CN102564464A

CN102564464A - 用于定位传感器的系统和方法

Info

Publication number: CN102564464A
Application number: CN2011103932377A
Authority: CN
Inventors: P·P-L·隋; H·R·戴维斯; T·R·什米吉尔; P·E·科贝克
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: CN102564464B; DE102011055613A1; FR2967808B1; JP2012112949A; US20120125131A1; US8573078B2; JP6012162B2; FR2967808A1

Abstract

本发明涉及一种用于定位传感器的系统和方法。所述系统包括配置成与所述内挡板或外挡板连接的第一卡圈、伸缩式联轴器以及连接到所述伸缩式联轴器的传感器支撑件。所述伸缩式联轴器或所述传感器支撑件中与所述第一卡圈密封连接，且所述第一卡圈、伸缩式联轴器和传感器支撑件于其中界定一个通道。一种用于定位传感器的方法，其包括将第一卡圈连接到所述内挡板或所述外挡板中的至少一个，以及通过所述外挡板插入连接到伸缩式联轴器的传感器支撑件。所述方法进一步包括将所述传感器支撑件或所述伸缩式联轴器连接到所述第一卡圈，以及通过所述传感器支撑件插入所述传感器。

Description

用于定位传感器的系统和方法

技术领域

本发明大体上涉及一种用于定位传感器的系统和方法。确切地说，本发明的各实施例可提供一种用于定位穿过多个挡板的传感器的系统和方法，其中的挡板可相对于彼此移动。

背景技术

压缩机、涡轮机、其他形式的工业设备常常产生高温和/或高压流体，并利用该流体。例如，典型的燃气涡轮机包括位于前部的压缩机、径向设置于中部的一个或多个燃烧室和位于尾部的涡轮机。环境空气进入压缩机后，压缩机中的旋转叶片和固定叶片逐渐向工作流体(空气)传递动能，以增加工作流体的压力并使工作流体呈高能状态。压缩的工作流体流到一个或多个燃烧室中，所述燃烧室将燃料与压缩的工作流体混合，并燃烧所得的混合物，以产生高温高压的燃烧气体。燃烧气体排出燃烧室并沿着热气通道流过涡轮机。一个或多个壳体通常环绕涡轮机，以通过固定喷嘴和旋转叶片的交替级容纳并引导燃烧气体。旋转叶片可附接到转子，这样，流经涡轮机级的燃烧气体膨胀会使叶片旋转做功，因此使转子旋转做功。

在测试、维护和运作期间，经常需要监视或测量工业设备内部的条件或组件。例如，光探针可用来监视压缩机中的旋转叶片或风轮机中的旋转叶片的振动、间隙、振荡或其他参数。类似地，可插入温度传感器、压力传感器或其他仪器监视压缩机中的工作流体或涡轮机中的热气通道的温度、压力和其他内部参数。在这两种情况下，特定仪器通常必须位于一个精确位置，使所述仪器能尽量接近被监视的组件而不会接触、摩擦或以其他方式干扰旋转组件。

在很多情况下，所述仪器必须穿过内壳和/或外壳的开口才能到达被监视的组件。由于内壳和/或外壳可能以不同的速率膨胀且膨胀量不同，因此壳体上开口的大小必须大于仪器，这样壳体在径向和/或轴向上膨胀才不会导致壳体干扰仪器的位置。具体而言，当壳体扩展或收缩时，壳体与仪器接触可能会改变仪器的位置，从而影响仪器的精度且/或使仪器与旋转组件接触。然而，增加开口的大小以适应壳体的扩展或收缩会使开口与仪器之间产生额外的空间。开口与仪器之间的额外空间会使过量的工作流体或燃烧气体渗过内壳，从而使内壳外部的组件过热和/或破坏所述组件。因此，一种使仪器通过一个或多个壳体精确设置而不会造成过量的流体或气体渗透壳体的系统和方法将很有用。

