本发明专利技术涉及多传感器间隙探测器。具体而言，本发明专利技术公开了多传感器间隙探测器（１），其具有至少沿纵向且沿横向隔开的第一传感器和第二传感器（２，３），它们可用来测量分别在传感器与纵向地隔开的旋转转子（３０）之间的第一距离和第二距离（Ｄ１，Ｄ２）。传感器可操作，用来测量径向外侧涡轮叶片末端（８２）和围绕着叶片末端（８２）的环形定子护罩（７２）之间的叶片末端间隙。叶片末端（８２）可为啸声末端，且传感器可操作，用来测量传感器和啸声末端空腔内啸声末端壁（１２９）和向外面壁（１３１）的顶端（１３７）之间的距离。探测器可以可操作地连接到控制器（４８），用来将指示第一距离和第二距离（Ｄ１，Ｄ２）的信号发送到控制器（４８），用于控制用于间隙主动控制的气体阀（４４）。可使用两个或更多探测器来确定转子中心线偏移（１２０）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用来测量转子和定子之间末端间隙的间隙探测器，更 具体地，涉及这种探测器和方法，其采用用来测量燃气涡轮发动机中 叶片末端间隙以及用在间隙主动控制系统中的这种探测器。
技术介绍
发动机性能参数，例如推力，耗油率(SFC),以及排气温度(EGT) 余量极大地依赖于涡轮叶片末端和环绕在叶片末端周围的衬垫或护 罩之间的间隙。在防止涡轮叶片末端和衬垫或护罩之间的摩擦时，涡 轮叶片末端和衬垫或护罩之间的间隙应尽可能最小化。这些间隙受转 子和定子部件的不同数量和速度的热的和机械的增长影响。机械的增长是由速度和压力变化时产生的离心力所引起的。典型 地叶片和转子的增长要比定子的增长大得多。定子的热增长通常大于 转子的热增长，并且其出现得更快。叶片的热增长是这三种增长中最 快的。非常理想的情况是，在发动机的整个瞬态和稳态工作期间，在 可行的情况下保持尽可能紧密间隙的同时使这些不同的增长相互匹 配。间隙主动控制(一种用来匹配这些增长的方法)是一种众所周知的 方法，其调节来自发动机风扇和/或压缩机的一股冷的或相对较热的气 体流，并将其喷射在高压和低压涡轮外壳上，从而在稳态，高海拔高 度巡航条件下使外壳相对高压和低压涡轮叶片末端收缩。该气体还可 流向或喷射到叶片末端厨围用来支撑护罩或密封件的其他静态结构 上，如凸缘或伪凸缘。非常理想的情况是，能够精密并精确地测量并监控转动的叶片末端和围绕着它们的护罩之间的间隙。为了使所使用的热控制气体的量 最小化，并防止叶片末端和护罩之间的摩擦，从而改善发动机磨损和 叶片寿命，人们已经研制出采用这些探测器的探测器和方法来测量叶 片末端间隙。已知使用探测器来确定叶片末端间隙，并且希望这些探 测器更精确。
技术实现思路
至少 一 个多传感器间隙探测器具有纵向且横向隔开的第 一 传感器和第二传感器，这些传感器可操作，用来测量分别在传感器和纵向 地与这些传感器隔开的旋转转子之间的第 一距离和笫二距离。该探测 器可用来测量分别在传感器和安装在转子周边的涡轮叶片的径向外 侧叶片末端之间的距离，从而确定叶片末端和围绕该叶片末端的环形 定子护罩之间的间隙。叶片末端可为哺声末端(squealertip)，其具有哺声末端壁，该啸声 末端壁^^人径向向外的面壁(facing wall)径向向外地延伸，并在外围环绕 径向向外的面壁，该嗦声末端壁在其中形成喷声末端空腔。第一传感 器和第二传感器可操作，用来测量分别在传感器和叶片末端的啸声末端壁顶端之间的第一距离和笫二距离。第 一传感器和第二传感器还可 操作，用来测量分别在传感器和径向向外的面壁之间的距离。控制热控制气体的气体阀用来调节叶片末端和定子护罩之间的 间隙，其可操作地连接到控制器上，该控制器调节并打开和关闭该气 体阀。第 一传感器和第二传感器可操作地通过信号处理器连接到控制 器上，该信号处理器用来将指示第一距离的信号发送到该控制器上， 以帮助控制器调节并打开和关闭气体阀。信号处理器使用指示第二距 离的信号来校准发送到控制器的第 一传感器对第 一距离的测量。在角度上隔开的至少第一多传感器间隙探测器和第二多传感器 间隙探测器在每个间隙探测器中包括至少第一传感器和第二传感器。 第一传感器和第二传感器沿纵向且沿横向地隔开，并可操作，用来测量分别在传感器和纵向地与这些传感器隔开的旋转转子之间的第一 距离和第二距离。安装在转子周边的涡轮叶片具有径向外侧叶片末端 以及围绕着这些叶片末端的环形定子护罩。第一传感器和第二传感器 可操作，用来测量传感器和这些径向外侧叶片末端之间的笫 一距离和 第二距离。