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原文传递一种等动力采样管、采样方法及燃油浓度测量系统

专利名称：	一种等动力采样管、采样方法及燃油浓度测量系统
摘要：	本公开涉及一种等动力采样管，用于对航空发动机燃烧室内的燃气采样，包括：采样头；导气管，第一端用于安装所述采样头，第二端连接至燃气收集设备，且所述导气管靠近所述第一端的区域具有弯折部，以使所述第一端与所述第二端呈设定的角度；外管，套设于所述导气管外；锥形头，套设于所述采样头靠近于所述导气管一端，并与所述外管可拆卸连接；以及中间层，设置于所述导气管与所述外管之间，能够对所述导气管起支撑作用与加热作用。根据本公开实施例所提供的一种等动力采样管，至少能够便利于准确地测量航空发动机燃烧室内的燃油浓度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	刘玉英;朱鸿宇;刘广海;谢奕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910624764.0
公开号：	CN110274801A
分类号：	G01N1/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种等动力采样管，用于对航空发动机燃烧室内的燃气采样，其特征在于，包括：采样头；导气管，第一端用于安装所述采样头，第二端连接至燃气收集设备，且所述导气管靠近所述第一端的区域具有弯折部，以使所述第一端与所述第二端呈设定的角度；外管，套设于所述导气管外；锥形头，套设于所述采样头靠近于所述导气管一端，并与所述外管可拆卸连接；以及中间层，设置于所述导气管与所述外管之间，能够对所述导气管起支撑作用与加热作用。 2.根据权利要求1所述的等动力采样管，其特征在于，所述中间层包括：至少一根电热丝；以及刚玉支撑片，沿厚度方向开设有中心孔和至少一个外孔，所述中心孔用于穿过所述导气管，所述至少一个外孔用于穿过所述至少一根电热丝。 3.根据权利要求2所述的等动力采样管，其特征在于，所述刚玉支撑片具有柱形结构，且所述柱形结构的上底面与下底面互相平行；所述多个刚玉支撑片设置于所述导气管的弯折部，所述多个刚玉支撑片中任意两个相邻的刚玉支撑片以相邻端面抵接的方式重叠设置于所述导气管与所述外管之间，并由分别设置在所述导气管第一端和第二端的压紧装置紧固限位。 4.根据权利要求3所述的等动力采样管，其特征在于，所述中间层还包括：刚玉绝缘片，沿厚度方向开设有中心孔，用于穿过所述导气管，所述刚玉绝缘片设置于所述压紧装置与所述刚玉支撑片之间，用以防止所述电热丝向外导电。 5.根据权利要求3所述的等动力采样管，其特征在于，所述外管靠近于所述导气管第二端的内表面具有内螺纹，并开设有沿所述外管长度方向的导向槽，设置在所述导气管第二端的所述压紧装置包括：压紧螺栓，与所述内螺纹可拆卸装配，开设有中心孔，用于导出所述导气管；导向垫片，设置于所述压紧螺栓靠近所述刚玉支撑片的一端，具有用于穿过所述导气管的中心孔和用于穿过所述电热丝的外孔，能够通过沿径向设置的导向销与所述导向槽互相配合，为所述外管提供周向定位；以及第一紧定螺丝，沿径向设置于所述压紧螺栓的螺帽部位，能够通过旋进所述压紧螺栓对所述压紧螺栓中心孔内设置的导气管进行顶紧限位。 6.根据权利要求3所述的等动力采样管，其特征在于，所述锥形头与所述导气管通过螺纹密封连接，设置在所述导气管第一端的所述压紧装置包括：第二紧定螺丝，在所述锥形头与所述外管的弯折部套装后，紧固所述锥形头与所述外管。 7.根据权利要求1所述的等动力采样管，其特征在于，所述采样头的内径为1mm，所述采样头与所述锥形头焊接连接，所述采样头部分伸出于所述锥形头的套设范围。 8.根据权利要求1所述的等动力采样管，其特征在于，还包括：静压管，由开设于所述锥形头的径向孔，和开设于所述导气管的壁面孔构成，其中，所述壁面孔与所述径向孔同径同轴；以及皮托管，通过卡箍固设于所述外管的一侧，具有与所述采样头相同的进气方向。 9.一种等动力采样方法，其特征在于，利用根据权利要求8所述的等动力采样管，所述采样方法包括：采样过程，通过所述静压管测量所述导气管内部采样气流的采样静压，通过所述皮托管测量所述采样头的局部总压和局部静压，再根据所述采样静压与所述局部静压的平衡关系，调整所述采样头的采样流量，从而实现所述采样管的等动力采样；以及校准过程，在调整所述采样管的采样流量时，考虑所述采样头与所述静压孔之间总压损失对于所述采样静压与所述局部静压平衡关系的影响。 10.根据权利要求9所述的采样方法，其特征在于，所述校准过程包括： M1步骤，在设定的来流速度下，记录不同采样流量下的局部总压、局部静压和采样静压，并根据所述导气管的流通面积和所述采样静压计算所述导气管内的采样速度，根据所述局部总压和所述局部静压计算所述采样头的局部速度； M2步骤，改变所述采样管的采样流量，并在所述采样速度等于所述局部速度时，记录所述采样速度和所述局部静压与所述采样静压的降压差值；以及 M3步骤，改变设定的来流速度，并重复上述M2步骤，建立所述采样速度与所述静压差值的函数关系；所述采样步骤包括： N1步骤，根据所述皮托管测量的局部总压和局部静压计算局部速度，并基于所述局部速度，根据M3步骤中的所述函数关系查找与所述局部速度相同的采样速度所对应的静压差值； N2步骤，将N1步骤中得到的静压差值纳入所述采样静压与所述局部静压的平衡关系计算过程中，并基于所述平衡关系调整所述采样头的采样流量。 11.一种燃油浓度测量系统，包括根据权利要求1～9任一所述的等动力采样管，其特征在于，所述测量系统还包括：空气源；催化燃烧装置，入口连接于所述等动力采样管的出口和所述空气源，用于使所述燃气采样与空气在催化条件下燃烧；以及尾气分析装置，连接于所述催化燃烧装置的出口，用于分析在催化条件下燃烧的尾气。 12.根据权利要求11所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括：抽气泵，用于控制所述空气源的流量；真空泵，用于控制所述尾气分析装置的进气流量；第一流量计，用于测量所述空气源的流量；第二流量计，用于测量所述尾气分析装置的进气流量；以及控制器，通讯连接于所述抽气泵、所述真空泵、所述第一流量计和所述第二流量计，能够基于所述第一流量计和所述第二流量计的测量值分别控制所述抽气泵和所述真空泵的开度。 13.根据权利要求12所述的测量系统，其特征在于，所述催化燃烧装置包括真空炉，所述测量系统还包括：第一温度传感器，用于测量所述等动力采样管采样区域的温度；以及第二温度传感器，用于测量所述真空炉的温度；所述控制器通讯连接于所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述等动力采样管和所述真空炉；所述控制器被进一步配置为：能够根据基于所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的测量值，控制所述等动力采样管的加热功率以及所述真空炉的燃烧功率。
所属类别：	发明专利