发明内容

以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

本发明的一个实施例为一种用于定位通过内挡板和外挡板的传感器的系统。所述系统包括配置成与内挡板或外挡板中的至少一个连接的第一卡圈、伸缩式联轴器以及连接到所述伸缩式联轴器的传感器支撑件。伸缩式联轴器或传感器支撑件中的至少一个与第一卡圈密封连接，且所述第一卡圈、伸缩式联轴器和传感器支撑件于其中界定一个通道。

所述伸缩式联轴器或所述传感器支撑件中的至少一个固定地连接到所述第一卡图。所述伸缩式联轴器包括一个伸缩式配件。所述系统，进一步包括有效地连接到所述第一卡圈，以偏置所述第一卡圈使之远离所述传感器支撑件的偏置部件。所述第一卡圈配置成与所述内挡板连接，且所述系统进一步包括配置成与所述外挡板连接的第二卡圈。所述传感器支撑件固定地连接到所述第二卡圈。所述系统进一步包括一个在所述传感器支撑件与所述传感器之间的带螺纹的连接件。

本发明的一个替代性实施例为一种用于定位通过内挡板和外挡板的传感器的系统，所述系统包括配置成与内挡板或外挡板中的至少一个连接的第一卡圈。传感器支撑件连接到第一卡圈，且所述第一卡圈和传感器支撑件于其中界定一个通道。所述系统进一步包括在传感器支撑件与第一卡圈之间移动的构件。

所述传感器支撑件固定地连接到所述第一卡圈。所述系统进一步包括连接到所述传感器支撑件的伸缩式联轴器。所述第一卡圈配置成与所述内挡板连接，且进一步包括配置成与所述外挡板连接的第二卡圈。所述传感器支撑件固定地连接到所述第二卡圈。所述系统进一步包括一个在所述传感器支撑件与所述传感器之间的带螺纹的连接件，和一个有效地连接到所述第一卡圈，以偏置所述第一卡圈使之远离所述传感器支撑件的偏置部件。

本发明还包括一种用于定位通过内挡板和外挡板的传感器的方法。所述方法包括将第一卡圈连接到内挡板或外挡板中的至少一个，以及通过外挡板插入连接到伸缩式联轴器的传感器支撑件。所述方法进一步包括将传感器支撑件或伸缩式联轴器中的至少一个连接到第一卡图，以及通过所述传感器支撑件插入传感器。

所述方法进一步包括偏置所述第一卡圈，使之远离所述传感器支撑件；将所述第一卡圈连接到所述内挡板，以及将第二卡圈连接到第二个挡板；将所述传感器拧到所述传感器支撑件中；和将所述传感器支撑件固定地连接到第二卡圈。

所属领域的一般技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。

附图说明

本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域一般技术人员，完整且可实现地详细披露了本发明，包括其最佳实施例，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的系统的透视图；

图2为图1所示系统的侧视截面示意图；

图3为图1所示系统的顶部平面示意图；以及；

图4为根据本发明的一个替代实施例的系统的透视图。

具体实施方式

现在将详细阐述本发明的各实施例，附图中将图示本发明实施例的一个或多个实例。具体实施方式中使用数字和字母标识来指代附图中的特征。附图和说明中类似或相同的标识用于指代本发明的类似或相同的部分。

各个实例用以解释本发明，而非限定本发明。事实上，所属领域的一般技术人员可轻易在不脱离本发明的范围或精神的情况下，对本发明作各种修改和变化。例如，作为一个实施例一部分的特点可用于其他实施例中，从而得到另一个实施例。因此，本发明应涵盖所有基于所附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。

本发明的多种实施例提供一种用于定位通过机器的内挡板14和外挡板16的传感器12的系统10和方法。尽管可在具有内壳和外壳的压缩机或涡轮机的背景下描述本发明的各实施例，但所属领域的一般技术人员将了解本发明的各实施例实际上可适合用于任何机器，且本发明不限于除了权利要求书中所述机器之外的任何特定机器。

