一种用于测量涡轮发动机的移动和静止部件之间的间隔的系统。该系统包括涡轮发动机，该涡轮发动机具有芯，芯具有以轴向流动布置的压缩机，燃烧器和涡轮区段，其中至少一个旋转叶片安装到压缩机和涡轮区段中的轴上，并且静止壳体围绕至少一个叶片。至少一个表面声波传感器安装在至少一个叶片或壳体中的一个上并产生电磁信号。与表面声波传感器通信的天线用于接收电磁信号；并且计算机系统被构造成从天线接收电磁信号并将电磁信号转换为间隙值。
System and method of measuring blade clearance in turbo engine
【技术实现步骤摘要】
测量涡轮发动机中的叶片间隙的系统和方法
本说明书涉及一种用于测量涡轮发动机中的间隙(尤其是发动机的叶片和壳体之间的间隙)的系统/方法。
技术介绍
涡轮发动机，特别是燃气涡轮发动机，是从通过发动机的燃烧气体流中提取能量到多个旋转涡轮叶片上的旋转发动机。需要实时测量涡轮发动机的物理方面，例如涡轮发动机叶片的尖端与其周围壳体之间的叶片间隙。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种用于测量涡轮发动机的移动和静止部件之间的间隔的系统。该系统包括涡轮发动机，该涡轮发动机具有芯，该芯具有以轴向流动布置的压缩机，燃烧器和涡轮区段，其中至少一个旋转叶片安装到压缩机和涡轮区段中的轴上，并且静止壳体围绕至少一个叶片。至少一个表面声波传感器安装在至少一个叶片或壳体中的一个上并产生电磁信号。与表面声波传感器通信的天线用于接收电磁信号；并且计算机系统被构造成从天线接收电磁信号并将电磁信号转换为间隙值。在另一方面，本公开涉及一种测量涡轮发动机的移动部件和静止壳体之间的间隙的方法。该方法包括将至少一个表面声波传感器附接到移动部件或静止壳体中的一个，使部件旋转，在表面声波传感器处测量信号；将来自表面声波传感器的信号发送到与计算机系统通信的接收器；在计算机系统处接收信号；以及将信号转换成表示移动部件和静止壳体之间的间隙的间隙值。附图说明在附图中：图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。图2a和2b分别是包括无线延迟SAW传感器和无线谐振器SAW传感器的表面声波(SAW)传感器的示意图。图3是应用于图1的涡轮发动机的叶片的SAW传感器的示例性实施例的图示。图4是利用SAW传感器测量图3的叶片的间隔或间隙的系统。具体实施方式本文描述的本公开的方面涉及使用能够测量涡轮发动机的压缩机或涡轮区段中的叶片与涡轮发动机壳体之间的间隙的自驱动间隙测量系统。当叶片和壳体之间的间隔变窄或变宽时，系统可以通过测量压力的变化来测量间隙。该差压信号可以转换成电子波，然后可以由计算机系统处理以获得间隙值形式的数据或值。出于说明的目的，将关于用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮描述本公开。然而，应该理解的是，本文描述的本公开的方面不限于此并且可以在包括压缩机的发动机内以及在非飞行器应用(诸如其他移动应用和非移动工业，商业和住宅应用)中具有普遍适用性。如本文所用，术语“前”或“上游”是指在朝向发动机入口的方向上移动，或者部件与另一个部件相比相对更靠近发动机入口。与“前”或“上游”结合使用的术语“后”或“下游”是指朝向发动机后部或出口的方向，或与另一个部件相比相对更靠近发动机出口。另外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线和外部发动机圆周之间延伸的尺寸。此外，如这里所使用的，术语“组”或一“组”元件可以是任何数量的元件，包括仅一个元件。所有方向参考(例如，径向，轴向，近侧，远侧，上，下，向上，向下，左，右，侧向，前，后，顶部，底部，上方，下方，竖直，水平，顺时针，逆时针，上游，下游，向前，向后等)仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于本文所描述的本公开的方面的位置，取向或用途。连接参考(例如，附接，联接，连接和连结)将被广义地解释，并且除非另有指示，否则可包括元件的集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接参考不必推断两个元件直接连接并且处于彼此固定关系。示例性附图仅用于说明的目的，并且附图中反映的尺寸，位置，顺序和相对大小可以变化。参考图1，发动机10具有大致纵向延伸的轴线或中心线12，其从前部14延伸至后部16。发动机10以下游串行流动关系包括：风扇区段18，其包括风扇20；压缩机区段22，其包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26；燃烧区段28，其包括燃烧器30；涡轮区段32，其包括HP涡轮34，LP涡轮36；和排气区段38。风扇区段18包括围绕风扇20的风扇壳体40。风扇20包括绕中心线12径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26，燃烧器30和HP涡轮34形成发动机10的芯44，其产生燃烧气体。芯44由芯壳体46围绕，芯壳体46可与风扇壳体40联接。绕发动机10的中心线12同轴布置的HP轴或线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。