本发明专利技术公开了一种测量流经旋转孔的空气流量测量装置，在主流中均匀掺入少量固体微粒，在各旋转孔出口放置空隙小于固体微粒的滤网，固体微粒就会残留在滤网上，经过一段时间后，称量滤网质量的增加量，即可得到各个旋转孔空气流量的比例，再根据空气总流量即可得到各个旋转孔的空气流量。通过本发明专利技术的技术方案，能够测量涡轮叶片断裂情况下各涡轮叶片冷却空气流量，安装布置方便且能满足研究精度。安装布置方便且能满足研究精度。安装布置方便且能满足研究精度。
【技术实现步骤摘要】
一种流经旋转孔的空气流量测量装置
[0001]本专利技术属于航空发动机涡轮叶片断裂后冷却空气流量测量
，尤其涉及一种流经旋转孔的空气流量测量装置。
技术介绍
[0002]目前，对于民用航空发动机的安全性，中国民航局在《航空发动机适航规定》(CCAR-33R2)第33.75条中以概率的方式给出了定量的要求：对非包容的高能碎片等7个危害性发动机后果，要求发生概率为10-7
到10-9
次每飞行小时，但是涡轮叶片断裂作为一种典型的原发失效形式，其发生概率远高于10-7
次每飞行小时，所以，我们有必要深入研究涡轮叶片断裂对涡轮旋转盘腔的流动与换热、其他涡轮叶片的气动与换热、涡轮特性、轴向力等等的影响，进而可以通过被动安全设计使得航空发动机满足安全要求。
[0003]涡轮叶片断裂的一个重要影响是改变了涡轮旋转盘腔的出流边界，进而改变了未断裂叶片的冷却空气流量，如果冷却空气流量减少致使未断裂叶片无法得到良好的冷却，那么未断裂叶片也可能无法安全工作。为了研究涡轮叶片断裂对其他叶片冷却空气流量的影响，需要测量各涡轮叶片冷却空气的流量。
[0004]目前已有的测量流经旋转孔的空气流量的方法有通过激光多普勒测速仪测量孔口的速度分布，进而计算出旋转孔的流量，但是这种方法只适用于周向仅有少量孔的情况，并且随着转速的增大，精度会下降。另一种方法是测量每个孔入口的气压，并将压力变送器的数据通过无线发射器发送出来，进而可以通过计算得到每一个孔的流量，但是这种方法受限于电子元器件的承受能力，转速很难超过5000转每分，此外，传感器和无线数据传输系统的布置复杂且价格昂贵。
技术实现思路
[0005]为了解决上述已有技术存在的不足，本专利技术提出一种流经旋转孔的空气流量测量装置，并且测量系统安装布置方便、测量精度较高。本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种流经旋转孔的空气流量测量装置，包括：连接管道、固体微粒放置盒、挡板、环形腔、旋转盘、固定盘、第一封严篦齿、第二封严篦齿、主流道、出口管、支座，其中，
[0007]所述连接管道的一端与压缩机出口连接，另一端分成两路，分别连接至所述环形腔和所述主流道；所述固体微粒放置盒与所述连接管道相通，内部放置的固体微粒能够随空气进入所述主流道和所述环形腔；所述挡板设置在所述固体微粒放置盒上，通过所述挡板的开闭能够控制固体微粒是否掺入空气；
[0008]所述环形腔为圆环形腔体，其径向截面为矩形，腔体外圆周壁上设置至少一个通孔，能够与所述连接管道连通，腔体内圆周壁上设置一条沿圆周方向的通气缝，所述通气缝与所述旋转盘之间沿圆周方向设置第一封严篦齿和第二封严篦齿，所述环形腔的空气全部经由外侧的所述第二封严篦齿排入大气而不进入旋转盘腔；
[0009]所述旋转盘中间设置通孔与电机轴连接，所述旋转盘与所述固定盘、所述环形腔
的内圆周壁形成所述旋转盘腔，所述固定盘上设置多个预旋喷嘴用于使空气进入所述旋转盘腔；
[0010]所述主流道为圆柱形腔体，其径向截面为矩形，腔体外圆周壁上设置至少一个通孔，能够与所述连接管道连通，所述主流道内的空气经预旋喷嘴进入所述旋转盘腔并全部经由所述旋转盘上的所述出口管排入大气；
[0011]所述出口管通过螺纹固定在所述旋转盘上，包括同轴安装的出口管身、滤网和用于固定滤网的出口管帽；
[0012]所述连接管道与所述环形腔之间设置调节流量的阀门，所述连接管道与所述主流道之间设置流量计测量总流量，所述支座用于固定整个装置；
[0013]通过固体微粒放置盒、挡板在所述连接管道中均匀掺入固体微粒，所述出口管内的所述滤网的直径小于固体微粒直径，则固体微粒留在所述滤网上，经过一段时间，将所述滤网取下，称量每个所述滤网质量的增量，即可得到每个所述滤网的质量增量占所有所述滤网质量增量的比例，再根据所述流量计测量的空气总流量即可得到各个旋转孔的空气流量。
[0014]进一步地，所述旋转盘腔内壁、所述出口管身内壁和所述出口管帽内壁均涂特氟龙涂层。
[0015]进一步地，所述预旋喷嘴在所述固定盘上沿周向均匀分布。
[0016]进一步地，所述出口管在旋转盘上沿周向均匀分布。
[0017]进一步地，所述环形腔由聚碳酸酯制成。
[0018]进一步地，利用一种流经旋转孔的空气流量测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0019]S1：将所述连接管道的一端与压缩机出口连接，另一端分成两路，分别连接至所述环形腔的腔体外圆周壁上的通孔和所述主流道的腔体外圆周壁上的通孔，分别向所述环形腔和所述主流道供气；
[0020]在所述固体微粒放置盒内放置5克固体微粒，关闭所述挡板，关闭所述连接管道与所述环形腔之间调节流量的阀门；
