用于发动机的静电灰尘和碎屑传感器制造技术

本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机(10)的集成静电传感器(75,77,78)。传感器(75,77,78)包括具有主体(79)的外壳体(76)，该主体(79)带有第一端(81)和第二端(83)。第一端(81)构造成用于将传感器(75,77,78)装固至发动机(10)且包括感测面(85)。传感器(75,77,78)还包括在壳体(76)内构造成邻近于感测面(85)的电极(86)以及与电极(86)一起构造的放大器(87)。电极(86)包含构造成在带电颗粒流过感测面(85)时移动的多个电子。因此，放大器(87)构造成检测随电子移动变化的微粒水平。静电传感器(75,77,78)还包括构造在壳体(76)内并且电耦合于放大器(87)的电路板(88)。因此，电路板(88)构造成将指示微粒水平的一个或更多个信号发送至燃气涡轮发动机(10)的控制器(90)。

【技术实现步骤摘要】
用于发动机的静电灰尘和碎屑传感器
本主题大体上涉及灰尘和碎屑传感器，并且更具体而言，涉及用于发动机(如燃气涡轮发动机)的静电灰尘和碎屑传感器。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括按串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在操作中，空气进入压缩机区段的入口，其中一个或更多个轴向或离心压缩机逐渐地压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩的空气混合并且在燃烧区段内焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过限定在涡轮区段内的热气体路径，并且接着经由排气区段从涡轮区段排出。在特定构造中，涡轮区段包括按串流顺序的高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮均包括各种可旋转涡轮构件(如涡轮转子叶片、转子盘以及固持器)，和各种静止涡轮构件(如定子导叶或喷嘴、涡轮护罩，以及发动机框架)。可旋转和静止的涡轮构件至少部分地限定穿过涡轮区段的热气体路径。在燃烧气体流动穿过热气体路径时，热能从燃烧气体传递至可旋转和静止的涡轮构件。此类燃气涡轮发动机共同地在飞行器中采用。在飞行器的操作期间，发动机环境微粒和灰尘摄入水平为针对分析过程的关键输入，导致特定的逐个发动机动作。当前微粒水平数据由陆基和/或遥感系统提供。此类数据具有暂时和特殊变化以及误差，由此使在飞行器的起飞和上升时的发动机条件的准确评估特别困难。而且，此类传感器系统的电子设备典型地经由多个线缆和连接器连接于独立传感器。因此，布线的任何运动或振动可产生比经过传感器面的灰尘或碎屑颗粒更多的电荷，由此导致差信噪比。此外，常规系统可由于线缆和连接器的摩擦电和压电效应而经历问题。因此，本公开涉及解决前面提到的问题的改进传感器系统。更具体而言，本公开涉及传感器系统，该传感器系统包括具有集成电子设备的一个或更多个改进的静电传感器，其更准确地检测发动机(如以上描述的燃气涡轮发动机)内的灰尘颗粒和/或碎屑。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。在一个方面中，本公开涉及一种用于检测发动机(诸如，飞行器发动机)中的灰尘和/或的集成静电传感器。传感器包括具有主体的外壳体，该主体带有第一端和第二端。第一端构造成用于将传感器装固至发动机且包括感测面。传感器还包括在壳体内构造成邻近于感测面的电极以及与电极一起构造的放大器。电极包含构造成在发动机内的带电颗粒流过感测面时移动的多个电子。因此，放大器构造成检测随电子移动变化的发动机的微粒水平。静电传感器还包括构造在外壳体内并且电耦合于放大器的电路板。因此，电路板构造成将指示微粒水平的一个或更多个信号发送至发动机的控制器。在另一个方面中，本公开涉及一种用于发动机的静电传感器系统。传感器系统包括用于检测发动机中的灰尘和/或碎屑的一个或更多个集成静电传感器。静电传感器中的各个包括具有主体的外壳体，该主体带有第一端和第二端。第一端构造成用于将传感器装固至发动机且包括感测面。各个传感器还包括在外壳体内构造成邻近于感测面的电极，以及与电极一起构造的放大器。电极包含构造成在带电灰尘或碎屑颗粒流过感测面时移动的多个电子。因此，放大器构造成检测随电子移动变化的微粒水平。传感器中的各个还包括构造在外壳体内并且电耦合于放大器的电路板。因此，传感器系统还包括控制器，其电耦合于电路板，以便接收由此生成的指示微粒水平的一个或更多个信号。应当理解的是，传感器系统还可构造有如本文中描述的附加特征中的任一个。在又一个方面中，本公开涉及一种用于检测发动机中(例如，飞行器发动机中)的灰尘或碎屑的方法。该方法包括将集成静电传感器设在发动机的一个或更多个位置，其中静电传感器中的各个包括具有第一端和第二端的外壳体。外壳体的第一端构造成用于将传感器装固至发动机且包括感测面。而且，传静电感器中的各个包括收纳在外壳体内的内部电极和放大器。电极邻近于感测面并且具有构造成在发动机内的带电颗粒流过感测面时移动的多个电子。因此，该方法还包括在微粒流动路径中将各个传感器的感测面安装在一个或更多个位置处。另外，该方法包括经由各个传感器的放大器确定随电子移动变化的发动机的微粒水平。该方法还包括经由构造在外壳体内的电路板生成指示微粒水平的一个或更多个信号。应当理解的是，该方法还可包括如本文中描述的任何附加步骤和/或特征。实施方案1.一种用于检测发动机中的灰尘或碎屑的集成静电传感器，所述传感器包括：外壳体，其包括具有第一端和第二端的主体，所述第一端包括感测面且构造成用于将所述传感器装固至所述发动机；电极，其在所述外壳体内构造成邻近于所述感测面，所述电极包括构造成在所述发动机内的带电颗粒流过所述感测面时移动的多个电子；放大器，其与所述电极一起构造，所述放大器构造成检测随电子移动变化的所述发动机的微粒水平；以及电路板，其构造在所述外壳体内并且电耦合于所述放大器，所述电路板构造成将指示所述微粒水平的一个或更多个信号发送至所述发动机的控制器。实施方案2.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，所述第一端包括第一有螺纹的外表面，其构造用于将所述传感器装固在所述发动机的安装位置。实施方案3.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，所述外壳体的所述主体包括预定形状，其构造成配合在所述发动机的现有位置。实施方案4.根据实施方案3所述的传感器，其特征在于，所述现有位置包括所述发动机的管道镜端口、冲洗水端口、压缩机入口、增压器入口，或涡轮入口中的至少一个。实施方案5.根据实施方案3所述的传感器，其特征在于，所述外壳体的所述主体的所述预定形状包括大体圆柱形形状。实施方案6.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，所述放大器包括从大约1毫微微安培到大约5毫微微安培的泄漏电流，以及从大约100摄氏度到大约250摄氏度的操作温度范围。实施方案7.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，所述电极包括大于大约1G-Ohm的阻抗。实施方案8.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，还包括与所述外壳体的所述主体的所述第二端一起构造的传感器盖，以便将所述电极和所述放大器固持在所述外壳体内。实施方案9.根据实施方案8所述的传感器，其特征在于，所述第二端包括第二有螺纹的外表面，其构造成接收所述传感器盖，所述传感器盖包括内螺纹表面或外螺纹表面中的至少一个。实施方案10.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，还包括在所述外壳体内构造成邻近于传感器面的电极壳体，所述电极壳体构造成收纳所述电极，所述电极经由绝缘线电耦合于所述电路板。实施方案11.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，还包括在所述外壳体内构造成邻近于所述电极的电路板壳体，所述电路板壳体构造成在其中收纳所述电路板。实施方案12.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，还包括构造在所述电极和所述外壳体之间的绝缘体。实施方案13.根据实施方案1所述的传感器，其特征在于，所述发动机包括飞行器发动机、工业发动机、发电发动机、陆基发动机，或船用发动机中的至少一个。实施方案14.一种用于发动机的静电传感器系统，所述传感器系统包括：一个或更多个集成静电传感器，其用于检测所述发动机中的灰尘或碎屑，所述静电传感器中的各个包括：外壳体，其包括具有第一端和第二端的主体，所述第一端包括感测面且构造成用于将所述传感器装固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测燃气涡轮发动机(10)中的灰尘或碎屑的集成静电传感器(75,77,78)，所述传感器(75,77,78)包括：外壳体(76)，其包括具有第一端(81)和第二端(83)的主体(79)，所述第一端(81)包括感测面(85)且构造成用于将所述传感器(75,77,78)装固至所述燃气涡轮发动机(10)；电极(86)，其在所述外壳体(76)内构造成邻近于所述感测面(85)，所述电极(86)包括构造成在所述燃气涡轮发动机(10)内的带电颗粒流过所述感测面(85)时移动的多个电子；放大器(87)，其与所述电极(86)一起构造，所述放大器(87)构造成检测随电子移动变化的所述燃气涡轮发动机(10)的微粒水平；以及电路板(88)，其构造在所述外壳体(76)内并且电耦合于所述放大器(87)，所述电路板(88)构造成将指示所述微粒水平的一个或更多个信号发送至所述燃气涡轮发动机(10)的控制器(90)。

