CN106643458A - 一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，属于航空发动机试验设计领域。本发明的叶尖间隙测试传感器安装装置为插入式可拆分结构，其结构在单元体状态下即可完成拆装,满足发动机测试拆装要求。是由堵盖、防转筒2、安装座3及调整垫4等主要零件组成。测试传感器通过安装座3固定到内机匣上，安装座3通过螺纹与机匣进行连接，通过固定在堵盖1上的防转筒2余安装座键连接的方式防止安装座松转。本发明拆装方便，显著地降低了电容式涡轮叶尖间隙测试试验周期，保证试验操作方便简单。

Description

一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置

技术领域

本发明属于航空发动机试验设计领域，具体涉及一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置。

背景技术

高压涡轮叶尖间隙是发动机最重要参数之一，对发动机性能保持至关重要，获取发动机工作中的叶尖间隙数据有重要意义。由于涉及零件多、工作载荷复杂，相关的设计、试验工作都存在很大难度。

在叶尖间隙测量技术发展的过程中，主要出现了基于X射线测量、光纤测量、放电探针、电涡流测量、激光三角、电容测量等的测量方式。其中，采用电容式传感器进行的间隙测量是目前比较成熟的一项技术，国外发动机广泛采用，国内发动机受传感器安装装置限制，尚未推广使用。电容式间隙测量技术的精度受测量时介质的介电常数的变化、环境干扰(磁场、电火花)、探头及机匣受热变形、校准误差等多方面因素影响，而传感器安装结构对这些因素产生直接影响。为此，需要设计一种合理、稳定的传感器安装固定结构，保证传感器的测试精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，用于将电容式叶尖间隙测试传感器安装至发动机机匣上，以根据测量时介质的介电常数的变化反映其与叶尖之间的间隙情况，从而为发动机试验时保证试车的安全。

本发明电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，用于将所述传感器安装至发动机机匣上，所述传感器伸入机匣内的接头部分具有一个外径较大的限位凸起，所述电容式叶尖间隙测试传感器安装装置包括堵盖、防转筒、固定座以及调整垫，其中，

堵盖，中间开孔，所述孔尺寸设置成与所述传感器的数据线间隙配合；

防转筒，一端与堵盖共同固定在外机匣上，另一端向外机匣与内机匣之间延伸；

固定座，为空心柱状结构，中间段设置有外螺纹，适配安装在具有内螺纹的内机匣通孔内，向外机匣与内机匣之间延伸的第一端与所述防转筒键连接，且该第一端内径小于中间段内径，防止设置在中间段的传感器接头部分自该第一端滑出，设置在内机匣通孔内的第二端端面接触所述限位凸起的一个面；

调整垫，设置在内机匣通孔内，顶紧所述限位凸起的另一个面。

本发明中，传感器的限位凸起被调整垫与固定座端部所述夹持；或者位于两者之间，由所述调整垫垫高其位置，调节所述调整垫的厚度可以调节传感器伸入内机匣内部的长度，从而调整传感器端部与叶尖的间隙。

本发明中，固定座内筒用于容纳传感器接头的大部分结构以及自传感器接头向外延伸的数据线，数据线继续向外延伸穿过设置在外机匣处的防转筒、设置在外机匣外的堵盖，最后接入控制机构。虑到传感器数据线在试车过程中不能承受导致导数据线变形的附加载荷的安装要求，通过采用在堵盖的传感器数据线引出孔与传感器数据线间采用间隙配合的方式，在发动机试车过程中传感器数据线可以自由伸缩，避免由于机匣的热变形、振动和气流的气动力对传感器数据线产生变形的附加载荷。

本发明中，固定座与防转筒键连接用于防止固定座转动。

优选的是，所述堵盖对开设计，且与所述外机匣螺栓连接。由于堵盖上的通孔尺寸较小，仅能容许数据线穿过，为此，对开设计可以保证将传感器安装至固定座内，

优选的是，所述防转筒与所述外机匣之间设置有密封垫。

优选的是，所述调整垫的厚度至少设置成能够使所述传感器伸入机匣内的一端端面与机匣内流道外端面存在间隙。

优选的是，防转筒与固定座的键连接包括：

所述防转筒端面上沿周向设置有若干防转凸起；

所述固定座端面上沿周向设置有若干豁口；

所述凸起适配插接至所述豁口内。

优选的是，防转筒与固定座的键连接包括：

所述防转筒端面上沿周向设置有若干豁口；

所述固定座端面上沿周向设置有若干防转凸起；

所述凸起适配插接至所述豁口内。

优选的是，防转筒与固定座的键连接包括：

所述防转筒端面上沿周向设置有若干第一凹槽；

所述固定座端面上沿周向设置有若干第二凹槽；

锁紧销，两端分别位于所述第一凹槽与所述第二凹槽内。

本发明具有如下优点：

1)拆装方便

本发明通过采用密封堵盖采用分瓣对开结构，以及防转筒与固定座的键连接，在发动机整机状态下可以对传感器进行拆装、检查或更换。

2)热变形补偿

本发明通过采用在堵盖的传感器数据线引出孔与传感器数据线间采用间隙配合的方式，在发动机试车过程中传感器数据线可以自由伸缩，避免由于机匣的热变形、振动和气流的气动力对传感器数据线产生变形的附加载荷。

