[發明專利]適用于飛機發動機的燃氣取樣耙及燃氣分析系統和方法

在審

• 申請號: 201810426296.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108982744A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 李樂;索建秦;梁紅俠;于涵;孫付軍;黎明
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01N1/22
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種適用于飛機發動機的燃氣取樣耙，其特征在于包括取樣耙主體(5)、多個燃氣取樣孔(6)、安裝法蘭(7)、多個出水管、多個進水管、取樣管(10)、多個冷卻環腔和集水環(17)；取樣耙主體(5)的中心設有下端封閉的盲孔，上端設有與盲孔連通的取樣管(10)，中部設有安裝法蘭(7)，安裝法蘭(7)的下部設有與盲孔連通的多個燃氣取樣孔(6)；盲孔外、取樣耙主體(5)的最下端設有集水環(17)，上端設有多個出水管和多個進水管，每個出水管和進水管通過通孔四周的冷卻環腔與集水環(17)連通；所述多個出水管與多個進水管間隔排布。

2.根據權利要求1所述適用于飛機發動機的燃氣取樣耙，其特征在于：所述燃氣取樣耙整體采用不銹鋼或高溫合金鋼材料。

3.根據權利要求1所述適用于飛機發動機的燃氣取樣耙，其特征在于：所述多個出水管和多個進水管為兩個出水管和兩個進水管，通過四個冷卻環腔與集水環(17)連通。

4.根據權利要求1所述適用于飛機發動機的燃氣取樣耙，其特征在于：所述多個燃氣取樣孔(6)為1-12個，沿取樣耙徑向等距分布或等環面積分布。

5.根據權利要求4所述適用于飛機發動機的燃氣取樣耙，其特征在于：所述取樣孔(6)直徑為0.5-2.0mm。

6.一種利用權利要求1～5所述任一項適用于飛機發動機的燃氣取樣耙的燃氣分析系統，其特征在于包括取樣耙(1)、預處理系統(3)和分析系統(4)；取樣耙(1)的取樣管(10)通過伴熱管2連接預處理系統(3)；預處理系統(3)置于保溫箱18內，與取樣管(10)連接的進氣管通過一級過濾器(19)依次連接一號三通閥(20)和二號三通閥(22)，二號三通閥(22)的兩個輸出端分別連接取樣泵(23)和減壓閥(24)，取樣泵(23)和減壓閥(24)的輸出匯聚后通過二級過濾器(25)分別聯通針閥(26)和穩壓器(28)，穩壓器(28)的輸出分別連接保溫箱18外部的分析系統(4)總碳氫分析儀和氮氧化物分析儀，并通過冷凝器(30)連接保溫箱18外部的碳氧化物分析儀；所述針閥(26)通過流量計(27)連接保溫箱18上的排空端口；所述一號三通閥(20)的第三通連接保溫箱18上的反吹端口；所述穩壓器(28)的輸出端口并聯壓力表(29)；所述一號三通閥(20)和二號三通閥(22)之間設有壓力傳感器(21)；所述連接采用管路連接。

7.根據權利要求6所述燃氣分析系統，其特征在于：所述伴熱管2采用不銹鋼或聚四氟乙烯。

8.一種利用權利要求6或7所述燃氣分析系統進行時序控制實驗方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將取樣耙通過法蘭連接到試驗段上，取樣耙主體(5)探入試驗段內，取樣孔正對燃氣來流方向，取樣管(10)通過管路連接預處理系統(3)，將冷卻水與進水管連接，出水管與排水系統連接通入冷卻水預先對取樣耙進行冷卻

步驟2：將一號三通閥(20)切換至反吹回路，切斷取樣回路，將高壓空氣反吹使得取樣管路不被燃氣污染；

步驟3：調節燃燒室的空氣流量和燃油流量，當達到點火要求時進行點火；

步驟4：將燃燒室工況推到第一個工況點，切換一號三通閥到取樣回路，當整個分析系統的響應時間在要求范圍內，并系統穩定后進行燃氣的連續取樣和分析；

步驟5：上一個工況點完成實驗后，將燃燒室進口參數調到下一個工況點，并讓其在該工況點穩定燃燒30s，待分析系統測量值穩定后進行數據采集；

在實驗過程中，燃氣壓力隨著工況的提高而增大，為了穩定進樣壓力，在燃氣分析系統中設計了由壓力傳感器(21)、二號三通閥(22)、取樣泵(23)、減壓閥(24)組成的自動控制回路，當壓力傳感器(21)測量值小于進樣壓力P時，驅動二號三通閥(22)切換至取樣泵回路進行取樣，當壓力傳感器(21)測量值大于進樣壓力P時，二號三通閥(22)切換至減壓閥回路進行取樣；

步驟6：當試驗工況完成后，關閉試驗件的燃油和空氣供應，并切換一號三通閥20到反吹回路，待整個系統冷卻后，切斷取樣耙冷凝水和反吹空氣。