在较大直径的环形HP线轴48内绕发动机10的中心线12同轴设置的LP轴或线轴50将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇20。线轴48,50可绕发动机中心线旋转并联接到多个可旋转元件，多个可旋转元件可共同限定转子51。LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52,54，其中一组压缩机叶片56,58相对于相应的一组静态压缩机轮叶60,62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压通过该级的流体流。在单个压缩机级52,54中，多个压缩机叶片56,58可以设置成环，并且可以相对于中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态压缩机轮叶60,62定位在旋转叶片56,58的上游并与旋转叶片56,58相邻。应注意，图1中所示的叶片，轮叶和压缩机级的数量仅被选择用于说明目的，并且其他数量是可能的。用于压缩机级的叶片56,58安装到盘61，盘61安装到HP和LP线轴48,50中的相应一个，其中每个级具有其自己的盘61。用于压缩机级的轮叶60,62以周向布置安装到芯壳体46。HP涡轮34和LP涡轮36分别包括多个涡轮级64,66，其中一组涡轮叶片68,70相对于相应的一组静态涡轮轮叶72,74(也称为喷嘴)旋转，以从通过该级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64,66中，多个涡轮叶片68,70可以设置成环，并且可以相对于中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态涡轮轮叶72,74定位在旋转叶片68,70的上游并与旋转叶片68,70相邻。应注意，图1中所示的叶片，轮叶和涡轮级的数量仅被选择用于说明目的，并且其他数量也是可能的。用于涡轮级的叶片68,70可以安装到盘71，盘71安装到HP和LP线轴48,50中的相应一个，其中每个级具有专用盘71。用于压缩机级的轮叶72,74可以以周向布置安装到芯壳体46。与转子部分互补，发动机10的静止部分(例如压缩机区段22和涡轮区段32中的静态轮叶60,62,72,74)也单独地或共同地称为定子63。这样，定子63可以指整个发动机10中的非旋转元件的组合。在操作中，离开风扇区段18的气流分开，使得一部分气流被引导到LP压缩机24中，然后LP压缩机24将加压空气76供应到HP压缩机26，HP压缩机26进一步加压空气。来自HP压缩机26的加压空气76与燃烧器30中的燃料混合，在燃烧器30中燃料燃烧，从而产生燃烧气体。HP涡轮34从这些气体中提取一些功，其驱动HP压缩机26。HP涡轮机34将燃烧气体排放到LP涡轮36中，LP涡轮36提取额外的功以驱动LP压缩机24，并且排气最终经由排气区段38从发动机10排出。LP涡轮36的驱动对LP线轴50进行驱动，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量涡轮发动机的移动和静止部件之间的间隔的系统，其特征在于，包括：/n涡轮发动机，所述涡轮发动机具有芯，所述芯具有以轴向流动布置的压缩机、燃烧器和涡轮区段，其中至少一个旋转叶片安装到所述压缩机和所述涡轮区段中的转子，并且静止壳体包围所述至少一个叶片；/n至少一个表面声波传感器，所述至少一个表面声波传感器安装在所述至少一个叶片或壳体中的一个上，并产生电磁信号；/n天线，所述天线与所述表面声波传感器通信，用于接收所述电磁信号；和/n计算机系统，所述计算机系统被构造成从所述天线接收所述电磁信号，并且将所述电磁信号转换为间隙值。/n
【技术特征摘要】
20180703 US 16/026,6171.一种用于测量涡轮发动机的移动和静止部件之间的间隔的系统，其特征在于，包括：
涡轮发动机，所述涡轮发动机具有芯，所述芯具有以轴向流动布置的压缩机、燃烧器和涡轮区段，其中至少一个旋转叶片安装到所述压缩机和所述涡轮区段中的转子，并且静止壳体包围所述至少一个叶片；
至少一个表面声波传感器，所述至少一个表面声波传感器安装在所述至少一个叶片或壳体中的一个上，并产生电磁信号；
天线，所述天线与所述表面声波传感器通信，用于接收所述电磁信号；和
计算机系统，所述计算机系统被构造成从所述天线接收所述电磁信号，并且将所述电磁信号转换为间隙值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述表面声波传感器具有压电基片，所述压电基片由硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、铌酸锂(LiNbO3)、磷酸铝(AlPO4)、四硼酸锂(Li2B4O7)和磷酸镓(GaPO4)中的一种组成。
3.根据权利要求1所述的系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：塞·文卡塔·卡蒂克·沙里佩拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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