图1所示为根据本发明的一个实施例的系统10的透视图；图2所示为所述系统的侧视截面示意图，且图3图示所述系统的顶部平面示意图。如图所示，系统10包括第一卡圈18、第二卡圈20、传感器支撑件22以及在传感器支撑件22与卡圈18、20中的一个或两个之间移动的构件24。卡圈18、20、传感器支撑件22以及在传感器支撑件22与卡圈18、20之间移动的构件24通常界定一个通道，传感器12可通过所述通道插入。这样，传感器支撑件22可将传感器12固定在适当位置，且传感器支撑件22和/或在传感器支撑件22与卡圈18、20之间移动的构件24可与一个或两个卡圈18、20密封连接，从而减少渗过内挡板14的流体和/或防止流体渗过内挡板14。

第一卡圈18和第二卡圈20通常配置成与内挡板14和外挡板16连接或连接到所述挡板。卡圈18、20可包括金属板或适合于预期环境的其他材料，所述材料可用胶水、铆钉、螺栓、螺钉、焊接或其他方式与相应挡板14、16连接或连接到相应挡板。根据本说明的惯例且为了本发明的清晰，卡圈18、20通常指代第一卡圈18和第二卡圈20。然而，所属领域的一般技术人员将了解，任一卡圈可与内挡板14连接或附接到所述内挡板，而另一卡圈与外挡板16连接或附接到所述外挡板。例如，第一卡圈18可与内挡板14连接或附接到所述内挡板，且第二卡圈20与外挡板16连接或附接到所述外挡板。或者，第一卡圈18可与外挡板16连接或附接到所述外挡板，且第二卡圈20与内挡板14连接或附接到所述内挡板。这样，单个卡圈18、20或卡圈18、20两个可为传感器支撑件22和/或在传感器支撑件22与卡圈18、20之间移动的构件24提供附接点。

传感器支撑件22通常包括空心管，传感器12可通过所述空心管插入。尽管在图1到图3中图示为圆柱形管，但传感器支撑件22的特定形状或几何形状并非限定本发明，除非在权利要求书中具体叙述。依据特定实施例，传感器支撑件22通常通过卡圈18、20中的一个或两个延伸。例如，如图1到图3所示，传感器支撑件22通过第二卡圈20延伸，所述第二卡圈20又与外挡板16连接。传感器支撑件22可用压配合、胶水、铆钉、焊接或其他方式固定地连接到相关卡圈20，以使传感器支撑件22与相关卡圈20密封连接，同时也为传感器12提供稳定且可靠的平台。传感器支撑件22可进一步包括配合的法兰28和/或用于将传感器12固定在适当位置的安装螺栓30。或个(此外)，如图2所示，传感器支撑件22与传感器12之间带螺纹的连接件26可用来将传感器12固定在适当位置。这样，带螺纹的连接件26、配合的法兰28和/或安装螺栓30可使传感器12如所设计的那样精确定位。

可在传感器支撑件22与卡圈18、20中的一个或两个之间移动的构件24可连接到传感器支撑件22以吸收或允许传感器支撑件22与卡圈18、20中的一个或两个之间发生径向和/或轴向的移动。构件24可包括薄膜、波纹管、活塞、铰接的连杆机构、或其它本领域一般技术人员已知的结构，以允许在这两个元件之间的相对运动。例如，如图1到图3所示，所述构件可包括由(例如)卷曲或折叠的金属片或能够承受预期环境的其他合适的材料制成的伸缩式联轴器32，而且所述联轴器要足够灵活地以径向和/或轴向延展和收缩。伸缩式联轴器32可与第一卡圈18密封连接，所述第一卡圈18又与内挡板14连接。在各特定实施例中，伸缩式联轴器32可用压配合、胶水、螺栓、铆钉、焊接或其他方式固定地连接到相关卡圈18。

