DE102013103520B4

DE102013103520B4 - Faseroptische Flammensensorvorrichtung für eine Brennkammer

Info

Publication number: DE102013103520B4
Application number: DE102013103520.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Charles Spalding; Frederick Louis Glesius; Leo Raymond Lombardo; Jiyuan Liu; Jeffrey Louis Johanning; Fred Yu-Feng Chou; Donald Albert Schneider
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: US20130273483A1; CN103376160A; DE102013103520A1; US9863813B2; CN103376160B

Abstract

Flammensensorvorrichtung, die aufweist:einen Sensor (80) zur Bestimmung spezifischer Eigenschaften einer Flamme (8) innerhalb einer Brennkammer (10), wobei der Sensor (80) eine Siliziumcarbid-Photodiode (100) enthält, wobei der Sensor (80) in einer Entfernung von der Brennkammer (10) beabstandet ist; undeine Glasfaserkabelanordnung (60), die sich zwischen dem Sensor (80) und der Brennkammer (10) erstreckt, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) konfiguriert ist, um die spezifischen Eigenschaften der Flamme (8) von der Brennkammer (10) zu dem Sensor (80) zu übermitteln, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) als ein Teil einer abgedichteten Gruppe, die mit einem Inertgas gefüllt ist, enthalten ist;wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) an einem ersten Endabschnitt (82) des Sensors (80) befestigt ist, wobei der Sensor (80) ferner eine Linse (96) enthält, die innerhalb einer inneren Kammer (86, 94) des Sensors (80) zwischen dem ersten Endabschnitt (82) und der Siliziumcarbid-Photodiode (100) positioniert ist, wobei die Linse (96) konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie aus der Glasfaserkabelanordnung (60) auf die Siliziumcarbid-Photodiode (100) zu fokussieren;wobei die innere Kammer (86, 94) des Sensors (80) eine erste Sensorkammer (86), die zwischen dem ersten Endabschnitt (82) des Sensors (80) und der Linse (96) positioniert ist, und eine zweite Sensorkammer (94) enthält, die zwischen der Linse (96) und einem entgegengesetzten zweiten Ende (84) des Sensors (80) positioniert ist, wobei die Siliziumcarbid-Photodiode (100) in der zweiten Sensorkammer (94) positioniert ist; undwobei die erste Sensorkammer (86) wenigstens eine Ventilanordnung (90, 92) enthält, die einen Strömungspfad zwischen der ersten Sensorkammer (86) und einer Außenseite des Sensors (80) definiert, wobei die wenigstens eine Ventilanordnung (90, 92) konfiguriert ist, um die erste Sensorkammer (86) mit trockenem Stickstoff zu spülen und Feuchtigkeit aus der ersten Sensorkammer (86) zu entfernen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Flammensensor und insbesondere eine faseroptische Flammensensorvorrichtung zur Erfassung spezifischer Eigenschaften einer Flamme in einer Brennkammer.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In einer mit Öl oder Gas befeuerten Turbine wird Brennstoff in eine Brennkammer eingespeist, in der eine Zündflamme vorhanden ist. Falls die Flamme erlischt, was üblicherweise als ein Flamme-aus-Zustand bezeichnet wird, besteht die Sorge, dass Brennstoff ohne geeignete Zündung weiterhin der heißen Brennkammer zugeführt werden kann. Es kann eine Beschädigung an der Turbine eintreten, falls der Brennstoff ungeeignet gezündet wird (indem z.B. angesichts des Fehlens der Flamme eine Zündung durch irgendetwas anderes als die Zündflamme herbeigeführt wird). Folglich ist es in dem Fall, dass die Zündflamme in der Brennkammer erlischt, wichtig, dass die Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer schnell beendet und auf diese Weise eine Anstauung unverbrannten Brennstoffs begrenzt wird.
Im Allgemeinen wird ein Flammensensor zur Detektion der Gegenwart oder des Fehlens einer Zündflamme innerhalb einer Brennkammer einer Gasturbine verwendet. Ferner ist gewöhnlich eine Flammensensorelektronik dem Flammensensor innerhalb der Turbinenanordnung zugeordnet. Die Flammensensorelektronik kann temperaturempfindlich sein. Aufgrund der relativ heißen Temperaturen in und in der Nähe der Brennkammer wird häufig eine Wasserkühlung verwendet, um die temperaturempfindliche Flammensensorelektronik zu kühlen. Jedoch kann Wasser gelegentlich auslaufen, und falls es auf das relativ heiße Gehäuse der Turbine gespritzt wird, kann es eine Kontraktion des Turbinengehäuses hervorrufen, was zu einer Beschädigung an der Turbine führen kann. Demgemäß wäre es nützlich, einen Flammensensor zu schaffen, der die Notwendigkeit einer Wasserkühlung beseitigt und dessen Schaltungen durch die relativ hohe Temperatur in der Nähe des Verbrennungsprozesses/der Brennkammer nicht beeinflusst sind.
US 2007 / 0 207 423 A1 beschreibt eine Flammensensorvorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung spezifischer Eigenschaften einer Flamme innerhalb einer Brennkammer, wobei der Sensor eine Siliziumcarbid-Photodiode enthält und in einem Abstand von der Brennkammer angeordnet ist. Eine Glasfaserkabelanordnung erstreckt sich zwischen dem Sensor und der Brennkammer, um die Eigenschaften der Flamme von der Brennkammer zu dem Sensor zu übermitteln. Die Glasfaserkabelanordnung ist an einem ersten Endabschnitt des Sensors befestigt. Der Sensor enthält ein optisches Filter, das zwischen dem ersten Endabschnitt und der Siliziumcarbid-Photodiode positioniert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie aus der Glasfaserkabelanordnung auf die Siliziumcarbid-Photodiode zu fokussieren.
DE 202 07 493 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur faseroptischen Temperaturmessung mit einer Glasfaser, die von einer Schutzeinrichtung umgeben ist, die mit Inertgas gefüllt oder evakuiert und abgedichtet ist. Die Schutzeinrichtung dient dazu, eine Beschädigung der Glasfaser durch Umgebungslicht oder durch Atmosphärengase zu verhindern.
DE 40 25 909 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur optischen Überwachung von Hochtemperaturreaktoren durch Erfassung der von einer Flamme emittierten Strahlung mittels eines Bündels von Lichtleitfasern. Ein Linsensystem ist am Ende der Lichtleitfasern angeordnet, um aus den Lichtleitfasern austretende Strahlung auf optoelektronische Wandler zu übertragen. Durch jede Linse wird einer erste Sensorkammer vor und eine zweite Sensorkammer mit dem zugehörigen optoelektronischen Wandler hinter der jeweiligen Linse gebildet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flammensensorvorrichtung bereitgestellt, die einen Sensor zur Erfassung spezifischer Eigenschaften einer Flamme innerhalb einer Brennkammer, wobei der Sensor eine Siliziumcarbid-Photodiode enthält, wobei der Sensor in einem Abstand von der Brennkammer beabstandet ist, und eine auch als Lichtwellenleiteranordnung bezeichnete Glasfaserkabelanordnung aufweist, die sich zwischen dem Sensor und der Brennkammer erstreckt, wobei die Glasfaserkabelanordnung konfiguriert ist, um die Eigenschaften der Flamme von der Brennkammer zu dem Sensor zu übermitteln, wobei die Glasfaserkabelanordnung als ein Teil einer mit einem Inertgas gefüllten dichtend geschlossenen Gruppe enthalten ist. Die Glasfaserkabelanordnung ist an einem ersten Endabschnitt des Sensors befestigt, wobei der Sensor ferner eine Linse enthält, die innerhalb einer inneren Kammer des Sensors zwischen dem ersten Endabschnitt und der Siliziumcarbid-Photodiode positioniert ist. Die Linse ist konfiguriert, um elektromagnetische Strahlungsenergie aus der Glasfaserkabelanordnung auf die Siliziumcarbid-Photodiode zu fokussieren. Die innere Kammer des Sensors enthält eine erste Sensorkammer, die zwischen dem ersten Endabschnitt des Sensors und der Linse positioniert ist, und eine zweite Sensorkammer, die zwischen der Linse und einem entgegengesetzten zweiten Ende des Sensors positioniert ist. Die Siliziumcarbid-Photodiode ist in der zweiten Sensorkammer positioniert. Die erste Sensorkammer enthält wenigstens eine Ventilanordnung, die einen Strömungspfad zwischen der ersten Sensorkammer und einer Außenseite des Sensors definiert, wobei die wenigstens eine Ventilanordnung konfiguriert ist, um die erste Sensorkammer mit trockenem Stickstoff zu spülen und Feuchtigkeit aus der ersten Sensorkammer zu entfernen.
Figurenliste
Das Vorstehende sowie weitere Aspekte der Erfindung werden für Fachleute, die die Erfindung betrifft, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen zeigen:

1 eine teilweise explodierte, schematisierte Querschnittsansicht einer beispielhaften Flammensensorvorrichtung gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
2 eine Perspektivansicht einer beispielhaften Sondenanordnung, die ein beispielhaftes Sichtrohr enthält, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
3 eine teilweise explodierte Schnittansicht einer beispielhaften Sondenanordnung entlang der Linie 3-3 nach 2;
4 eine Schnittansicht einer beispielhaften Glasfaserkabelanordnung entlang der Linie 4-4 nach 1; und
5 eine Schnittansicht eines beispielhaften Sensors entlang der Linie 5-5 nach 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend sind beispielhaften Ausführungsformen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, näher beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Elemente verwendet.
1 veranschaulicht in schematisierter Weise eine beispielhafte Flammensensorvorrichtung 6 zur Überwachung spezifischer charakteristischer Eigenschaften einer Flamme 8. Kurz zusammengefasst, befindet sich die Flamme 8 innerhalb einer Brennkammer 10 eines Turbinenraums 12, und sie sendet elektromagnetische Strahlungsenergie aus. An der Brennkammer 10 kann ein Sichtrohr 15, das eine Hohlrohrinnenbohrung aufweist, befestigt sein. Eine Sondenanordnung 30 kann die elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme 8 über das Sichtrohr 15 empfangen. Die elektromagnetische Strahlungsenergie kann anschließend von der Sondenanordnung 30 durch eine Lichtwellenleiter- bzw. Glasfaserkabelanordnung 60 hindurch und zu einem Sensor 80 gelangen, woraufhin der Sensor 80 die spezifischen Flammeneigenschaften, beispielsweise die Gegenwart oder das Fehlen der Flamme, erfassen kann. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Sensor 80 in einem Abstand von der Brennkammer 10 und dem Turbinenraum 12 entfernt positioniert sein, so dass der Sensor 80 die spezifischen Eigenschaften der Flamme überwachen kann, während er in einer relativ kühleren Umgebung angeordnet ist.
