CN203824515U - 发动机的间隙测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发动机的间隙测量装置，用于测量发动机的机匣与设于机匣内的叶轮叶尖之间的间隙，包括用于伸入机匣内的传感器探头，传感器探头经导线连接有用于导出测量信号的输出单元；传感器探头包括：位于外层的壳体、位于内层的电极及设于壳体与电极之间的绝缘层，电极与导线电连接。本实用新型通过将传感器探头伸入机匣内，使得传感器探头与叶轮叶尖分别构成被测电容的两个极片，且传感器探头经导线连接有用于输出测量信号的输出单元，实现了对机匣与叶轮叶尖之间间隙的精确检测，传感器探头采用包括壳体、绝缘层及电极的结构，适用于发动机高温的工作环境，该间隙测量装置结构简单，检测方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及间距测量领域，特别地，涉及一种用于发动机的间隙测量装置。
背景技术
在现代航空燃气涡轮发动机中，叶尖间隙对压气机与涡轮效率有着很大的影响，因此，需要严格控制叶尖间隙，并测量叶尖间隙，使发动机处于最佳运行状态。由于发动机的复杂结构及恶劣的工作条件，使得对机匣与叶轮叶尖之间的间隙进行测量的叶尖间隙传感器的结构及工艺具有较高要求，且传感器的研制具有较大的难度。
现有的叶尖间隙测量方法包括：1、放电探针叶尖间隙测量，其基于火花放电的原理对叶尖间隙进行测量；2、涡电流叶尖间隙测量，其利用金属切割磁力线产生磁场变化的方法来测量叶尖间隙；3、超声波叶尖间隙测量，其利用被传感器激励的超声波通过叶尖间隙空间并在叶尖被反射回来，传回声波并被传感器接收到，再经处理器输出数据得到激励信号与接收信号之间的时间间隔，再根据一定关系得到叶尖间隙。
上述传感器的结构及原理都较为复杂，由于，电容传感器以非接触测量方式、抗干扰能力强、结构简单等优点广泛应用于各行各业，但是在要求耐高温高压及高抗干扰的叶尖间隙测量领域，目前，尚无能满足相关技术要求的电容传感器出现。
且由于发动机结构及体积限制，叶尖间隙电容传感器体积越小越好，探头的面积也相应的很小，因此所测量的电容值也是很小的，相对于几百pF的电缆电容显得更加微不足道。一般的电容传感器并不具备将微小电容值从几百pF的电缆电容中分离出来的能力，也不具备叶尖间隙测量的可耐高温高压及严格的抗干扰能力。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种发动机的间隙测量装置，以解决现有的叶尖间隙测量传感器结构复杂的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种发动机的间隙测量装置，用于测量发动机的机匣与设于机匣内的叶轮叶尖之间的间隙，包括用于伸入机匣内的传感器探头，
传感器探头经导线连接有用于导出测量信号的输出单元；
传感器探头包括：位于外层的壳体、位于内层的电极及设于壳体与电极之间的绝缘层，电极与导线电连接。
进一步地，壳体和电极采用耐高温的合金材料制成。
进一步地，耐高温的合金材料为镍基合金、铟基合金、铌基合金或者钨基合金。
进一步地，绝缘层采用陶瓷材料制成。
进一步地，导线采用三同轴电缆。
进一步地，输出单元为三同轴结构插头。
进一步地，壳体与绝缘层之间及绝缘层与电极之间粘接连接。
进一步地，输出单元连接有电容检测仪。
进一步地，发动机的机匣为压气机机匣。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型发动机的间隙测量装置，提供了一种适用于发动机的叶尖间隙测量的电容传感器，通过将传感器探头伸入机匣内，使得传感器探头与叶轮叶尖分别构成被测电容的两个极片，且传感器探头经导线连接有用于输出测量信号的输出单元，实现了对机匣与叶轮叶尖之间间隙的精确检测，传感器探头采用包括壳体、绝缘层及电极的结构，适用于发动机高温的工作环境，该间隙测量装置结构简单，检测方便。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型优选实施例间隙测量装置的结构示意图；以及
图2是本实用新型优选实施例测量叶尖间隙的结构示意图。
附图标记说明：
10、叶轮叶尖；20、传感器探头；30、导线；40、输出单元；
