用于燃气涡轮发动机的扭矩监测装置制造方法及图纸

一种燃气涡轮发动机包括：风扇区段，其具有能够随风扇轴旋转的风扇；以及涡轮机械区段，其具有涡轮和能够随所述涡轮旋转的涡轮机轴。还提供动力齿轮箱，其以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者，使得所述风扇轴能够通过所述涡轮机轴跨越所述动力齿轮箱而旋转。扭矩监测系统包括能够与所述动力齿轮箱的齿轮一起操作的齿轮箱传感器和能够与所述涡轮机轴或所述风扇轴中的至少一个一起操作的轴传感器。所述扭矩监测系统使用所述齿轮箱传感器和所述轴传感器来确定所述齿轮箱的所述齿轮相对于所述风扇轴或所述涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定所述燃气涡轮发动机内的扭矩。

Torque monitoring device for gas turbine engine

A gas turbine engine consists of a fan section with a fan capable of rotating with the fan shaft; and a turbomechanic section with a turbine and a turbine shaft that can be rotated with the turbine. A power gear box is also provided, which is mechanically connected to the fan shaft and the turbine shaft, so that the fan shaft can be rotated across the power gear box through the turbine shaft. The torque monitoring system includes a gear box sensor capable of operating with the gear of the power gear box and a shaft sensor capable of operating at least one of the turbine shaft or the fan shaft. The torque monitoring system uses the gear box sensor and the shaft sensor to determine the angle position of the gear of the gear box relative to at least one of the fan shaft or the turbine shaft, so as to determine the torque in the gas turbine engine.