Bezugnehmend auf das in 1 veranschaulichte spezielle Beispiel kann der Turbinenraum 12 eine (nicht veranschaulichte) umlaufende Turbinenschaufel enthalten, die durch eine Brennstoffverbrennung innerhalb der Brennkammer 10 angetrieben wird. Der Turbinenraum 12 ist in 1 allgemein/schematisch dargestellt, um das Konzept zu vermitteln, dass der Turbinenraum 12 mannigfaltige, unterschiedliche Strukturen aufweisen kann und/oder in mannigfaltigen, unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden könnte. Z.B. könnte der Turbinenraum 12 für Öl- und Gasverbrennungsturbinen konstruiert/eingerichtet sein und in Anwendungen, wie beispielsweise für den Antrieb von Flugzeugen, für einen Schiffsantrieb, zur landgestützten Energieerzeugung oder dergleichen, verwendet werden. An sich sollte erkannt werden, dass der Turbinenraum 12 in 1 hinsichtlich weiterer Beispiele nicht beschränkend sein soll.
Die Brennkammer 10 kann innerhalb des Turbinenraums 12 positioniert sein. Die Brennkammer 10 kann einen im Wesentlichen hohlen inneren Bereich definieren. Es sollte verstanden werden, dass die Brennkammer 10 in 1 allgemein/schematisiert dargestellt ist und hinsichtlich weiterer Beispiele nicht beschränkend sein soll. Z.B. soll die allgemeine Darstellung der Brennkammer 10 das Konzept vermitteln, dass die Brennkammer 10 eine Anzahl unterschiedlicher Konstruktionen repräsentieren kann, von denen einige allgemein bekannt sein können. Ebenfalls kann die Brennkammer 10, wie sie hierin beschrieben ist und wie sie mit dem vorstehend erläuterten Turbinenraum 12 in Verbindung steht, in viele unterschiedliche Anwendungen aufgenommen werden.
Innerhalb der Brennkammer 10 ist Brennstoff vorhanden, um ein Gas mit relativ hohem Druck und hoher Geschwindigkeit zu erzeugen. Es kann eine Brennstoffdüse 13 vorgesehen sein, die Brennstoff zu der Brennkammer 10 liefert. Es sollte verstanden werden, dass der Begriff „Brennstoff“ Luft, Brennstoff, ein Gemisch von beiden und/oder nahezu eine beliebige Art eines brennbaren Materials umfassen kann. Die Brennstoffdüse 13 kann mit einer Öffnung, Bohrung oder dergleichen in der Brennkammer 10 kooperieren, so dass die Brennstoffdüse 13 den Brennstoff von einer externen Stelle in die Brennkammer zuführen kann. An sich kann die Brennstoffdüse 13 den Brennstoff zu der Brennkammer liefern, woraufhin der Brennstoff mit der Flamme 8 gezündet werden kann. Die Brennstoffdüse 13 ist wiederum in dem veranschaulichten Beispiel allgemein/schematisiert dargestellt, und sie kann eine beliebige Vielzahl von Brennstoffdüsenkonstruktionen umfassen, die bekannt sein können. Ferner könnte die Brennstoffdüse 13 an einer Vielzahl von Stellen innerhalb der Brennkammer 10 positioniert sein, und sie ist nicht auf die in 1 veranschaulichte Stelle beschränkt.
In einer Außenwand der Brennkammer 10 kann eine Öffnung 14 vorgesehen sein. Die Öffnung 14 (wie sie in 1 allgemein und in 2 mit Strichlinien veranschaulicht ist, da die Öffnung 14 in einer derartigen Ansicht normalerweise nicht sichtbar ist) kann sich durch die äußere Wand vollständig hindurch erstrecken. Als solches kann ein Innenraum der Brennkammer 10 zu einer Stelle, die sich außerhalb von der Brennkammer 10 befindet, optisch exponiert bzw. offen sein. Die Öffnung 14 kann in unmittelbarer Nähe zu der Flamme 8 positioniert sein, so dass die Öffnung 14 einen optischen Weg durch die Öffnung 14 hindurch und zu der Flamme 8 hin definiert. Die Temperatur neben der Öffnung 14 kann in einem Beispiel etwa 454°C betragen, obwohl ein weiter Bereich von Temperaturen in Erwägung gezogen wird. Es sollte verstanden werden, dass die Öffnung 14 nicht auf die in 1 veranschaulichte Stelle beschränkt ist und an vielen unterschiedlichen Stellen an der Brennkammer 10 positioniert sein könnte. Z. B. könnte die Öffnung 14 näher an oder weiter weg von der Brennstoffdüse 13 angeordnet sein. Ebenfalls könnte die Öffnung 14 größer oder kleiner sein oder mehr als eine einzige Öffnung aufweisen.
Das Sichtrohr 15 ist in dem optischen Weg bzw. Strahlengang von der Flamme 8 und durch die Öffnung 14 angeordnet. 1 zeigt eine explodierte Ansicht des Sichtrohrs 15 für veranschaulichende Zwecke, um die strukturelle Beziehung zwischen dem Sichtrohr 15 und der Öffnung 14 zu veranschaulichen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass im Betrieb das Sichtrohr 15 und die Brennkammer 10 sich im vollständig zusammengebauten Zustand befinden, in dem das Sichtrohr an der Brennkammer 10 befestigt ist. Das Sichtrohr 15 kann an der Brennkammer 10 in beliebiger unterschiedlicher Weise, wie beispielsweise mittels mechanischer Befestigungsmittel, durch Schweißen, Klebstoffe oder dergleichen, befestigt sein.
Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, kann das Sichtrohr 15 nun in größeren Einzelheiten erläutert werden. Das Sichtrohr 15 enthält eine längliche, im Wesentlichen hohle zylindrische Struktur, die sich zwischen einem ersten Endabschnitt 16 und einem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 17 erstreckt. Das Sichtrohr 15 kann vielfältige Größen und Formen enthalten, obwohl das Sichtrohr 15 in einem Beispiel eine Gesamtlänge von ungefähr 152,4 mm (6 Zoll) aufweisen kann. Das Sichtrohr 15 kann eine Innenbohrung 18 definieren, die im Wesentlichen hohl ist und sich in Längsrichtung zwischen dem ersten Endabschnitt 16 und dem zweiten Endabschnitt 17 erstreckt. Die Innenbohrung 18 des Sichtrohrs 15 ist in 2 mit Strichlinien veranschaulicht, da die Innenbohrung 18 in einer derartigen Ansicht normalerweise nicht sichtbar ist. Die Innenbohrung 18 ist nicht auf die Größe und Gestalt beschränkt, wie sie in 2 veranschaulicht sind, und sie könnte in anderen Beispielen einen größeren oder kleineren Querschnittsdurchmesser aufweisen. Demgemäß ist es zu verstehen, dass das in 2 veranschaulichte Sichtrohr 15 lediglich ein einzelnes Beispiel für ein Sichtrohr 15 darstellt, da beliebige unterschiedliche Konstruktionen angedacht sind.
Das Sichtrohr 15 kann an der Öffnung 14 derart angebracht sein, dass ein Innenraum der Brennkammer 10 für die Innenbohrung 18 des Sichtrohrs 15 optisch exponiert bzw. freigelegt ist. Im Betrieb kann die Innenbohrung 18 des Sichtrohrs 15 mit der Öffnung 14 fluchtend ausgerichtet sein, so dass das Sichtrohr 15 einen optischen Weg durch die Innenbohrung 18 hindurch, durch die Öffnung 14 hindurch und in den Innenraum der Brennkammer 10 hinein definiert. Das Sichtrohr 15 kann mit der Flamme 8 fluchtend ausgerichtet sein, so dass auf diese Weise ermöglicht wird, dass elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme sich durch die Innenbohrung 18 des Sichtrohrs 15 ausbreiten kann.
Indem nun auf 3 Bezug genommen wird, ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 nach 2 veranschaulicht, die den zweiten Endabschnitt 17 des Sichtrohrs 15 zeigt. Das Sichtrohr 15 kann eine Befestigungsstruktur, wie beispielsweise einen Gewindeabschnitt oder ein Schraubengewinde 19 enthalten, der bzw. das an dem zweiten Ende 17 angeordnet ist. Es sollte verstanden werden, dass das Sichtrohr 15 beliebige unterschiedliche Befestigungsstrukturen enthalten könnte und nicht auf das in 3 veranschaulichte Schraubengewinde 19 beschränkt ist. In einem Beispiel kann das Schraubengewinde 19 an einer Außenfläche des zweiten Endabschnitts 17 des Sichtrohrs 15 ausgebildet sein. Das Schraubengewinde 19 kann ein auf einer Außenfläche des Sichtrohrs 15 ausgebildetes Außengewinde enthalten. In einem Fall kann das Schraubengewinde 19 ein ¾" NPT-Rohrgewinde enthalten. Natürlich könnte das Schraubengewinde 19 mehrere unterschiedliche Konstruktionen enthalten, und es ist nicht auf die veranschaulichte Struktur beschränkt. Z.B. könnte das Schraubengewinde 19 sich entlang einer längeren oder kürzeren axialen Länge des Sichtrohrs 15 erstrecken, es könnte größere oder kleinere Gewindegänge aufweisen, etc.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann das Sichtrohr 15 an dem zweiten Endabschnitt 17 mit einer Überwurfmutter oder Anschlussmutter 20 verbunden sein. Es sollte verstanden werden, dass 3 eine explodierte Ansicht des Sichtrohrs 15 für anschauliche Zwecke zeigt. Im Betrieb befindet sich das Sichtrohr 15 jedoch in einem vollständig montierten Zustand, und es ist an der Anschlussmutter 20 befestigt. Insbesondere kann das Sichtrohr 15 an einem ersten Mutterendabschnitt 21 der Anschlussmutter 20 befestigt sein. Der erste Mutterendabschnitt 21 kann eine rundliche, zylindrisch geformte Struktur mit einer hohlen Innenbohrung bilden, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Der erste Mutterendabschnitt 21 kann eine Befestigungsstruktur, wie beispielsweise einen Gewindeabschnitt 22, enthalten. Der Gewindeabschnitt 22, der ein Muttergewinde oder dergleichen enthalten kann, kann an einer Innenfläche der Innenbohrung des ersten Mutterendabschnitts 21 ausgebildet sein. Der Gewindeabschnitt 22 kann sich wenigstens teilweise entlang der Längserstreckung des ersten Mutterendabschnitts 21 erstrecken, obwohl der Gewindeabschnitt 22 sich über eine längere oder kürzere Strecke hinweg als die in dem Beispiel veranschaulichte erstrecken könnte.
