發動機的間隙測量裝置製造方法
2023-05-08 14:32:56
發動機的間隙測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發動機的間隙測量裝置，用於測量發動機的機匣與設於機匣內的葉輪葉尖之間的間隙，包括用於伸入機匣內的傳感器探頭，傳感器探頭經導線連接有用於導出測量信號的輸出單元；傳感器探頭包括：位於外層的殼體、位於內層的電極及設於殼體與電極之間的絕緣層，電極與導線電連接。本實用新型通過將傳感器探頭伸入機匣內，使得傳感器探頭與葉輪葉尖分別構成被測電容的兩個極片，且傳感器探頭經導線連接有用於輸出測量信號的輸出單元，實現了對機匣與葉輪葉尖之間間隙的精確檢測，傳感器探頭採用包括殼體、絕緣層及電極的結構，適用於發動機高溫的工作環境，該間隙測量裝置結構簡單，檢測方便。
【專利說明】發動機的間隙測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及間距測量領域，特別地，涉及一種用於發動機的間隙測量裝置。
【背景技術】
[0002]在現代航空燃氣渦輪發動機中，葉尖間隙對壓氣機與渦輪效率有著很大的影響，因此，需要嚴格控制葉尖間隙，並測量葉尖間隙，使發動機處於最佳運行狀態。由於發動機的複雜結構及惡劣的工作條件，使得對機匣與葉輪葉尖之間的間隙進行測量的葉尖間隙傳感器的結構及工藝具有較高要求，且傳感器的研製具有較大的難度。
[0003]現有的葉尖間隙測量方法包括:1、放電探針葉尖間隙測量，其基於火花放電的原理對葉尖間隙進行測量；2、渦電流葉尖間隙測量，其利用金屬切割磁力線產生磁場變化的方法來測量葉尖間隙；3、超聲波葉尖間隙測量，其利用被傳感器激勵的超聲波通過葉尖間隙空間並在葉尖被反射回來，傳回聲波並被傳感器接收到，再經處理器輸出數據得到激勵信號與接收信號之間的時間間隔，再根據一定關係得到葉尖間隙。
[0004]上述傳感器的結構及原理都較為複雜，由於，電容傳感器以非接觸測量方式、抗幹擾能力強、結構簡單等優點廣泛應用於各行各業，但是在要求耐高溫高壓及高抗幹擾的葉尖間隙測量領域，目前，尚無能滿足相關技術要求的電容傳感器出現。
[0005]且由於發動機結構及體積限制，葉尖間隙電容傳感器體積越小越好，探頭的面積也相應的很小，因此所測量的電容值也是很小的，相對於幾百PF的電纜電容顯得更加微不足道。一般的電容傳感器並不具備將微小電容值從幾百PF的電纜電容中分離出來的能力，也不具備葉尖間隙測量的可耐高溫高壓及嚴格的抗幹擾能力。
實用新型內容
[0006]本實用新型目的在於提供一種發動機的間隙測量裝置，以解決現有的葉尖間隙測量傳感器結構複雜的技術問題。
[0007]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:
[0008]一種發動機的間隙測量裝置，用於測量發動機的機匣與設於機匣內的葉輪葉尖之間的間隙，包括用於伸入機匣內的傳感器探頭，
[0009]傳感器探頭經導線連接有用於導出測量信號的輸出單元；
[0010]傳感器探頭包括:位於外層的殼體、位於內層的電極及設於殼體與電極之間的絕緣層，電極與導線電連接。
[0011 ] 進一步地，殼體和電極採用耐高溫的合金材料製成。
[0012]進一步地，耐高溫的合金材料為鎳基合金、銦基合金、鈮基合金或者鎢基合金。
[0013]進一步地，絕緣層採用陶瓷材料製成。
[0014]進一步地，導線採用三同軸電纜。
[0015]進一步地，輸出單元為三同軸結構插頭。
[0016]進一步地，殼體與絕緣層之間及絕緣層與電極之間粘接連接。[0017]進一步地，輸出單元連接有電容檢測儀。
[0018]進一步地，發動機的機匣為壓氣機機匣。
[0019]本實用新型具有以下有益效果:
[0020]本實用新型發動機的間隙測量裝置，提供了一種適用於發動機的葉尖間隙測量的電容傳感器，通過將傳感器探頭伸入機匣內，使得傳感器探頭與葉輪葉尖分別構成被測電容的兩個極片，且傳感器探頭經導線連接有用於輸出測量信號的輸出單元，實現了對機匣與葉輪葉尖之間間隙的精確檢測，傳感器探頭採用包括殼體、絕緣層及電極的結構，適用於發動機高溫的工作環境，該間隙測量裝置結構簡單，檢測方便。
[0021]除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1是本實用新型優選實施例間隙測量裝置的結構示意圖；以及
[0024]圖2是本實用新型優選實施例測量葉尖間隙的結構示意圖。
[0025]附圖標記說明:
[0026]10、葉輪葉尖；20、傳感器探頭；30、導線；40、輸出單元；