3)径向安装间隙可调

本发明通过在传感器与机匣间增加一调整垫，通过改变调整垫的厚度尺寸，以满足测试传感器与机匣的径向安装间隙要求。

附图说明

图1为按照本发明电容式叶尖间隙测试传感器安装装置的一优选实施例的静安装装置结构示意图。

图2为本发明图1所示实施例的堵盖结构示意图。

图3为本发明图1所示实施例的固定座与防转筒连接关系示意图。

图4为本发明图1所示实施例的安装装置与机匣及传感器安装示意图。

其中，1为堵盖，2为防转筒，3为固定座，4为调整垫，5为外机匣，6为内机匣，7为限位凸起，8为锁紧销，9为叶尖，10为密封垫；

11为数据线引出孔，12为通孔；

21为压板，22为防转筒主体；

41为第一筒体，42为第二筒体；

91为接头部分，92为数据线，93为连接端，911为第一段，912为第二段。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提出了一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，用于将所述传感器安装至发动机机匣上，首先参考图4，所述传感器包括伸入机匣内的接头部分91、数据线92以及与上位机连接的连接端93，在接头部分91处具有一个外径较大的限位凸起7，接头部分91被限位凸起7分成两段：具有端部的第一段911以及与数据线92连接的第二段912。

鉴于此，本发明提供的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置包括堵盖1、防转筒2、固定座3以及调整垫4，参考图1，具体为：

堵盖1，中间开数据线引出孔11，数据线引出孔11的尺寸设置成与所述传感器的数据线92间隙配合；

防转筒2，一端与堵盖1共同固定在外机匣上，另一端向外机匣5与内机匣6之间延伸；

固定座3，为空心柱状结构，中间段设置有外螺纹，适配安装在具有内螺纹的内机匣通孔内，向外机匣与内机匣之间延伸的第一端与所述防转筒键连接，且该第一端内径小于中间段内径，防止设置在中间段的传感器接头部分自该第一端滑出，设置在内机匣通孔内的第二端端面接触所述限位凸起的一个面；

调整垫4，设置在内机匣通孔内，顶紧所述限位凸起的另一个面。

堵盖1的结构如图2所示，本发明的叶尖间隙测试传感器安装装置，考虑到传感器数据线在试车过程中不能承受导致数据线变形的附加载荷的安装要求，通过采用在堵盖1的传感器数据线引出孔11与传感器数据线间采用间隙配合的方式，在发动机试车过程中传感器数据线可以自由伸缩，避免由于机匣的热变形、振动和气流的气动力对传感器数据线产生变形的附加载荷。

可以理解的是，本实施例中，所述堵盖对开设计，这是由于堵盖上的通孔尺寸较小，仅能容许数据线穿过，对开设计可以保证将传感器安装至固定座内，具体安装过程是，先将传感器的具有连接端93的一端向上穿过固定座3及防转筒2，之后将对开的堵盖合上，合上时，由间隙配合可知，如图4所示，数据线与堵盖上的通孔间隙为△1。

本实施例中，堵盖1的目的还在于将防转筒2固定至外机匣上，可以理解的是，本发明为防止固定座转动，必然将防转筒2与固定座3固定连接，因此，堵盖在四周设置有若干通孔12，以通过螺栓连接的方式将其与防转筒2、外机匣5一块固定连接。

参考图3，防转筒2包括两部分，位于外机匣5外的能够与堵盖1接合的压板21以及伸向外机匣5与内机匣6之间的防转筒主体22，压板21径向尺寸大于外机匣上的通孔，以保证其具有压接到外机匣匣体上的边缘部分，防转筒主体22的外径适配于外机匣5的通孔内径，备选实施方式中，为保证防转筒主体22与外机匣5之间的密封性，在所述防转筒主体22上套设有密封垫10，可以理解的是，密封垫10还可以设置在压板21与外机匣5之间，参考图4，该密封垫位于压板21向防转筒主体22延伸的拐角处。