Das Schraubengewinde 19 des Sichtrohrs 15 kann passend zu dem Gewindeabschnitt 22 des ersten Mutterendabschnitts 21 bemessen und geformt sein. Insbesondere kann ein Durchmesser des zweiten Endabschnitts 17 des Sichtrohrs 15 etwas kleiner als ein Bohrungsinnendurchmesser des ersten Mutterendabschnitts 21 sein. An sich kann die Innenbohrung des ersten Mutterendabschnitts 21 den zweiten Endabschnitt 17 des Sichtrohrs 15 aufnehmen. Ferner kann das Schraubengewinde 19 des Sichtrohrs 15 mit dem Gewindeabschnitt 22 ineinander greifen und sich zusammenpassend verbinden. Somit kann der erste Mutterendabschnitt 21 in einer verschraubten Weise mit dem Sichtrohr 15 lösbar verbunden sein. Natürlich sollte verstanden werden, dass der Anschluss zwischen dem ersten Mutterendabschnitt 21 und dem Sichtrohr 15, wie er hierin beschrieben und in 3 veranschaulicht ist, lediglich ein mögliches Beispiel für eine Anbringung darstellt. Z.B. könnte das Sichtrohr 15 in einem anderen Beispiel einen Innengewindeabschnitt enthalten, während der erste Mutterendabschnitt 21 einen Außengewindeabschnitt enthalten kann, so dass der erste Mutterendabschnitt 21 in das Sichtrohr 15 eingeführt werden kann. In weiteren Beispielen sind vielfältige Befestigungsmittel zur Verbindung des ersten Mutterendabschnitt 21 mit dem Sichtrohr 15, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Schweißverbindung, mechanische Befestigungsmittel, Klebstoffe oder dergleichen, vorgesehen.
Die Anschlussmutter 20 kann nun in größeren Einzelheiten beschrieben werden. Der erste Mutterendabschnitt 21 kann ferner eine zweite Befestigungsstruktur enthalten, die an einem entgegengesetzten Ende von dem Gewindeabschnitt 22 angeordnet ist. In einem Beispiel könnte der erste Mutterendabschnitt 21 einen Außengewindeabschnitt 24 enthalten. Der Außengewindeabschnitt 24 könnte an einer Außenfläche des ersten Mutterendabschnitts 21 ausgebildet sein. Der Außengewindeabschnitt 24 kann sich wenigstens teilweise entlang einer Längserstreckung des ersten Mutterendabschnitts 21 erstrecken.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann die Anschlussmutter 20 ferner einen zentralen Mutterabschnitt 23 enthalten. Der zentrale Mutterabschnitt 23 kann eine hohle Innenbohrung enthalten, die sich zwischen entgegengesetzten Endabschnitten erstreckt. Die Innenbohrung des zentralen Mutterabschnitts 23 kann einen Durchmesser aufweisen, der etwas größer ist als ein Außendurchmesser des Gewindeabschnitts 22 des ersten Mutterendabschnitts 21. Der zentrale Mutterabschnitt 23 kann einen Innengewindeabschnitt 25 enthalten, der benachbart zu einem Ende des zentralen Mutterabschnitts 23 angeordnet ist. Der Innengewindeabschnitt 25 kann sich wenigstens teilweise entlang einer Längserstreckung des zentralen Mutterabschnitts 23 erstrecken und kann innerhalb einer Innenfläche oder Innenwand des zentralen Mutterabschnitts 23 ausgebildet sein.
Der zentrale Mutterabschnitt 23 und der erste Mutterendabschnitt 21 können aneinander befestigt sein. Z.B. kann der Innengewindeabschnitt 25 des zentralen Mutterabschnitts 23 bemessen und geformt sein, um mit dem Außengewindeabschnitt 24 des ersten Mutterendabschnitts 21 zusammenzupassen. Insbesondere kann ein Durchmesser der Innenbohrung des zentralen Mutterabschnitts 23 etwas größer als ein Außendurchmesser des ersten Mutterendabschnitts 21 an dem Außengewindeabschnitt 24 sein. An sich kann die Innenbohrung des zentralen Mutterabschnitts 23 den ersten Mutterendabschnitt 21 aufnehmen. Der Außengewindeabschnitt 24 des ersten Mutterendabschnitt 21 kann mit dem Innengewindeabschnitt 25 ineinandergreifen und zusammenpassend verbunden sein. Demgemäß kann der erste Mutterendabschnitt 21 an dem zentralen Mutterabschnitt 23 lösbar befestigt sein. Es sollte verstanden werden, dass die Verbindung zwischen dem ersten Mutterendabschnitt 21 und dem zentralen Mutterabschnitt 23, wie sie hierin beschrieben ist, lediglich ein mögliches Beispiel für eine Befestigungseinrichtung darstellt. Demgemäß sind beliebige unterschiedliche Befestigungsmittel und -strukturen zur Verbindung des ersten Mutterendabschnitts 21 mit dem zentralen Mutterabschnitt 23 möglich, zu denen mechanische Befestigungsmittel, Schweißverbindungen, Klebstoffe oder dergleichen gehören.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann der zentrale Mutterabschnitt 23 ferner einen inneren Vorsprung 26 enthalten, der von einer Außenfläche des zentralen Mutterabschnitts 23 aus nach innen vorsteht. Der innere Vorsprung 26 kann an einem entgegengesetzten Ende des zentralen Mutterabschnitts 23 von dem Ende mit dem Innengewindeabschnitt 25 aus positioniert sein. Der innere Vorsprung 26 ist in Längsrichtung in einem Abstand von dem Innengewindeabschnitt 25 entfernt beabstandet, so dass zwischen dem Innenvorsprung 26 und dem Innengewindeabschnitt 25 eine Lücke bzw. ein Zwischenraum existiert. Der innere Vorsprung 26 kann einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser des restlichen Abschnitts des zentralen Mutterabschnitts 23.
Die Anschlussmutter 20 kann ferner einen zweiten Mutterendabschnitt 27 enthalten. Der zweite Mutterendabschnitt 27 kann eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Struktur mit einer hohlen Innenbohrung definieren, die sich zwischen entgegengesetzten Endabschnitten erstreckt. Der zweite Mutterendabschnitt 27 kann einen Muttervorsprung 28 enthalten, der von einer Außenfläche des zweiten Mutterendabschnitts 27 aus radial nach außen vorsteht. Der Muttervorsprung 28 kann einen Außendurchmesser aufweisen, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des zentralen Mutterabschnitts 23. An sich kann der Muttervorsprung 28 innerhalb des zentralen Mutterabschnitts 23 positioniert sein, während der Rest des zweiten Mutterendabschnitts 27 aus dem zentralen Mutterabschnitt 23 in einer Richtung von dem ersten Mutterendabschnitt 21 weg nach außen ragen kann. Der Muttervorsprung 28 kann axial zwischen dem ersten Mutterendabschnitt 21 auf einer Seite und dem inneren Vorsprung 26 des zentralen Mutterabschnitts 23 auf einer zweiten Seite positioniert sein. An sich kann der Muttervorsprung 28 durch den ersten Mutterendabschnitt 21 und den inneren Vorsprung 26 an einer axialen Bewegung beschränkt sein. Außerdem kann der Muttervorsprung 28 durch den zentralen Mutterabschnitt 23 an einer radialen Bewegung beschränkt sein. Demgemäß kann der zweite Mutterendabschnitt 27 darin beschränkt sein, sich in Bezug auf den zentralen Mutterabschnitt 23 und den ersten Mutterendabschnitt 21 radial oder axial zu bewegen.
Der zweite Mutterendabschnitt 27 kann mit dem zentralen Mutterabschnitt 23 bewegbar verbunden sein. Demgemäß kann der Muttervorsprung 28, obwohl er zwischen dem inneren Vorsprung 26 und dem ersten Mutterendabschnitt 21 eingefügt bleibt, sich in Bezug auf den zentralen Mutterabschnitt 23 verdrehen. Insbesondere können sich der zentrale Mutterabschnitt 23 und der erste Mutterendabschnitt 21 in Bezug auf den Muttervorsprung 28 drehen. Diese Drehbewegung kann dem zentralen Mutterabschnitt 23 und dem ersten Mutterendabschnitt 21 ermöglichen, mit dem Sichtrohr 15 durch Drehung in einer verschraubten Weise verbunden zu werden, während der zweite Mutterendabschnitt 27 relativ bewegungslos bleibt.
Der zweite Mutterendabschnitt 27 kann ferner eine Mutternut bzw. -aussparung 29 enthalten. Die Mutternut 29 kann an einer Innenwand des zweiten Mutterendabschnitts 27 positioniert sein. Die Mutternut 29 kann sich in Umfangsrichtung rings um die Innenwand des zweiten Mutterendabschnitts 27 erstrecken und kann wenigstens teilweise entlang der Längserstreckung des zweiten Mutterendabschnitts 27 verlaufen. In einem Beispiel kann die Mutternut 29 einen Innengewindeabschnitt enthalten. Der Innengewindeabschnitt kann sich längs des Umfangs rings um eine Innenbohrung der Mutternut 29 erstrecken. Der Innengewindeabschnitt kann sich wenigstens teilweise entlang einer Längserstreckung der Mutternut von einem Ende zu einem entgegengesetzten Ende hin erstrecken. Es sollte jedoch verstanden werden, dass der zweite Mutterendabschnitt 27 nicht auf die Größe und Gestalt in dem Beispiel beschränkt ist und hinsichtlich seines Durchmessers größer oder kleiner sein könnte oder dass der Innengewindeabschnitt entlang einer längeren oder kürzeren Strecke, als in dem Beispiel veranschaulicht, verlaufen könnte.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann die Anschlussmutter 20 an der Sondenanordnung 30 angebracht sein. Die Sondenanordnung 30 kann einen Sondenvorsprung 31 enthalten, der an einer Außenfläche der Sondenanordnung 30 ausgebildet ist. Der Sondenvorsprung 31 kann einen Gewindeabschnitt enthalten, der sich von der Außenfläche der Sondenanordnung 30 aus radial nach außen erstreckt. Der Gewindeabschnitt kann sich längs des Umfangs rings um eine Außenfläche des Sondenvorsprungs 31 erstrecken. Im Betrieb kann der Sondenvorsprung 31 innerhalb der Mutternut 29 auf eine verschraubte Weise aufgenommen sein, um die Sondenanordnung 30 mit der Anschlussmutter 20 zu verbinden. Die Mutternut 29 kann bemessen sein, um auf den Sondenvorsprung 31 abgestimmt zu sein, so dass die Mutternut 29 einen etwas größeren Durchmesser als der Sondenvorsprung 31 aufweisen kann. An sich kann der Innengewindeabschnitt der Mutternut 29 den Gewindeabschnitt des Sondenvorsprungs 31 auf eine verschraubte Weise aufnehmen, so dass der Sondenvorsprung 31 entweder in einer axialen oder in einer radialen Bewegung oder in beiden beschränkt ist.