21、壳体；22、绝缘层；23、电极。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1及图2，本实用新型的优选实施例提供了一种发动机的间隙测量装置，用于测量发动机的机匣与设于机匣内的叶轮叶尖10之间的间隙，包括用于伸入机匣内的传感器探头20，传感器探头20经导线30连接有用于导出测量信号的输出单元40。由于发动机的机匣内部高温的工作条件，要求传感器探头20具有良好的耐高温性和气密性，本实施例中，传感器探头20包括：位于外层的壳体21、位于内层的电极23及设于壳体21与电极23之间的绝缘层22，电极23与导线30电连接。由于传感器探头20自内向外包括电极23、绝缘层22及壳体21，绝缘层22用于隔离电极23与壳体21，传感器探头20经壳体21安装在机匣上，电极23伸入机匣内，使得电极23与叶轮叶尖10分别构成被测电容的两个极片，且传感器探头20的电极23经导线30连接有用于输出测量信号的输出单元40，从而实现了对机匣与叶轮叶尖之间间隙的精确检测，且电极23与壳体21之间经绝缘层22保证了密封性，适用于发动机高温的工作环境，该间隙测量装置结构简单，检测方便。
为了增强传感器探头20的耐高温性能，优选地，壳体21和电极23采用耐高温的合金材料制成，本实施例中，耐高温的合金材料为镍基合金、铟基合金、铌基合金、者钨基合金或者类似的公知的耐高温合金材料。
优选地，绝缘层22采用陶瓷材料制成，由于陶瓷亦具有良好的耐高温性能，本实施例中，绝缘层22采用熔融温度在氧化硅熔点(1728℃)以上的陶瓷材料制成，以增强传感器探头20的整体耐高温性能。优选地，壳体21与绝缘层22之间及绝缘层22与电极23之间经高温粘剂粘接固定在一起，以保证电极23与壳体21之间的良好的密封性。
为了抵消电缆电容对测量信号的影响，优选地，导线30采用三同轴电缆；输出单元40采用三同轴结构插头，这样，本实施例的测量装置的输出信号能够自动补偿电缆电容，且三同轴结构增强了传感器的抗干扰性能。
优选地，输出单元40连接有电容检测仪，电容检测仪根据输出单元40输出的测量信号得到用于反映机匣与叶轮叶尖之间间隙的测量结果，电容检测仪采用现有技术中的电容检测技术，包括振荡器和解调器，振动器用于将输出单元40输出的叶尖电容信号转换成振荡频率信号，解调器用于将振荡频率的变化转换成电压信号，对电压信号进行线性变换，即可得到叶尖间隙的结果。
本实施例中，发动机的机匣为压气机机匣，为了提高叶尖间隙的检测精度，可在机匣上布置多个本实施例的测量装置。经测试，本实施例的测量装置的检测精度优于±18um。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种发动机的间隙测量装置，用于测量发动机的机匣与设于所述机匣内的叶轮叶尖(10)之间的间隙，其特征在于，包括用于伸入所述机匣内的传感器探头(20)，
所述传感器探头(20)经导线(30)连接有用于导出测量信号的输出单元(40)；
所述传感器探头(20)包括：位于外层的壳体(21)、位于内层的电极(23)及设于所述壳体(21)与所述电极(23)之间的绝缘层(22)，所述电极(23)与所述导线(30)电连接。
2.根据权利要求1所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述壳体(21)和所述电极(23)采用耐高温的合金材料制成。
3.根据权利要求2所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述耐高温的合金材料为镍基合金、铟基合金、铌基合金或者钨基合金。
4.根据权利要求1所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述绝缘层(22)采用陶瓷材料制成。
5.根据权利要求1所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述导线(30)采用三同轴电缆。
6.根据权利要求1所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述输出单元(40)为三同轴结构插头。
7.根据权利要求1所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述壳体(21)与绝缘层(22)之间及所述绝缘层(22)与所述电极(23)之间粘接连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述输出单元(40)连接有电容检测仪。
9.根据权利要求8所述的发动机的间隙测量装置，其特征在于，
所述发动机的机匣为压气机机匣。
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