【技术特征摘要】
2016.01.27 US 15/0072891.一种用于检测燃气涡轮发动机(10)中的灰尘或碎屑的集成静电传感器(75,77,78)，所述传感器(75,77,78)包括：外壳体(76)，其包括具有第一端(81)和第二端(83)的主体(79)，所述第一端(81)包括感测面(85)且构造成用于将所述传感器(75,77,78)装固至所述燃气涡轮发动机(10)；电极(86)，其在所述外壳体(76)内构造成邻近于所述感测面(85)，所述电极(86)包括构造成在所述燃气涡轮发动机(10)内的带电颗粒流过所述感测面(85)时移动的多个电子；放大器(87)，其与所述电极(86)一起构造，所述放大器(87)构造成检测随电子移动变化的所述燃气涡轮发动机(10)的微粒水平；以及电路板(88)，其构造在所述外壳体(76)内并且电耦合于所述放大器(87)，所述电路板(88)构造成将指示所述微粒水平的一个或更多个信号发送至所述燃气涡轮发动机(10)的控制器(90)。2.根据权利要求1所述的传感器(75,77,78)，其特征在于，所述第一端(81)包括第一有螺纹的外表面(84)，其构造用于将所述传感器(75,77,78)装固在所述燃气涡轮发动机(10)的安装位置。3.根据权利要求1所述的传感器(75,77,78)，其特征在于，所述外壳体(76)的所述主体(79)包括预定形状，其构造成配合在所述燃气涡轮发动机(10)的现有位置。4.根据权利要求3所述的传感器(75,...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD维克特，G格里芬，JR内尔，C里卡兹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US