Es sollte verstanden werden, dass die Verbindung zwischen der Sondenanordnung 30 und der Anschlussmutter 20, wie sie in 3 veranschaulicht ist, lediglich ein mögliches Beispiel für eine Anbringung darstellt und hinsichtlich weiterer Aspekte der Erfindung nicht beschränkend sein soll. In anderen Beispielen könnte die Sondenanordnung 30 an der Anschlussmutter 20 durch Anschweißen, mechanische Befestigungsmittel, Schnapp- bzw. Rasteinrichtungen oder dergleichen angebracht sein. In diesen Beispielen kann die Sondenanordnung 30 ohne den Sondenvorsprung 31 geschaffen sein, während die Anschlussmutter 20 ohne die Mutternut 29 geschaffen sein könnte. In anderen Beispielen könnte die Sondenanordnung 30 an dem Sichtrohr 15 unmittelbar befestigt sein, so dass die Anschlussmutter 20 nicht vorgesehen sein kann. In diesem Beispiel könnte die Sondenanordnung 30 an dem Sichtrohr 15 auf beliebige unterschiedliche Weise, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt durch Verschweißen, mechanische Befestigungsmittel, Schraubverbindung, Schnapp- oder Rasteinrichtungen oder dergleichen, befestigt sein.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 kann die Sondenanordnung 30 nun in größeren Einzelheiten beschrieben werden. Aufgrund der Befestigung der Sondenanordnung 30 an dem Sichtrohr 15 mittels der Anschlussmutter 20 ist die Sondenanordnung 30 in einem Abstand von der Brennkammer 10 entfernt angeordnet. Z.B. könnte die Sondenanordnung 30 um etwa 152,4 mm (6 Zoll) weg von der Brennkammer 10 beabstandet sein, obwohl größere oder kleinere Abstände in Erwägung gezogen werden. Indem sie im Abstand von der Brennkammer 10 entfernt angeordnet ist, kann die Sondenanordnung 30 relativ niedrigen Temperaturen als das Sichtrohr 15 ausgesetzt sein. Z.B. könnte die Temperatur an dem ersten Sondenendabschnitt 32 in einem Bereich von etwa -55°C bis etwa 371°C liegen. Jedoch kann die Temperatur an stromabwärtigen Stellen der Sondenanordnung 30 niedriger sein, beispielsweise in dem Bereich von etwa - 55°C bis etwa 200°C liegen.
Die Sondenanordnung 30 kann einen Sondenkörper 34 enthalten, der sich entlang einer im Wesentlichen longitudinalen Achse bzw. Längsachse erstreckt. Der Sondenkörper 34 kann aus einer Vielzahl von Materialien, einschließlich relativer Hochtemperaturwerkstoffe, aufgebaut sein, die den vorerwähnten Temperaturen, wie sie mit dem Verbrennungsprozess verbunden sind, standhalten können. In weiteren Beispielen könnte der Sondenkörper 34 aus Materialien konstruiert sein, die noch höheren Temperaturen, als sie hierin beschrieben sind, standhalten können. Der Sondenkörper 34 kann aus einer beliebigen Vielzahl von metallartigen Materialien erzeugt sein, die korrosionsbeständig sein können. In einigen Beispielen kann der Sondenkörper 34 rostfreien Stahl 304, rostfreien Stahl 316 oder dergleichen enthalten.
Der Sondenkörper 34 definiert eine innere Sondenkammer 35, die im Wesentlichen hohl ist und sich axial entlang der Längserstreckung des Sondenkörpers 34 zwischen dem ersten Sondenendabschnitt 32 und dem zweiten Sondenendabschnitt 33 erstreckt. Der Sondenkörper 34 erstreckt sich entlang einer Längsachse, die zu einer Längsachse des Sichtrohrs 15 und der Anschlussmutter 20 im Wesentlichen koaxial verläuft. An sich ist die innere Sondenkammer 35 des Sondenkörpers 34 im Wesentlichen koaxial zu der Innenbohrung 18 des Sichtrohrs 15 und der Öffnung 14. Demgemäß kann ein optischer Weg oder Strahenlgang durch den Sondenkörper 34, durch das Sichtrohr 15 und in Richtung auf die Flamme 8 verlaufen. An sich kann sich die elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme 8 durch die Öffnung 14 und das Sichtrohr 15 hindurch und in den Sondenkörper 34 der Sondenanordnung 30 hinein ausbreiten.
Die innere Struktur der Sondenanordnung 30 kann nun beginnend in der Nähe des ersten Sondenendabschnitts 32 beschrieben werden. Die Sondenanordnung 30 kann ein Fenster 36 enthalten, das innerhalb der inneren Sondenkammer 35 des Sondenkörpers 34 positioniert ist. Das Fenster 36 kann benachbart zu dem ersten Sondenendabschnitt 32 des Sondenkörpers 34 angeordnet sein. Das Fenster 36 kann in Bezug auf die Längsachse des Sondenkörpers 34 im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet sein, so dass sich das Fenster 36 radial quer durch die innere Sondenkammer 35 erstreckt. Das Fenster 36 kann vielfältige unterschiedliche Materialien enthalten, wobei es in einem Beispiel ein Saphirmaterial enthält.
Das Fenster 36 kann innerhalb einer Fensternut 38 positioniert sein, die in einer Innenfläche der inneren Sondenkammer 35 ausgebildet ist. Die Fensternut 38 kann sich längs des Umfangs rings um die Innenfläche der inneren Sondenkammer 35 erstrecken. Die Fensternut 38 kann einen größeren Durchmesser als benachbarte Abschnitte der inneren Sondenkammer 35 aufweisen. Sowohl die Fensternut 38 als auch das Fenster 36 können eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt aufweisen. An sich kann das Fenster 36 einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner ist als derjenige der Fensternut 38, so dass das Fenster 36 an der Fensternut 38 eng anliegen kann. Es sollte verstanden werden, dass die Fensternut 38 und das Fenster 36 nicht auf die Größe und Gestalt in dem Beispiel beschränkt sind. Vielmehr könnte die Fensternut 38 eine nicht-kreisförmige Gestalt, beispielsweise eine sphärische Gestalt, eine rechteckige Gestalt oder dergleichen, aufweisen. Ebenfalls könnte das Fenster 36 eine Gestalt aufweisen, die der Gestalt der Fensternut 38 entspricht, so dass das Fenster 36 ebenfalls nicht-kreisförmig sein könnte. In weiteren Beispielen kann die Sondenanordnung 30 die Fensternut 38 nicht enthalten, und sie könnte stattdessen das Fenster 36 enthalten, das innerhalb der inneren Sondenkammer 35 mit nahezu einer beliebigen Art einer Befestigungsstruktur, einschließlich mechanischer Befestigungsmittel, Klebstoffe, einer Lötverbindung oder dergleichen, angebracht sein könnte.
Das Fenster 36 kann zwischen einer oder mehreren stoßdämpfenden Strukturen angeordnet sein. In dem veranschaulichten Beispiel können die stoßdämpfenden Strukturen ein Paar von Dichtungsringen 40 enthalten, obwohl vielfältige stoßdämpfende Strukturen in Erwägung gezogen werden. Das Fenster 36 kann zwischen den Dichtungsringen 40 positioniert sein. Die Dichtungsringe 40 können eine kreisförmig gestaltete Struktur mit einer Innenbohrung enthalten, die sich axial durch ein Zentrum der Dichtungsringe 40 erstreckt. Die Dichtungsringe 40 können aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien, einschließlich metallartiger Materialien, elastomerartiger Materialien, etc., ausgebildet sein. In weiteren Beispielen könnten die Dichtungsringe 40 Materialien enthalten, die der relativ hohen Temperatur standhalten können, der die Sondenanordnung 30 ausgesetzt ist.
Die Dichtungsringe 40 können einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner ist als ein Durchmesser der Fensternut 38, so dass die Dichtungsringe 40 innerhalb der Fensternut 38 aufgenommen und in einer axialen Bewegung entlang der Längserstreckung des Sondenkörpers 34 beschränkt sein können. In einem Beispiel könnten die Dichtungsringe 40 zur weiteren Begrenzung einer Bewegung entweder an dem Fenster 36 oder an der Fensternut 38 oder an beiden angelötet sein. Demgemäß kann das Fenster 36 durch die Dichtungsringe 40 darin eingeschränkt sein, sich axial entlang der Längserstreckung der Sondenanordnung zu bewegen. Außerdem sind die Dichtungsringe 40 innen vorgespannt und bilden eine Dichtung gemeinsam mit dem Fenster 36 und dem Sondenkörper 34. In diesem Beispiel bilden das Fenster 36 und die Dichtungsringe 40 eine Dichtung, die eine Druckbarriere bildet. Z.B. können das Fenster 36 und die Dichtungsringe 40 Gastemperaturen von einer relativ hohen Temperatur, beispielsweise in dem Bereich von etwa 850°F, und Drücken, die wenigstens 300 Pfund/Zoll² erreichen, widerstehen. Jedoch sollte verstanden werden, das vielfältige unterschiedliche Fenster 36 und Dichtungsringe 40 in der Sondenanordnung 30 implementiert werden könnten, die höheren oder niedrigen Temperaturen und Drücken standhalten können. In einem Beispiel können das Fenster 36 und die Dichtungsringe 40 jedoch gemeinsam als eine dichtende Schutzbarriere dienen, die ein stromaufwärtiges Volumen (d.h. von der Brennkammer 10 durch das Sichtrohr 15 und die Anschlussmutter 20 hindurch und bis zu dem Fenster 36) von einem stromabwärtigen Volumen (d.h. von dem Fenster 36 zu dem zweiten Sondenendabschnitt 33 hin) trennt. Demgemäß können in diesem Beispiel das Fenster 36 und die innen vorgespannten Dichtungsringe 40 dazu dienen, das stromabwärtige Volumen von der relativ hohen Temperatur und dem relativ hohen Druck in der Brennkammer 10 abzuschirmen und/oder zu schützen.