[0027]21、殼體；22、絕緣層；23、電極。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0029]參照圖1及圖2，本實用新型的優選實施例提供了一種發動機的間隙測量裝置，用於測量發動機的機匣與設於機匣內的葉輪葉尖10之間的間隙，包括用於伸入機匣內的傳感器探頭20，傳感器探頭20經導線30連接有用於導出測量信號的輸出單元40。由於發動機的機匣內部高溫的工作條件，要求傳感器探頭20具有良好的耐高溫性和氣密性，本實施例中，傳感器探頭20包括:位於外層的殼體21、位於內層的電極23及設於殼體21與電極23之間的絕緣層22，電極23與導線30電連接。由於傳感器探頭20自內向外包括電極23、絕緣層22及殼體21，絕緣層22用於隔離電極23與殼體21，傳感器探頭20經殼體21安裝在機匣上，電極23伸入機匣內，使得電極23與葉輪葉尖10分別構成被測電容的兩個極片，且傳感器探頭20的電極23經導線30連接有用於輸出測量信號的輸出單元40，從而實現了對機匣與葉輪葉尖之間間隙的精確檢測，且電極23與殼體21之間經絕緣層22保證了密封性，適用於發動機高溫的工作環境，該間隙測量裝置結構簡單，檢測方便。
[0030]為了增強傳感器探頭20的耐高溫性能，優選地，殼體21和電極23採用耐高溫的合金材料製成，本實施例中，耐高溫的合金材料為鎳基合金、銦基合金、鈮基合金、者鎢基合金或者類似的公知的耐高溫合金材料。
[0031]優選地，絕緣層22採用陶瓷材料製成，由於陶瓷亦具有良好的耐高溫性能，本實施例中，絕緣層22採用熔融溫度在氧化矽熔點(1728°C)以上的陶瓷材料製成，以增強傳感器探頭20的整體耐高溫性能。優選地，殼體21與絕緣層22之間及絕緣層22與電極23之間經高溫粘劑粘接固定在一起，以保證電極23與殼體21之間的良好的密封性。
[0032]為了抵消電纜電容對測量信號的影響，優選地，導線30採用三同軸電纜；輸出單元40採用三同軸結構插頭，這樣，本實施例的測量裝置的輸出信號能夠自動補償電纜電容，且三同軸結構增強了傳感器的抗幹擾性能。
[0033]優選地，輸出單元40連接有電容檢測儀，電容檢測儀根據輸出單元40輸出的測量信號得到用於反映機匣與葉輪葉尖之間間隙的測量結果，電容檢測儀採用現有技術中的電容檢測技術，包括振蕩器和解調器，振動器用於將輸出單兀40輸出的葉尖電容信號轉換成振蕩頻率信號，解調器用於將振蕩頻率的變化轉換成電壓信號，對電壓信號進行線性變換，即可得到葉尖間隙的結果。
[0034]本實施例中，發動機的機匣為壓氣機機匣，為了提高葉尖間隙的檢測精度，可在機匣上布置多個本實施例的測量裝置。經測試，本實施例的測量裝置的檢測精度優於土 18um。
[0035]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種發動機的間隙測量裝置，用於測量發動機的機匣與設於所述機匣內的葉輪葉尖(10)之間的間隙，其特徵在於，包括用於伸入所述機匣內的傳感器探頭(20)， 所述傳感器探頭(20)經導線(30)連接有用於導出測量信號的輸出單元(40)； 所述傳感器探頭(20)包括:位於外層的殼體(21)、位於內層的電極(23)及設於所述殼體(21)與所述電極(23)之間的絕緣層(22)，所述電極(23)與所述導線(30)電連接。
2.根據權利要求1所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述殼體(21)和所述電極(23)採用耐高溫的合金材料製成。
3.根據權利要求2所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述耐高溫的合金材料為鎳基合金、銦基合金、銀基合金或者鶴基合金。
4.根據權利要求1所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述絕緣層(22)採用陶瓷材料製成。
5.根據權利要求1所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述導線(30)採用三同軸電纜。
6.根據權利要求1所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述輸出單元(40)為三同軸結構插頭。
7.根據權利要求1所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述殼體(21)與絕緣層(22)之間及所述絕緣層(22)與所述電極(23)之間粘接連接。
8.根據權利要求1至7任一項所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述輸出單元(40)連接有電容檢測儀。
9.根據權利要求8所述的發動機的間隙測量裝置，其特徵在於， 所述發動機的機匣為壓氣機機匣。
【文檔編號】G01B7/14GK203824515SQ201420200569
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】張俊, 孫彬彬, 莫崇芳, 顏梁, 劉毅, 劉亞 申請人:中國航空動力機械研究所