[0021]S2：在所述出口管身和所述出口管帽的内壁均涂特氟龙涂层；在所述旋转盘腔内靠近所述第一封严篦齿处设置第一压力测点，在所述环形腔内靠近所述第一封严篦齿处设置第二压力测点；
[0022]S3：称量并记录所有出口管的质量，再将所述出口管安装到所述旋转盘上，所述支座固定在地面上；
[0023]S4：启动电动机，使所述旋转盘的转速达到设定值，打开压缩机；
[0024]S5：观测所述第一压力测点和所述第二压力测点，调节所述连接管道与所述环形腔之间的阀门直至所述第一压力测点和所述第二压力测点的压力值相同，即所述环形腔的空气全部经由外侧的所述第二封严篦齿排入大气而不进入所述旋转盘腔，并且所述旋转盘腔中的空气不会通过所述第一封严篦齿、所述第二封严篦齿和所述旋转盘之间的缝隙泄漏，而是全部通过所述旋转盘上的所述出口管排出，使得所述连接管道与所述主流道之间设置流量计测量到的空气流量等于所有旋转孔的空气流量总和；
[0025]S6：装置稳定运转后，打开所述挡板，固体微粒被均匀地吸入，混有固体微粒的空气经过所述主流道和所述预旋喷嘴进入所述旋转盘腔，最后进入所述出口管，固体微粒残
留在所述滤网上；
[0026]S7：经过一段时间后，关闭压缩机和电动机，所述旋转盘停止转动，将所述滤网取下，逐一称重并记录；
[0027]S8：得到每个所述滤网的质量增量，计算每个所述滤网的质量增量占所有所述滤网质量增量的比例，以此作为各旋转孔空气流量占总流量的比例，再乘以流量计测量得到的总流量，即得到流经各旋转孔的空气流量。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]1.本专利技术的测量装置能够方便且以较高精度得到各旋转孔的空气流量，为分析涡轮叶片断裂后各涡轮叶片冷却空气流量提供直接的依据；
[0030]2.本装置得到的试验数据可以为仿真计算提供校验，使得之后对于涡轮叶片断裂的被动安全设计与分析可以通过计算机仿真的方式进行，减少了设计与分析的成本与时间。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流经旋转孔的空气流量测量装置，其特征在于，包括：连接管道(1)、固体微粒放置盒(2)、挡板(3)、环形腔(4)、旋转盘(5)、固定盘(6)、第一封严篦齿(71)、第二封严篦齿(72)、主流道(8)、出口管(9)、支座(10)，其中，所述连接管道(1)的一端与压缩机出口连接，另一端分成两路，分别连接至所述环形腔(4)和所述主流道(8)；所述固体微粒放置盒(2)与所述连接管道(1)相通，内部放置的固体微粒能够随空气进入所述主流道(8)和所述环形腔(4)；所述挡板(3)设置在所述固体微粒放置盒(2)上，通过所述挡板(3)的开闭能够控制固体微粒是否掺入空气；所述环形腔(4)为圆环形腔体，其径向截面为矩形，腔体外圆周壁上设置至少一个通孔，能够与所述连接管道(1)连通，腔体内圆周壁上设置一条沿圆周方向的通气缝，所述通气缝与所述旋转盘(5)之间沿圆周方向设置第一封严篦齿(71)和第二封严篦齿(72)，所述环形腔(4)的空气全部经由外侧的所述第二封严篦齿(72)排入大气而不进入旋转盘腔(11)；所述旋转盘(5)中间设置通孔与电机轴连接，所述旋转盘(5)与所述固定盘(6)、所述环形腔(4)的内圆周壁形成所述旋转盘腔(11)，所述固定盘(6)上设置多个预旋喷嘴(12)用于使空气进入所述旋转盘腔(11)；所述主流道(8)为圆柱形腔体，其径向截面为矩形，腔体外圆周壁上设置至少一个通孔，能够与所述连接管道(1)连通，所述主流道(8)内的空气经预旋喷嘴(12)进入所述旋转盘腔(11)并全部经由所述旋转盘(5)上的所述出口管(9)排入大气；所述出口管(9)通过螺纹固定在所述旋转盘(5)上，包括同轴安装的出口管身(15)、滤网(13)和用于固定滤网的出口管帽(14)；所述连接管道(1)与所述环形腔(4)之间设置调节流量的阀门，所述连接管道(1)与所述主流道(8)之间设置流量计测量总流量，所述支座(10)用于固定整个装置；通过固体微粒放置盒(2)、挡板(3)在所述连接管道(1)中均匀掺入固体微粒，所述出口管(9)内的所述滤网(13)的直径小于固体微粒直径，则固体微粒留在所述滤网(13)上，经过一段时间，将所述滤网(13)取下，称量每个所述滤网(13)质量的增量，即可得到每个所述滤网(13)的质量增量占所有所述滤网(13)质量增量的比例，再根据所述流量计测量的空气总流量即可得到各个旋转孔的空气流量。2.根据权利要求1所述的一种流经旋转孔的空气流量测量装置，其特征在于，所述旋转盘腔(11)内壁、所述出口管身(15)内壁和所述出口管帽(14)内壁均涂特氟龙涂层。3.根据权利要求1所述的一种流经旋转孔的空气流量测量装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁水汀，邱天，徐阳，赵罡，张盛辉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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