Weiter stromabwärts von dem Fenster 36 kann die Sondenanordnung 30 eine Sondenlinse 42 enthalten. Die Sondenlinse 42 kann stromabwärts von dem Fenster 36 positioniert sein. Die Sondenlinse 42 kann zwischen dem Fenster 36 und dem zweiten Sondenendabschnitt 33 des Sondenkörpers 34 positioniert sein. Die Sondenlinse 42 kann innerhalb der inneren Sondenkammer 35 des Sondenkörpers 34 angeordnet sein. Die Sondenlinse 42 kann im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Längsachse des Sondenkörpers 34 ausgerichtet sein, so dass sich die Sondenlinse 42 radial quer durch die innere Sondenkammer 35 erstreckt. Die Sondenlinse 42 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Linsen, wie beispielsweise bikonvexe Linsen, plankonvexe Linsen oder dergleichen, enthalten. Außerdem kann die Sondenlinse 42 eine Linse aus Quarzglas enthalten. Die Sondenlinse 42 kann jedoch aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien erzeugt sein, die der relativ hohen Temperatur, dem relativ hohen Druck und der Schwingungsumgebung, denen die Sondenanordnung 30 begegnen kann, standhalten kann. Wie nachstehend in größeren Einzelheiten erläutert, kann die Sondenlinse 42 die elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme zu dem zweiten Sondenabschnitt 33 hin fokussieren.
Die Sondenlinse 42 kann durch eine oder mehrere Linsenbeilagscheiben 48 gehaltert sein. Das veranschaulichte Beispiel nach 3 enthält zwei metallische Beilagscheiben, wobei jedoch verstanden werden sollte, dass mehrere oder wenigere Beilagscheiben in Erwägung gezogen werden. Die Linsenbeilagscheiben 48 können auf gegenüberliegenden Seiten der Sondenlinse 42 positioniert sein, so dass die Sondenlinse 42 zwischen den Linsenbeilagscheiben 48 im Wesentlichen eingefügt ist. Die Linsenbeilagscheiben 48 können eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt mit einer Innenbohrung aufweisen, die sich durch eine Mitte erstreckt. Die Linsenbeilagscheiben 48 können aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien, einschließlich metallartiger Materialien, ausgebildet sein. In einem Beispiel kann eine der Linsenbeilagscheiben 48 stromaufwärts von der Sondenlinse 42 zwischen der Sondenlinse 42 auf einer Seite und einem inneren Absatz 44 auf einer gegenüberliegenden Seite positioniert sein. Die Linsenbeilagscheiben 48 können in einem Beispiel an den Sondenkörper 34 angelötet und/oder angeschweißt sein, so dass die Sondenlinse 42 an einer axialen Bewegung entlang der Längserstreckung des Sondenkörpers 34 beschränkt sind.
Die Sondenanordnung 30 kann ferner eine Wellfeder 50 enthalten. Die Wellfeder 50 kann die Sondenlinse 42 stützen. Die Wellfeder 50 kann benachbart zu einer der Linsenbeilagscheiben 48 auf einer stromabwärtigen Seite der Sondenlinse 42 positioniert sein. Die Wellfeder 50 kann der Sondenlinse 42 ermöglichen, sich über eine begrenzte Strecke hinweg axial zu bewegen, um die relative starke Vibration, die in der Nähe der Brennkammer 10 ertragen wird, aufzunehmen. Die Wellfeder 50 ist nicht auf die Größe, Gestalt und Lage des in 3 veranschaulichten Beispiels beschränkt. Vielmehr könnte die Wellfeder 50 stattdessen stromaufwärts und vor der Sondenlinse 42 positioniert sein, so dass die Wellfeder 50 zwischen der Sondenlinse 42 und dem Fenster 36 angeordnet ist.
Die Sondenanordnung 30 kann ferner einen Sicherungsring 51 enthalten. Der Sicherungsring kann in einer Einkerbung 46 aufgenommen sein, die in einer Innenfläche des Sondenkörpers 34 ausgebildet ist. Natürlich könnte der Sicherungsring 51 auf andere Weise innerhalb der Sondenanordnung 30, wie beispielsweise mit mechanischen Befestigungsmitteln, Klebstoffen oder dergleichen, gesichert sein. Der Sicherungsring 51 kann stromabwärts von und benachbart zu der Wellfeder 50 positioniert sein. An sich kann der Sicherungsring 51 eine axiale Bewegung der Wellfeder 50 in eine Richtung von der Sondenlinse 42 weg begrenzen. Natürlich sollte erkannt werden, dass der Sicherungsring 51, wie er hierin veranschaulicht ist, lediglich ein mögliches Beispiel für einen Sicherungsring 51 enthält, da eine beliebige Vielzahl von Ausführungsformen und Strukturen angedacht ist.
Weiter stromabwärts von der Sondenlinse 42 kann die Sondenanordnung 30 eine Endwand 52 enthalten, die an einem stromabwärtigen Ende des Sondenkörpers 34 an dem zweiten Sondenendabschnitt 33 positioniert ist. Die Endwand 52 kann sich radial quer zu dem Sondenkörper 34 erstrecken und kann eine Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts enthalten, die sich durch die Endwand 52 hindurch erstreckt. Die Endwand 52 könnte an dem Sondenkörper 34 auf eine beliebige Vielzahl von Arten angebracht sein. In einem Beispiel könnte die Endwand 52 an dem Sondenkörper 34 angeschweißt sein. Jedoch sind andere Befestigungsmittel, wie beispielsweise mechanische Befestigungsmittel, Klebstoffe oder dergleichen, angedacht. In weiteren Beispielen könnte die Endwand 52 mit dem Sondenkörper 34 integral ausgebildet sein, so dass der Sondenkörper 34 und die Endwand 52 eine einstücke Struktur bilden. Die Endwand 52 kann eine Endwandoberfläche 56 enthalten, die ein stromabwärtiges Ende der inneren Sondenkammer 35 definiert.
Die Endwand 52 kann ferner einen Flanschabschnitt 54 enthalten. Der Flanschabschnitt 54 kann nach außen in eine Richtung von dem zweiten Sondenendabschnitt 33 weg vorragen. Der Flanschabschnitt 54 kann eine Innenbohrung definieren, die sich durch diesen hindurch zwischen einem ersten und einem entgegengesetzten zweiten Ende erstreckt. An sich kann die durch den Flanschabschnitt 54 verlaufende Innenbohrung zu der Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts koaxial verlaufen.
Wie in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben, kann die Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts bemessen sein, um ein Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 aufzunehmen. An sich kann ein Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 durch die Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts hindurch in den Sondenkörper 34 hinein ragen. Im Betrieb kann elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme 8 durch die Sondenlinse 42 auf das Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 fokussiert werden.
Die Funktionsweise der Sondenanordnung 30 kann nun kurz beschrieben werden. Die elektromagnetische Strahlungsenergie kann von der Flamme 8 in das Sichtrohr 15 hinein übertragen werden, bevor sie in die Sondenanordnung 30 eintritt. Die elektromagnetische Strahlungsenergie kann anschließend durch das Fenster 36 und durch die Sondenlinse 42 hindurchtreten. Die Sondenlinse 42 kann die elektromagnetische Strahlungsenergie auf das Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 fokussieren, das an der Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts angeordnet ist. In einem Beispiel kann die Sondenlinse 42 die elektromagnetische Strahlungsenergie auf die Glasfaserkabelanordnung 60 in einem Fleck fokussieren, der einen etwa 2 mm großen Durchmesser aufweist. Jedoch wird verstanden, dass die Fleckgröße nicht auf 2 mm beschränkt ist, und diese könnte größer oder kleiner sein, indem sie beispielsweise um +/-0,08 mm größer oder kleiner als 2 mm ist (in einem Bereich von etwa 1,92 mm bis etwa 2,08 mm liegt).
Weiterhin bezugnehmend auf 3 ist ein erster Endabschnitt 70 der Glasfaserkabelanordnung 60 veranschaulicht. Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann einen Gegenflansch 61 enthalten, der an dem ersten Endabschnitt 70 positioniert ist. Der Gegenflansch 61 kann eine im Wesentlichen ebene Oberfläche definieren, die sich von der Glasfaserkabelanordnung 60 aus radial nach außen erstreckt. Der Gegenflansch 61 kann an dem Flanschabschnitt 54 angebracht sein, so dass die Glasfaserkabelanordnung 60 an der Sondenanordnung 30 angebracht ist. Der Gegenflansch 61 kann in beliebigen vielfältigen Weisen an dem Flanschabschnitt 54, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, Klebstoffe, mechanische Befestigungsmittel oder dergleichen, angebracht sein. An sich ist die Glasfaserkabelanordnung 60 in einem Beispiel beispielsweise durch eine abdichtende Befestigung an der Sondenanordnung 30 angebracht und kann mit der Sondenanordnung 30 eine Dichtung bilden. Noch weiter könnte der erste Endabschnitt 70 der Glasfaserkabelanordnung 60 in anderer Weise, beispielsweise durch eine Schraubbefestigung, mechanische Befestigungsmittel oder dergleichen, angebracht sein. In einem derartigen Beispiel könnte die Glasfaserkabelanordnung 60 an der Sondenanordnung 30 ohne den Gegenflansch 61 oder den Flanschabschnitt 54 angebracht sein.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann ferner eine Endhülse 67 enthalten, die an dem ersten Endabschnitt 70 der Glasfaserkabelanordnung 60 positioniert ist. Wie in der Technik allgemein bekannt ist, kann die Endhülse 67 einen Abschlusspunkt für die Glasfaserkabelanordnung 60 schaffen. Die Endhülse 67 kann eine beliebige Vielzahl von Formen und Konstruktionen umfassen, und es sollte verstanden werden, dass die in 3 veranschaulichte Endhülse 67 lediglich eine beispielhafte Endhülse darstellt. In diesem Beispiel kann die Endhülse 67 eine Innenbohrung 68 enthalten, durch die sich Glasfaserleiter erstrecken können. Die Endhülse 67 kann eine Vielzahl von Materialien, wie beispielsweise Keramik, Metalle und/oder Kunststoffe, enthalten. An sich kann die Endhülse 67 an dem ersten Endabschnitt 70 der Kabelanordnung vorgesehen sein und sich wenigstens teilweise in die Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts hinein erstrecken.