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮发动机的扭矩监测装置
本专利技术主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的扭矩监测装置以及所述扭矩监测装置的使用方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心大体上包括呈串流次序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在所述压缩机区段，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合，且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被传送到涡轮区段。燃烧气体流动通过涡轮区段对涡轮区段进行驱动且接着被传送通过排气区段例如到大气。燃气涡轮发动机的风扇通常由连接到燃气涡轮发动机的涡轮区段内的涡轮的轴或线轴(spool)驱动。对于某些燃气涡轮发动机，提供动力齿轮箱，其中线轴跨越所述动力齿轮箱驱动风扇。此类驱动系统可允许涡轮以增大的转速转动，同时仍允许相对高效的风扇转速。然而，本专利技术的专利技术人已发现，在燃气涡轮发动机的操作期间通过监测发动机内的扭矩或马力来监测驱动系统对于风扇的稳健状态(health)可以是有益的。因此，用于监测燃气涡轮发动机内的扭矩的扭矩监测系统将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实施而得知。在本专利技术的一个示范性实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机包括：风扇区段，其包括可随风扇轴旋转的风扇；涡轮机械区段，其包括涡轮和可随所述涡轮旋转的涡轮机轴；以及动力齿轮箱。动力齿轮箱以机械方式连接到风扇轴和涡轮机轴两者，使得风扇轴可通过涡轮机轴跨越动力齿轮箱而旋转。动力齿轮箱包括齿轮。所述燃气涡轮发动机还包括具有齿轮箱传感器和轴传感器的扭矩监测系统。齿轮箱传感器可与动力齿轮箱的齿轮一起操作，且轴传感器可与涡轮机轴或风扇轴中的至少一个一起操作。扭矩监测系统使用齿轮箱传感器和轴传感器来确定齿轮箱的齿轮相对于风扇轴或涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定燃气涡轮发动机内的扭矩。在本专利技术的另一示范性实施例中，提供一种用于燃气涡轮发动机的扭矩监测系统。所述燃气涡轮发动机包括：风扇轴，其可随风扇旋转；涡轮机轴，其可随涡轮旋转；以及动力齿轮箱，其以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者。所述扭矩监测系统包括齿轮箱传感器，所述齿轮箱传感器可在扭矩监测系统安装于燃气涡轮发动机中时与动力齿轮箱的齿轮一起操作。所述扭矩监测系统还包括轴传感器，所述轴传感器可在扭矩监测系统安装于燃气涡轮发动机中时与涡轮机轴或风扇轴中的至少一个一起操作。所述扭矩监测系统在操作期间使用齿轮箱传感器和轴传感器来确定齿轮箱的齿轮相对于风扇轴或涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定燃气涡轮发动机内的扭矩。在本专利技术的示范性方面，提供一种方法，其用于确定由燃气涡轮发动机的涡轮机轴施加于燃气涡轮发动机的动力齿轮箱的扭矩。所述方法包括确定燃气涡轮发动机的动力齿轮箱的齿轮相对于燃气涡轮发动机的涡轮机轴的角位置。所述方法还包括基于所确定的动力齿轮箱的齿轮相对于涡轮机轴的角位置来确定由涡轮机轴施加于动力齿轮箱的扭矩量。技术方案1.一种燃气涡轮发动机，包括：风扇区段，其包括能够随风扇轴旋转的风扇；涡轮机械区段，其包括涡轮和能够随所述涡轮旋转的涡轮机轴；动力齿轮箱，其以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者，使得所述风扇轴能够通过所述涡轮机轴跨越所述动力齿轮箱而旋转，所述动力齿轮箱包括齿轮；以及扭矩监测系统，其包括齿轮箱传感器和轴传感器，所述齿轮箱传感器能够与所述动力齿轮箱的所述齿轮一起操作，所述轴传感器能够与所述涡轮机轴或所述风扇轴中的至少一个一起操作，所述扭矩监测系统使用所述齿轮箱传感器和所述轴传感器来确定所述齿轮箱的所述齿轮相对于所述风扇轴或所述涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定所述燃气涡轮发动机内的扭矩。技术方案2.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中：所述轴传感器能够与所述涡轮机轴一起操作以确定所述涡轮机轴的角位置。技术方案3.根据技术方案2所述的燃气涡轮发动机，其中：所述动力齿轮箱是周转齿轮箱，其中所述齿轮是太阳齿轮，且其中所述齿轮箱传感器能够与所述动力齿轮箱的所述太阳齿轮一起操作以确定所述太阳齿轮的角位置。技术方案4.根据技术方案3所述的燃气涡轮发动机，其中：所述太阳齿轮包括齿，且其中所述齿轮箱传感器能够与所述太阳齿轮的所述齿一起操作。技术方案5.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中：所述涡轮机械区段进一步包括推力轴承，其中所述涡轮机轴以可旋转方式连接到所述推力轴承，且其中所述轴传感器能够在所述推力轴承前部位置处与所述涡轮机轴一起操作。技术方案6.根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中：轴传感器是第一轴传感器，其中所述扭矩监测系统进一步包括第二轴传感器，且其中所述第二轴传感器能够在所述推力轴承后部位置处与所述涡轮机轴一起操作。技术方案7.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中：所述涡轮是低压涡轮，其中所述涡轮机轴是低压轴，且其中所述轴传感器能够与所述低压轴一起操作。技术方案8.根据技术方案7所述的燃气涡轮发动机，其中：所述涡轮机械区段进一步包括能够随所述低压轴旋转的低压压缩机。技术方案9.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中：所述扭矩监测系统进一步包括控制器，其中所述控制器以可操作方式连接到所述齿轮箱传感器和所述轴传感器。技术方案10.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中：所述轴传感器和齿轮箱传感器中的一个或两个被配置为近距传感器。技术方案11.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其中：所述轴传感器和所述齿轮箱传感器各自被配置为近距传感器，且其中所述轴传感器和齿轮箱传感器中的每个包括检测器和触发器。技术方案12.一种用于燃气涡轮发动机的扭矩监测系统，所述燃气涡轮发动机包括能够随风扇轴旋转的风扇、能够随涡轮旋转的涡轮机轴和以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者的动力齿轮箱，所述扭矩监测系统包括：齿轮箱传感器，其能够在所述扭矩监测系统安装于所述燃气涡轮发动机中时与所述动力齿轮箱的齿轮一起操作；以及轴传感器，其能够在所述扭矩监测系统安装于所述燃气涡轮发动机中时与所述涡轮机轴或所述风扇轴中的至少一个一起操作，所述扭矩监测系统在操作期间使用所述齿轮箱传感器和所述轴传感器来确定所述齿轮箱的所述齿轮相对于所述风扇轴或所述涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定所述燃气涡轮发动机内的扭矩。技术方案13.一种用于确定由燃气涡轮发动机的涡轮机轴施加于所述燃气涡轮发动机的动力齿轮箱的扭矩的方法，所述方法包括：确定所述燃气涡轮发动机的所述动力齿轮箱的齿轮相对于所述燃气涡轮发动机的所述涡轮机轴的角位置；以及基于所确定的所述动力齿轮箱的所述齿轮相对于所述涡轮机轴的所述角位置来确定由所述涡轮机轴施加于所述动力齿轮箱的扭矩量。技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其中：确定所述动力齿轮箱的所述齿轮相对于所述涡轮机轴的所述角位置包括：使用齿轮箱传感器来确定所述动力齿轮箱的所述齿轮的位置；以及使用轴传感器来确定所述涡轮机轴的位置。技术方案15.根据技术方案13所述的方法，其中：进一步包括：基于所确定的由所述涡轮机轴施加于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，包括：风扇区段，其包括能够随风扇轴旋转的风扇；涡轮机械区段，其包括涡轮和能够随所述涡轮旋转的涡轮机轴；动力齿轮箱，其以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者，使得所述风扇轴能够通过所述涡轮机轴跨越所述动力齿轮箱而旋转，所述动力齿轮箱包括齿轮；以及扭矩监测系统，其包括齿轮箱传感器和轴传感器，所述齿轮箱传感器能够与所述动力齿轮箱的所述齿轮一起操作，所述轴传感器能够与所述涡轮机轴或所述风扇轴中的至少一个一起操作，所述扭矩监测系统使用所述齿轮箱传感器和所述轴传感器来确定所述齿轮箱的所述齿轮相对于所述风扇轴或所述涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定所述燃气涡轮发动机内的扭矩。

【技术特征摘要】
2016.12.19 US 15/3828171.一种燃气涡轮发动机，包括：风扇区段，其包括能够随风扇轴旋转的风扇；涡轮机械区段，其包括涡轮和能够随所述涡轮旋转的涡轮机轴；动力齿轮箱，其以机械方式连接到所述风扇轴和所述涡轮机轴两者，使得所述风扇轴能够通过所述涡轮机轴跨越所述动力齿轮箱而旋转，所述动力齿轮箱包括齿轮；以及扭矩监测系统，其包括齿轮箱传感器和轴传感器，所述齿轮箱传感器能够与所述动力齿轮箱的所述齿轮一起操作，所述轴传感器能够与所述涡轮机轴或所述风扇轴中的至少一个一起操作，所述扭矩监测系统使用所述齿轮箱传感器和所述轴传感器来确定所述齿轮箱的所述齿轮相对于所述风扇轴或所述涡轮机轴中的至少一个的角位置，从而确定所述燃气涡轮发动机内的扭矩。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于：所述轴传感器能够与所述涡轮机轴一起操作以确定所述涡轮机轴的角位置。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于：所述动力齿轮箱是周转齿轮箱，其中所述齿轮是太阳齿轮，且其中所述齿轮箱传感器能够与所述动力齿轮箱的所述太阳齿轮一起操作以确定所述太阳齿轮的角位置。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：TO莫尼兹，JG罗斯，RH维斯格伯，JD克勒蒙特斯，BW米勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US