量总压，所述管状构件包括：进口室，所述进口室在所述管状构件的第一端部处具有进口开口，所述进口开口具有横向于所述纵向轴线的第一直径，出口室，所述出口室在所述管状构件的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M瓦伦，BD马泰斯，
申请(专利权)人：罗斯蒙特航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US