Es sollte verstanden werden, dass die einzelnen Faserleiter der Glasfaserkabelanordnung 60 für anschauliche Zwecke in 3 nicht veranschaulicht sind, um so die Innenbohrung 68 und die Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts deutlicher darzustellen. Jedoch können in einem vollständig zusammengebauten Zustand die Glasfaserleiter in Längsrichtung innerhalb der Innenbohrung 68 verlaufen. An sich können sich die Glasfaserleiter durch die Innenbohrung 68 hindurch, durch die Öffnung 53 des zweiten Endabschnitts hindurch und wenigstens teilweise in die innere Sondenkammer 35 hinein erstrecken.
Indem nun auf 4 Bezug genommen wird, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 nun in größeren Einzelheiten beschrieben werden. 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 4-4 nach 1 für ein Beispiel der Glasfaserkabelanordnung 60. Während 4 einen beispielhaften Querschnitt der Glasfaserkabelanordnung 60 zeigt, sollte verstanden werden, dass die restlichen Querschnitte der Glasfaserkabelanordnung 60 mit dem in 4 veranschaulichten Querschnitt ähnlich und/oder identisch sein könnten. Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann die elektromagnetische Strahlungsenergie, die spezifische Eigenschaften der Flamme 8 kennzeichnet, von der Sondenanordnung 30 zu dem Sensor 80 übermitteln. Es sollte verstanden werden, dass durch die Übermittlung der elektromagnetischen Strahlungsenergie die Glasfaserkabelanordnung 60 der elektromagnetischen Strahlungsenergie ermöglichen kann, von einem Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 zu dem entgegengesetzten Ende frei zu passieren. Demgemäß kann die Glasfaserkabelanordnung 60 die elektromagnetische Strahlungsenergie übermitteln, indem sie der Energie ermöglicht, innerhalb der Glasfaserleiter von der Sondenanordnung 30 zu dem Sensor 80 zu strömen.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann mehrere Glasfaserleiter 62 enthalten, die sich in Längsrichtung zwischen dem ersten Endabschnitt 70 und einem zweiten Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 erstrecken. Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann eine beliebige Anzahl von Glasfaserleitern 62 enthalten, obwohl die Glasfaserkabelanordnung 60 in dem veranschaulichten Beispiel 19 Glasfaserleiter enthält. Ebenfalls braucht die Größe/Gestalt der Glasfaserleiter 62 nicht die gleiche wie die in 4 veranschaulichte Größe/Gestalt zu sein, da die Glasfaserleiter 62 einen größeren oder kleineren Durchmesser aufweisen könnten. Demgemäß sollen die Glasfaserleiter 62 nach 4 hinsichtlich der vorliegenden Erfindung keine Beschränkung darstellen.
Wie allgemein bekannt ist, könnte jeder der Glasfaserleiter 62 einen Kieselsäure-Kern enthalten, der als ein Lichtrohr dient, das die elektromagnetische Strahlungsenergie entlang dessen Längserstreckung zwischen den entgegengesetzten Enden transportiert. In weiteren Beispielen könnte der Kieselsäure-Kern von einem (nicht veranschaulichten) Hüllmaterial umgeben sein, das sich koaxial zu dem Kieselsäure-Kern zwischen den entgegengesetzten Enden erstreckt. In einem Beispiel kann das Hüllmaterial einen relativ niedrigen Brechungsindex aufweisen und bei der Eingrenzung der elektromagnetischen Strahlungsenergie auf den Kieselsäure-Kern unterstützen. Insbesondere kann die elektromagnetische Strahlungsenergie von dem Hüllmaterial reflektiert werden und innerhalb des Kieselsäure-Kerns verbleiben. Das Hüllmaterial könnte von einem Puffermaterial umgeben und/oder überzogen sein, das sowohl den Kieselsäure-Kern als auch das Hüllmaterial vor Feuchtigkeit und/oder physischer Beschädigung schützen kann. Es sollte verstanden werden, dass die Glasfaserleiter 62 nicht auf den Kieselsäure-Kern, das Hüllmaterial und das Puffermaterial, wie sie hierin beschrieben sind, beschränkt sind, da diese lediglich ein mögliches Beispiel für die Glasfaserleiter 62 bilden.
Die Glasfaserleiter 62 können von wenigstens einer Sackmaterialschicht umgeben sein. In dem veranschaulichten Beispiel nach 4 kann die wenigstens eine Sackmaterialschicht eine erste Sackschicht 63 und eine zweite Sackschicht 64 enthalten. Jedoch könnte die wenigstens eine Sackmaterialschicht in weiteren Beispielen mehr als zwei Sackschichten oder nur eine einzige Sackschicht enthalten. Die erste Sackschicht 63 und die zweite Sackschicht 64 können einen Schutz für die Glasfaserleiter 62 bieten. Die erste Sackschicht 63 und die zweite Sackschicht 64 können das Bündel der Glasfaserleiter 62 längs des Umfangs umgeben, wobei die Glasfaserleiter 62 innerhalb einer Mitte eines Stoffmaterials angeordnet sind. An sich können sich die erste Sackschicht 63 und die zweite Sackschicht 64 koaxial zu dem Bündel der Glasfaserleiter 62 zwischen einem ersten Endabschnitt 70 und einem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 erstrecken. Die erste Sackschicht 63 und die zweite Sackschicht 64 können eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien, wie beispielsweise Glasfasermaterial oder dergleichen, enthalten.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann ferner eine Schlauchschicht 65 enthalten, die die Glasfaserleiter 62, die erste Sackschicht 63 und die zweite Sackschicht 64 im Wesentlichen umgibt. Die Schlauchschicht 65 kann sich im Wesentlichen koaxial zu den Glasfaserleitern 62, der ersten Sackschicht 63 und der zweiten Sackschicht 64 zwischen dem ersten Endabschnitt 70 und dem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 erstrecken. Die Schlauchschicht 65 kann aus einem flexiblen metallartigen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, erzeugt sein. Die Schlauchschicht 65 kann eine Schutzschicht für die Glasfaserkabelanordnung 60 bereitstellen, so dass auf diese Weise die Sackschichten gegen Beschädigung geschützt werden.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann ferner eine Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung enthalten, die die Glasfaserleiter 62, die erste Sackschicht 63, die zweite Sackschicht 64 und die Schlauchschicht 65 umgibt. Die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung kann einen etwas größeren Durchmesser als einen Durchmesser der Schlauchschicht 65 aufweisen, so dass die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung 66 sich rings um eine Außenfläche der Schlauchschicht 65 erstreckt. Es sollte erkannt werden, dass, obwohl die 4 die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung 66 als eine einzelne Schicht darstellt, die Panzerummantelungsschicht und der Metallschlauch zwei gesonderte Schichten aufweisen können. Z.B. kann die Panzerummantelungsschicht einen etwas größeren Durchmesser als der Metallschlauch aufweisen, so dass die Panzerummantelungsschicht sich in Umfangsrichtung um den Metallschlauch herum erstreckt. Entlang dieser Linien kann der Metallschlauch bei der Begrenzung und/oder Verhinderung einer Leckage von Fluiden, Gas oder dergleichen in die Glasfaserkabelanordnung 60 hinein und aus dieser heraus unterstützen.
Die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung 66 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien, einschließlich rostfreien Stahl enthalten. Es sollte verstanden werden, dass die Panzerummantelung ausgelegt ist, um vielfältigen Umgebungen, einschließlich Umgebungen mit relativ hoher Temperatur und relativ hohem Druck, zu widerstehen, so dass die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung 66 die Glasfaserleiter 62 schützen kann. Z.B. kann die Panzerummantelungs- und Metallschlaucheinrichtung 66 gestaltet sein, um Lufttemperaturen, beispielsweise in enger Nähe zu der Brennkammer 10, in dem Bereich von etwa -55°C (-67°F) bis etwa 200°C (392°F) standzuhalten. Jedoch werden auch höhere und niedrigere Temperaturen in Erwägung gezogen. Ähnlich kann die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 wasserbeständig sein und den Durchgang von Flüssigkeiten, Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen durch die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 begrenzen oder verhindern. An sich kann die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 periodischen Waschvorgängen mit Flüssigkeit standhalten, die an dem Turbinenraum 12 durchgeführt werden, wobei kein Fluidtransport durch die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 stattfindet.
Obwohl dies in dem Beispiel nicht veranschaulicht ist, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 ferner eine oder mehrere Tragstrukturen, wie beispielsweise Kabelklemmen, enthalten, die die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 tragen können. Die Tragstrukturen können in einem Beispiel alle 0,91 m (3 Fuß) positioniert sein, um die Panzerummantelungs- und Metallschlauchschicht 66 zu haltern. Z.B. können die Tragstrukturen an einer Oberfläche befestigt sein, die sich innerhalb und/oder außerhalb des Turbinenraums 12 befindet, so dass die Glasfaserkabelanordnung 60 hinreichend gestützt wird. Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann an den Tragstrukturen leicht angebracht und von diesen leicht gelöst werden, wodurch eine Instandhaltung, ein Ausbau, eine Neuinstallation oder dergleichen, ermöglicht sind.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann vom Gas und/ oder Feuchtigkeit evakuiert und als ein Teil einer abgedichteten Gruppe enthalten sein. Indem sie als ein Teil einer abgedichteten Gruppe enthalten ist, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 die Bildung von Kondensation innerhalb der Kabelanordnung reduzieren und den Eintritt von Gasen von einer externen Stelle, beispielsweise der Brennkammer 10, in die Kabelanordnung reduzieren. Um die Glasfaserkabelanordnung 60 abzudichten, kann zunächst Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit und/oder Gas aus der Kabelanordnung evakuiert werden. Die Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit und/oder das Gas können aus der Glasfaserkabelanordnung 60 in beliebigen verschiedenen Weisen, die in der Technik bekannt sind, abgeführt werden. Z.B. kann auf eines der oder beide Enden der Kabelanordnung ein Unterdruck angelegt werden, so dass Gase und Feuchtigkeit evakuiert werden. In der Alternative könnte ein Spülgas zu einem Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 zugeführt werden, um die Kabelanordnung von Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit und/oder Gas zu spülen. Wenn die Gase und Flüssigkeit aus der Glasfaserkabelanordnung 60 evakuiert sind, kann die Kabelanordnung anschließend erhitzt werden, um wenigstens einen Teil der verbleibenden Feuchtigkeit zu entfernen. Insbesondere kann die Glasfaserkabelanordnung 60 auf eine hinreichend hohe Temperatur erhitzt werden, so dass ein Teil der oder die gesamte verbleibende Feuchtigkeit in der Kabelanordnung verdampft wird. Es sollte erkannt werden, dass die Glasfaserkabelanordnung 60 auf vielfältige unterschiedliche Temperaturen, je nach Faktoren, wie beispielsweise dem verwendeten Material oder dergleichen, erhitzt werden kann. In einem möglichen Beispiel könnte die Glasfaserkabelanordnung 60 auf ungefähr 100°C (212°F) erhitzt werden, um die Feuchtigkeit zu verdampfen, obwohl andere Temperaturen in Erwägung gezogen werden.