一种方法包括确定旋转转子和围绕着该转子的定子护罩之间的 间隙，其使用至少一个多传感器间隙探测器，这种探测器具有沿纵向 且沿横向地隔开的至少笫 一传感器和第二传感器，它们用来测量分别 在第 一传感器和第二传感器与旋转转子之间的至少第 一距离和第二 距离。此方法可包括测量传感器与安装在转子周边的涡轮叶片的径向 外侧叶片末端之间的第 一距离和第二距离，以及至少部分地根据该第 一距离和第二距离来确定叶片末端高度的变化。从叶片末端高度的变 化可确定摩擦。该方法的另 一个实施例包括至少部分地根据第 一距离和笫二距 离来调节热控制气体，并在用来控制涡轮叶片末端间隙的间隙主动控 制系统中使用该热控制气体，该涡轮叶片末端间隙为叶片末端和围绕 着涡轮叶片的叶片末端的环形定子护罩之间的间隙。该调节还可基于 所需的叶片末端间隙，且还包括至少部分地基于第 一距离和第二距离 来将测得的末端间隙与所需的叶片末端间隙进行比较。该调节也还可 基于计算所得的瞬态叶片末端间隙，并将测得的末端间隙和/或计算所 得的瞬态叶片末端间隙与所需的叶片末端间隙进行比较。计算所得的瞬态叶片末端间隙可基于第 一组发动机工作参数，且 所需的叶片末端间隙可基于第二组发动机工作参数。第 一组发动机工 作参数可从包括转子和定子时间常数，测得的铁芯转子速度，气流，温度和压力，从节气门移动(throttle movement)后的时间，以及海拔高 度的第一组中选择。第二组发动机工作参数可从包括测得的铁芯转子 速度，环境条件下的总气体温度，以及海拔高度的笫二组中选择。 该方法的又一个实施例基于第 一距离和第二距离确定转子中心线偏移。叶片末端可为哺声末端，其具有哺声末端壁，该嗦声末端壁从径 向向外的面壁径向向外地延伸，并在外围环绕径向向外的面壁，该噫 声末端壁在其中形成哺声末端空腔，而测量包括测量传感器和哺声末 端壁顶端之间的第 一距离和第二距离。在传感器和径向向外的面壁之 间也会测量第 一距离和笫二距离。附图说明本专利技术的前述方面及其它特征在下列描述中联系附图进行了解释，其中图1是飞机燃气涡轮发动机的横截面视图，该发动机带有使用多 传感器叶片末端间隙探测器的间隙主动控制系统。图2是探测器的放大横截面视图，该探测器设置用来测量图1中 所示的高压涡轮装置中涡轮转子叶片末端间隙。图3是图2中所示的涡轮叶片的哺声型涡轮叶片末端的透视图。图4是图2所示的探测器和图3所示的嘯声末端的示意性横截面 视图。图5是图4所示的叶片末端经过传感器时两个传感器电容波形的图示。图6是使用探测器中的两个来确定转子中心线偏移的 一种方法的图解。图7A-7C是说明一个示范性逻辑的流程图，该逻辑用于为间隙主 动控制而使用探测器来确定叶片末端间隙。零部件清单1 多传感器间隙探测器2 第一传感器3 笫二传感器4 外壳8 发动纟几轴线10 飞机燃气涡4仑发动机12 间隙主动控制系统13 风扇部分14 风扇15 风扇旁路管16 增压机或低压压缩机(LPC)17 出口导向叶片18 高压压缩机(HPC)19 气体供应入口20 燃烧部分22 高压涡轮(HPT)24 低压涡轮(LPT)26 高压轴28 低压轴30 转子32 风扇气体供应34 涡轮叶片36 热控制气体37 螺旋桨39 叶片平台40 涡轮叶片末端间隙控制装置 42 气体供应管44 气体阀48 控制器50 分配歧管54 供应管56 气室57管座装置60喷射管64定子装置66外部外壳68向前外壳钩状物70向后外壳钩状物72护罩74向前护罩钩状物76向后护罩钩状物77护罩段80护罩支撑物82叶片末端84向前热控制环86向后热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括： 至少一个多传感器间隙探测器（１）， 在所述间隙探测器（１）中的至少第一传感器和第二传感器（２，３）， 所述第一传感器和第二传感器（２，３）沿纵向且沿横向地隔开，并且 所述第一传感器和第二传感器（２，３）可操作，用来测量分别在所述传感器与同所述传感器沿纵向地隔开的旋转转子（３０）之间的第一距离和第二距离（Ｄ１，Ｄ２）。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：WL赫伦，RJ阿尔伯斯，RJ勒伊斯，S达斯古普塔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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