因此，图1到图3描述和图示的系统10可用于定位通过内挡板14和外挡板16的传感器12。例如，所述传感器可包括位于涡轮机中的旋转叶片的后缘附近的光探针34。第一卡圈18和第二卡圈20可分别与内挡板14和外挡板16连接、分别用螺栓固定或连接到内挡板14和外挡板16。传感器支撑件22可连接到伸缩式轴联器32和/或第二卡圈20，所述伸缩式轴联器32可与第一卡圈18密封连接。传感器12上的光探针34因此可如所设计的那样通过传感器支撑件22、伸缩式轴联器32以及第一卡圈18和第二卡圈20插入，且由带螺纹的连接件26、配合的法兰28和/或安装螺栓30定位。随着涡轮机运作且内挡板14轴向和/或径向膨胀或收缩，伸缩式轴联器32可吸收或允许内卡圈18与传感器支撑件22之间发生轴向和/或径向的移动，这样传感器12的位置保持不变，且因此光探针34的位置不变。此外，伸缩式轴联器32与第一卡圈18之间的密封连接会降低或防止任何燃烧气体通过内挡板14溢出、并加热内挡板14与外挡板16之间的空间。

图4为根据本发明的一个替代实施例的系统40的透视图。系统40又包括第一卡圈42和第二卡圈44、传感器支撑件46以及伸缩式联轴器48，如先前相对于图1到图3中所示实施例所述。然而，在此特定实施例中，伸缩式联轴器48包括与第一卡圈42密封连接的伸缩式配件。此外，一个或多个偏置部件50可有效地连接到第一卡圈42，以偏置第一卡圈42，使之远离传感器支撑件46。所述偏置部件可包括所属领域的一般技术人员已知的、用于相对于一个组件移动另一组件的弹簧、推杆、活塞、螺线管或其他机械或机电装置。这样，所述伸缩式配件吸收或允许内挡板14轴向和/或径向的移动，因此传感器12的位置保持不变。此外，偏置部件50确保第一卡圈42与内挡板14保持连接，以降低或防止任何流体通过内挡板14溢出、并加热内挡板14与外挡板16之间的空间。

先前图1到图4描述和图示的各实施例也可提供一种用于定位通过内挡板14和外挡板16的传感器12的方法。所述方法通常包括将第一卡圈18连接到内挡板14或外挡板16中的至少一个，以及通过外挡板16插入连接到伸缩式联轴器32的传感器支撑件22。所述方法可进一步包括将传感器支撑件22或伸缩式联轴器32中的至少一个连接到第一卡圈18，以及通过传感器支撑件22插入传感器12。在各特定实施例中，所述方法可进一步包括偏置第一卡圈18，使之远离传感器支撑件22，和/或将第一卡圈18连接到内挡板14且将第二卡圈20连接到第二挡板16。或者(此外)，所述方法可进一步包括将传感器支撑件22拧到或固定地连接到第二卡圈20中。

该说明书使用了各种实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims

1.一种用于定位通过内挡板和外挡板的传感器的系统，其包括：

一个配置成与所述内挡板或所述外挡板中的至少一个连接的第一卡圈；

一个伸缩式联轴器；

一个连接到所述伸缩式联轴器的传感器支撑件；其中，所述伸缩式联轴器或所述传感器支撑件中的至少一个与所述第一卡圈密封连接；所述第一卡圈、所述伸缩式联轴器和所述传感器支撑件于其中界定一个通道。.

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述伸缩式联轴器或所述传感器支撑件中的至少一个固定地连接到所述第一卡圈。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述伸缩式联轴器包括一个伸缩式配件。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括有效地连接到所述第一卡圈，以偏置所述第一卡圈使之远离所述传感器支撑件的偏置部件。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一卡圈配置成与所述内挡板连接，且所述系统进一步包括配置成与所述外挡板连接的第二卡圈。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述传感器支撑件固定地连接到所述第二卡圈。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括一个在所述传感器支撑件与所述传感器之间的带螺纹的连接件。

8.一种用于定位通过内挡板和外挡板的传感器的方法，其包括：

将第一卡圈连接到所述内挡板或所述外挡板中的至少一个；

通过所述外挡板插入链接到伸缩式联轴器的传感器支撑件；

将所述传感器支撑件或所述伸缩式联轴器中的至少一个连接到所述第一卡圈；以及

通过所述传感器支撑件插入所述传感器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括偏置所述第一卡圈，使之远离所述传感器支撑件。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述第一卡圈连接到所述内挡板，以及将第二卡圈连接到第二个挡板。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述传感器拧到所述传感器支撑件中。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述传感器支撑件固定地连接到第二卡圈。