Nachdem die Gase und Feuchtigkeit beseitigt worden sind, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 mit einem Inertgas, wie beispielsweise einem trockenen Inertgas, gefüllt werden. In einem Beispiel kann das Inertgas Stickstoffgas aufweisen, obwohl andere Gase in Erwägung gezogen werden. Das Inertgas kann die Glasfaserkabelanordnung 60 gegen eine Beschädigung aufgrund einer Belastung durch Luft und Feuchtigkeit schützen. Z.B. kann durch Füllen der Kabelanordnung mit einem Inertgas eine Kondensflüssigkeitsbildung sowohl innerhalb der Glasfaserkabelanordnung 60 als auch an dem ersten Endabschnitt 70 benachbart zu der Sondenanordnung 30 reduziert werden. Eine Kondenswasserbildung kann Kontaktkorrosion zwischen der Schlauchschicht 65 und der zweiten Sackschicht 64 hervorrufen. Außerdem kann Feuchtigkeit den Kieselsäure-Kern der Glasfaserleiter 62 beschädigen, falls die Feuchtigkeit in das Füllmaterial durchdringen würde. Zusätzlich kann durch Füllen der Glasfaserkabelanordnung 60 mit dem Inertgas eine weitere Kondensflüssigkeitsbildung begrenzt werden, wenn der Turbinenraum 12 und die Brennkammer 10 abgekühlt werden.
Nachdem die Glasfaserkabelanordnung 60 mit dem Inertgas gefüllt worden ist, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 ferner dichtend verschlossen und als ein Teil einer abgedichteten Gruppe aufgenommen werden. Z.B. kann jeder von dem ersten Endabschnitt 70 und dem zweiten Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 abgedichtet werden, so dass begrenzt und/oder verhindert wird, dass unerwünschte Stoffe in einen Innenraum der Glasfaserkabelanordnung 60 eintreten können. Die unerwünschten Stoffe können Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit, Gas von der Sondenanordnung 30 oder dergleichen enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Um den ersten Endabschnitt 70 und den zweiten Endabschnitt 72 abzudichten, kann ein Dichtungsmaterial sowohl an dem ersten Endabschnitt 70 als auch an dem zweiten Endabschnitt 72 aufgebracht werden. Das Dichtungsmaterial kann die Glasfaserleiter 62 im Wesentlichen umgeben und einen Teil der oder alle Lücken zwischen den Glasfaserleitern 62 füllen. Das Dichtungsmaterial kann mit der Außenfläche des Puffermaterials und mit einer Innenfläche des Stoffmaterials eine Bindung schaffen. In einem Beispiel kann das Dichtungsmaterial eine Keramik-Silikon-Dichtungsmasse enthalten, wobei jedoch eine Anzahl unterschiedlicher Dichtungsmaterialien in Erwägung gezogen werden. Das Dichtungsmaterial kann in einem Beispiel ausgewählt sein, um einer Temperatur in dem Bereich von etwa 380°C (716°F) standzuhalten. Sobald die Glasfaserkabelanordnung 60 abgedichtet worden ist, werden unerwünschte Stoffe als solche darin beschränkt, in die Kabelanordnung einzudringen, während das Inertgas innerhalb der Kabelanordnung gehalten wird.
Indem nun auf 5 Bezug genommen wird, ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 nach 1 veranschaulicht, die ein Beispiel für den Sensor 80 darstellt. Ein erster Endabschnitt 82 des Sensors 80 kann an dem zweiten Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 angebracht sein. Der erste Endabschnitt 82 kann eine Sensoröffnung 83 enthalten, durch die der zweite Endabschnitt 72 der Glasfaserkabelanordnung 60 ragen kann. Wie veranschaulicht, kann die Glasfaserkabelanordnung 60 eine Endkappe 87 enthalten. Die Endkappe 87 kann eine Innenbohrung enthalten, die sich in Längsrichtung durch die Endkappe 87 hindurch erstreckt, und kann einen Innengewindeabschnitt enthalten.
Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann auf eine beliebige unterschiedliche Weise an dem Sensor 80 befestigt sein. Z.B. kann der Sensor 80 in dem veranschaulichten Beispiel einen Gewindefortsatz 85 enthalten, der mit der Endkappe 87 der Glasfaserkabelanordnung 60 in Eingriff steht. Im Betrieb kann die Glasfaserkabelanordnung 60 durch die Endkappe 87 durchführen. Die Endkappe 87 kann an dem Gewindefortsatz 85 in einer verschraubten Weise angebracht sein. An sich kann ein Fortsatz 76 der Glasfaserkabelanordnung zwischen dem Gewindefortsatz 85 auf einer Seite und der Endkappe 87 auf einer zweiten Seite positioniert sein. Demgemäß kann die Glasfaserkabelanordnung 60 an dem Sensor 80 lösbar befestigt sein.
Es sollte verstanden werden, dass eine beliebige Anzahl von Befestigungsstrukturen zur Befestigung der Glasfaserkabelanordnung 60 an dem Sensor 80 in Erwägung gezogen werden und das Beispiel nach 5 lediglich ein mögliches Beispiel zeigt. Z.B. könnte die Glasfaserkabelanordnung 60 durch vielfältige mechanische Befestigungsmittel befestigt sein, so dass die Endkappe und der Gewindefortsatz nicht vorgesehen sein können. Die mechanischen Befestigungsmittel könnten eine Befestigung nach Art einer Mutter und eines Verbindungselementes, eine Befestigung nach Art einer Schraube und eines Gewindeelementes oder dergleichen enthalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In anderen Beispielen könnte die Glasfaserkabelanordnung 60 durch eine ähnliche oder identische Schweißverbindung, wie in 3 dargestellt (Befestigung des ersten Endabschnitts 70 der Glasfaserkabelanordnung 60 an der Sondenanordnung 30) befestigt sein. Noch weiter könnte die Glasfaserkabelanordnung 60 an dem Sensor 80 mit einem oder mehreren Klebstoffen befestigt sein. Demgemäß umfasst die Befestigung der Glasfaserkabelanordnung 60 an dem Sensor 80 in 5 nur ein mögliches Beispiel, obwohl eine Vielzahl von Befestigungsmitteln angedacht sind.
Es sollte verstanden werden, dass die Glasfaserleiter 62 in der Glasfaserkabelanordnung 60 in 5 aus anschaulichen Gründen nicht veranschaulicht sind, um so die Innenbohrung 68 und die Sensoröffnung 83 deutlicher darzustellen. Jedoch können die Glasfaserleiter 62 in einem vollständig montierten Zustand in Längsrichtung innerhalb der Innenbohrung 68 verlaufen. An sich können sich die Glasfaserleiter 62 durch die Innenbohrung 68 hindurch, durch die Sensoröffnung 83 hindurch und wenigstens teilweise in den Sensor 80 hinein erstrecken.
Weiterhin bezugnehmend auf 5 kann die Struktur des Sensors 80 nun in größeren Einzelheiten beschrieben werden. Es sollte verstanden werden, dass der Sensor 80 etwas allgemein veranschaulicht ist und nicht auf das in 5 veranschaulicht Beispiel beschränkt ist. Demgemäß kann der Sensor 80 eine Vielzahl unterschiedlicher Größen und Konfigurationen aufweisen, während er weiterhin die hierin beschriebene Funktion beibehält.
Der Sensor 80 kann außerhalb des Turbinenraums 12 und im Abstand von der Brennkammer 10 entfernt angeordnet sein. Demgemäß kann der Sensor 80 an einer Stelle positioniert sein, die eine geringere Temperatur als innerhalb des Turbinenraums 12 aufweist, so dass in dem Sensor 80 eine Elektronik verwendet werden kann, ohne dass diese relativ hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
Der Sensor 80 kann einen Sensorkörper 81 enthalten, der sich zwischen dem ersten Endabschnitt 82 und einem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 84 erstreckt. Der Sensorkörper 81 kann eine im Wesentlichen hohle Innenbohrung enthalten, die sich zwischen dem ersten Endabschnitt 82 und dem zweiten Endabschnitt 84 erstreckt. Der Sensorkörper 81 kann aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien, einschließlich einer Vielzahl metallartiger Materialien, ausgebildet sein, die korrosionsbeständig sein können. Z.B. kann der Sensorkörper 81 rostfreien Stahl 304, rostfreien Stahl 316 oder dergleichen enthalten.
Der Sensor 80 kann eine erste Sensorkammer 86 enthalten, die benachbart zu dem ersten Endabschnitt 82 des Sensorkörpers 81 positioniert ist. Die erste Sensorkammer 86 kann durch den ersten Endabschnitt 82, Innenwände des Sensorkörpers 81 und eine Sensorlinse 96 begrenzt sein. Die erste Sensorkammer 86 kann eine im Wesentlichen zylindrisch gestaltete Struktur definieren, die sich entlang der Längsachse des Sensorkörpers 81 erstreckt. Die erste Sensorkammer 86 kann während der Installation dichtend verschlossen werden, wobei die Kammer von Gas, Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen gespült wird. Es kann eine Vielzahl von Vorrichtungen verwendet werden, um die erste Sensorkammer 86 abzudichten. Z.B. kann die erste Sensorkammer 86 eine oder mehrere Ventilanordnungen enthalten, die funktionieren, um Gas, Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen abzuführen, obwohl sie auf dieses Beispiel nicht beschränkt ist.