再次参考图3，防转筒2与固定座3为键连接，其包括如下三种连接形式：

1)所述防转筒2端面上沿周向设置有若干防转凸起；所述固定座3端面上沿周向设置有若干豁口；所述凸起适配插接至所述豁口内。

2)所述防转筒端面上沿周向设置有若干豁口；所述固定座端面上沿周向设置有若干防转凸起；所述凸起适配插接至所述豁口内。

3)所述防转筒端面上沿周向设置有若干第一凹槽；所述固定座端面上沿周向设置有若干第二凹槽；锁紧销，两端分别位于所述第一凹槽与所述第二凹槽内。本实施例以该连接形式为例进行说明，所述凹槽为广义描述，参考图3，其在周向具有限定转动的侧壁即可，不能理解成限定为仅一个面开口的结构。锁紧销8及凹槽可以是一个也可以是多个。

本实施例中，固定座3为主要容纳传感器接头的结构，参考图3及图4，固定座3包括内径较小的第一筒体41及内径较大的第二筒体42，第二筒体内能够容纳传感器的接头部分91的第二段912，第一筒体41仅能允许数据线92穿过，接头部分91尺寸大于第一筒体41的内径，第一筒体41不允许第二段912穿过。另外需要说明的是，第一筒体41以及固定座3的内径大于传感器的连接端93的外径，故而，本发明安装装置在未接入堵头的情况下，允许传感器的连接端93自安装装置的具有固定座的一端向另一端穿过，如前所述，又因为固定座3的第二筒体42内径小于传感器的限位凸起7的尺寸，所以，仅有传感器的接头部分91的第二段912落入固定座3内。

本实施例中，参考图4，内机匣6的底端开口尺寸也小于限位凸起7的外径，因此，当将带有传感器的固定座3安装至内机匣6上时，由内机匣底端面与固定座3共同夹持限位凸起7，传感器将被固定。

调整垫4设置在限位凸起7余内机匣底端面之间，其作用在于调整传感器接头部分91的第一段911距流道的间隙，如图4所示的间隙△2，调节所述调整垫的厚度可以调节传感器伸入内机匣内部的长度，从而调整传感器端部与叶尖9的间隙。

本发明具有如下优点：

1)拆装方便

本发明通过采用密封堵盖采用分瓣对开结构，以及防转筒与固定座的键连接，在发动机整机状态下可以对传感器进行拆装、检查或更换。

2)热变形补偿

本发明通过采用在堵盖的传感器数据线引出孔与传感器数据线间采用间隙配合的方式，在发动机试车过程中传感器数据线可以自由伸缩，避免由于机匣的热变形、振动和气流的气动力对传感器数据线产生变形的附加载荷。

3)径向安装间隙可调

本发明通过在传感器与机匣间增加一调整垫，通过改变调整垫的厚度尺寸，以满足测试传感器与机匣的径向安装间隙要求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，用于将所述传感器安装至发动机机匣上，所述传感器伸入机匣内的接头部分具有一个外径较大的限位凸起(7)，其特征在于，所述电容式叶尖间隙测试传感器安装装置包括堵盖(1)、防转筒(2)、固定座(3)以及调整垫(4)，其中，

堵盖(1)，中间开孔，所述孔尺寸设置成与所述传感器的数据线间隙配合；

防转筒(2)，一端与堵盖(1)共同固定在外机匣(5)上，另一端向外机匣(5)与内机匣(6)之间延伸；

固定座(3)，为空心柱状结构，中间段设置有外螺纹，适配安装在具有内螺纹的内机匣(6)通孔内，向外机匣(5)与内机匣(6)之间延伸的第一端与所述防转筒(2)键连接，且该第一端内径小于中间段内径，防止设置在中间段的传感器接头部分自该第一端滑出，设置在内机匣(6)通孔内的第二端端面接触所述限位凸起(7)的一个面；

调整垫(4)，设置在内机匣(6)通孔内，顶紧所述限位凸起(7)的另一个面。

2.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，所述堵盖(1)对开设计，且与所述外机匣(5)螺栓连接。

3.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，所述防转筒(2)与所述外机匣(5)之间设置有密封垫。

4.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，所述调整垫(4)的厚度至少设置成能够使所述传感器伸入机匣内的一端端面与机匣内流道外端面存在间隙。

5.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，防转筒(2)与固定座(3)的键连接包括：

所述防转筒(2)端面上沿周向设置有若干防转凸起；

所述固定座(3)端面上沿周向设置有若干豁口；

所述凸起适配插接至所述豁口内。

6.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，防转筒(2)与固定座(3)的键连接包括：

所述防转筒(2)端面上沿周向设置有若干豁口；

所述固定座(3)端面上沿周向设置有若干防转凸起；

所述凸起适配插接至所述豁口内。

7.如权利要求1所述的电容式叶尖间隙测试传感器安装装置，其特征在于，防转筒(2)与固定座(3)的键连接包括：

所述防转筒(2)端面上沿周向设置有若干第一凹槽；

所述固定座(3)端面上沿周向设置有若干第二凹槽；

锁紧销(8)，两端分别位于所述第一凹槽与所述第二凹槽内。