In dem in 5 veranschaulichten Beispiel kann die eine oder können die mehreren Ventilanordnungen ein Niederdruckventil 90 und ein Auslassventil 92 enthalten. Gemeinsam können das Niederdruckventil 90 und das Auslassventil 92 dazu dienen, den Inhalt der ersten Sensorkammer 86 zu spülen. Das Niederdruckventil 90 und das Auslassventil 92 können jeweils in Fluidverbindung mit der ersten Sensorkammer 86 angeordnet sein. Öffnungen, Durchlässe oder dergleichen können sich in Radialrichtung durch den Sensorkörper 81 hindurch von der ersten Sensorkammer 86 zu einer Außenwand des Sensorkörpers 81 erstrecken. Das Niederdruckventil 90 und das Auslassventil 92 können jeweils mit einer der Öffnungen in Fluidverbindung stehen, so dass ein Gasströmungspfad von sowohl dem Niederdruckventil 90 als auch dem Auslassventil 92 durch den Sensorkörper 81 hindurch und in die erste Sensorkammer 86 hinein geschaffen wird.
Gemeinsam können das Niederdruckventil 90 und das Auslassventil 92 die Inhalte der ersten Sensorkammer 86 spülen. Insbesondere kann das Niederdruckventil 90 an eine Gasversorgung betriebsmäßig angeschlossen sein, so dass Gas durch das Niederdruckventil 90 der ersten Sensorkammer 86 zugeführt werden kann. Das Gas kann vielfältige Gase enthalten, die dazu dienen, die Sensorkammer zu spülen, und kann in einem möglichen Beispiel ein trockenes Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, enthalten. Das Gas kann durch das Niederdruckventil 90 gepumpt werden. Während sich das Versorgungsgas in der ersten Sensorkammer 86 aufstaut, können die Inhalte der ersten Sensorkammer 86 evakuiert werden und durch das Auslassventil 92 austreten. Die Inhalte können Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen enthalten. Demgemäß können die Inhalte der ersten Sensorkammer 86 durch das Auslassventil 92 austreten, so dass das Versorgungsgas dazu dienen kann, Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen, die in der ersten Sensorkammer 86 vorhanden ist, abzuführen. Demgemäß können das Niederdruckventil 90 und das Auslassventil 92 eine Spülung der ersten Sensorkammer durchführen, um Feuchtigkeit abzuführen.
Es sollte verstanden werden, dass die Ventilanordnungen, einschließlich des Niederdruckventils 90 und des Auslassventils 92, wie sie in 5 veranschaulicht sind, lediglich ein mögliches Beispiel für eine Spülung der Inhalte der ersten Sensorkammer 86 darstellen. Es werden weitere Ventilanordnungskonstruktionen in Erwägung gezogen, so dass der Sensor 80 nicht auf das in 5 veranschaulichte Beispiel beschränkt ist. Z.B. könnte die erste Sensorkammer 86 in anderen Beispielen lediglich eine oder mehrere Öffnungen enthalten, die Versorgungsgas von einer Gasversorgung empfangen kann bzw. können. Folglich enthalten die in 5 veranschaulichten Ventilanordnungen lediglich ein mögliches Beispiel für die Abfuhr/Spülung der Inhalte der ersten Sensorkammer 86, da eine Vielzahl unterschiedlicher Strukturen und Verfahren zur Erfüllung der gleichen Funktion angedacht sind.
Der Sensor 80 kann ferner eine zweite Sensorkammer 94 enthalten, die stromabwärts von der ersten Sensorkammer 86 positioniert ist. Die zweite Sensorkammer 94 kann innerhalb der Innenbohrung des Sensorkörpers 81 positioniert sein und kann zwischen der ersten Sensorkammer 86 und dem zweiten Endabschnitt 84 positioniert sein. Die zweite Sensorkammer 94 kann von der ersten Sensorkammer 86 durch die Sensorlinse 96 getrennt sein. Die zweite Sensorkammer 94 kann dichtend verschlossen und mit einem Gas, einschließlich eines trockenen Inertgases, wie beispielsweise Argon, aufgefüllt sein. Durch Auffüllen der zweiten Sensorkammer 94 mit dem Gas kann die zweite Sensorkammer 94 den Eintritt von Feuchtigkeit, Kondensflüssigkeit oder dergleichen begrenzen oder reduzieren.
Die zweite Sensorkammer 94 kann in einem Beispiel mit einer Spülöffnung 102 versehen sein. Die Spülöffnung 102 kann bei der Auffüllung der zweiten Sensorkammer 94 mit dem Gas helfen. Die Spülöffnung 102 ist veranschaulicht, wie sie an dem zweiten Endabschnitt 84 des Sensorkörpers 81 positioniert ist, obwohl die Spülöffnung 102 nicht auf eine derartige Stelle beschränkt ist. Vielmehr könnte die Spülöffnung 102 seitlich auf einer Seite des Sensorkörpers 81, näher an dem ersten Endabschnitt 82 oder dergleichen positioniert sein. Im Betrieb kann die Spülöffnung 102 mit einer Gasversorgung in Fluidverbindung stehen, die das trockene Inertgas zuführen kann. Wenn das trockene Inertgas durch die Spülöffnung 102 hindurch und in die zweite Sensorkammer 94 hinein zugeführt worden ist, kann die Spülöffnung 102 verschlossen und abgedichtet werden. In dem veranschaulichten Beispiel nach 5 kann die Spülöffnung 102 mittels einer Gewindeeinsatzstruktur abgedichtet sein, obwohl eine Vielzahl von Dichtungsstrukturen angedacht sind. An sich ist der Sensor 80 nicht auf die Spülöffnung 102 in dem veranschaulichten Beispiel beschränkt.
Der Sensor 80 kann ferner die innerhalb der Innenbohrung positionierte Sensorlinse 96 enthalten, die die erste Sensorkammer 86 und die zweite Sensorkammer 94 voneinander trennt. Die Sensorlinse 96 kann stromabwärts von dem ersten Endabschnitt 82 des Sensorkörpers 81 positioniert sein. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben, kann die Sensorlinse 96 die elektromagnetische Strahlungsenergie von der Glasfaserkabelanordnung 60 empfangen und fokussieren. Die Sensorlinse 96 kann im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Längsachse des Sensorkörpers 81 ausgerichtet sein, so dass die Sensorlinse 96 sich quer durch die Innenbohrung erstreckt. Die Sensorlinse 96 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Linsen, wie beispielsweise eine Bikonvexlinse, eine Plankonvexlinse oder dergleichen, enthalten. Außerdem kann die Sensorlinse 96 in einem Beispiel eine Quarzglaslinse enthalten.
Die Sensorlinse 96 kann durch einen oder mehreren O-Ringe 98 abgestützt sein. Das veranschaulichte Beispiel nach 5 enthält zwei O-Ringe, wobei jedoch verstanden werden sollte, dass mehrere oder wenigere O-Ringe angedacht sind. Die O-Ring 98 können auf gegenüberliegenden Seiten der Sensorlinse 96 positioniert sein, so dass die Sensorlinse 96 zwischen den O-Ringen 98 im Wesentlichen eingefügt sind. Die O-Ringe 98 können eine kreisförmig gestaltete Struktur mit einer Bohrung, die sich durch eine Mitte erstreckt, enthalten. Die O-Ringe 98 können aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien, einschließlich Elastomermaterialien, Viton oder dergleichen, erzeugt sein. Die O-Ringe 98 können die Sensorlinse 96 derart einschließen, dass einer der O-Ringe 98 stromaufwärts und neben der Sensorlinse 96 positioniert ist, während der zweite O-Ring stromabwärts und neben der Sensorlinse 96 positioniert ist. Die O-Ringe 98 können in einem Beispiel entweder an dem Sensorkörper 81 oder an der Sensorlinse 96 oder an beiden angebracht sein, so dass die Sensorlinse 96 an einer axialen Bewegung entlang der Längserstreckung des Sensorkörpers 81 beschränkt werden kann. Außerdem können die O-Ringe 98 eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung zwischen der Sensorlinse 96 und dem Sensorkörper 81 erzielen, so dass begrenzt und/oder verhindert wird, dass Gas, Luft, Flüssigkeiten oder dergleichen um die Sensorlinse 96 herum aus der ersten Sensorkammer 96 zu der zweiten Sensorkammer 94 und umgekehrt hindurchtreten können.
Der Sensor 80 kann ferner einen Beilagscheiben-Kompressionsring 101 enthalten, der benachbart zu und stromabwärts von den O-Ringen 98 positioniert ist. Der Beilagscheiben-Kompressionsring 101 kann sich längs des Umfangs rings um eine Innenbohrung des Sensors 80 erstrecken. Der Beilagscheiben-Kompressionsring 101 kann ein verformbares Material enthalten, das sich als Reaktion auf eine Kraft komprimieren kann. Z.B. kann der Beilagscheiben-Kompressionsring 101 beliebige unterschiedliche elastomerartige Materialien enthalten. Der Beilagscheiben-Kompressionsring 101 kann mit den O-Ringen 98 derart in Kontakt stehen, dass der Beilagscheiben-Kompressionsring 101 eine axiale Bewegung der O-Ringe 98 und der Sensorlinse 96 begrenzen und/oder verhindern kann.
Der Sensor 80 kann ferner einen Sicherungsring 99 enthalten. Der Sicherungsring 99 kann ähnlich dem Sicherungsring 51 in der Sondenanordnung 30 oder mit diesem identisch sein. Der Sicherungsring 99 in dem Sensor 80 kann in einer Einkerbung, Nut oder dergleichen aufgenommen sein, die in einer Innenfläche des Sensorkörpers 81 ausgebildet ist. Der Sicherungsring 51 kann für einen weiteren Halt für die Sensorlinse 96, die O-Ringe 98 und den Beilagscheiben-Kompressionsring 101 sorgen und kann eine axiale Bewegung dieser Strukturen begrenzen und/oder verhindern. Der Sicherungsring 99 ist stromabwärts und neben dem Beilagscheiben-Kompressionsring 101 positioniert. Natürlich sollte erkannt werden, dass der Sicherungsring 99 lediglich ein mögliches Beispiel für einen Sicherungsring umfasst, da eine beliebige Vielzahl von Strukturen, die eine Axialbewegung der Sensorlinse 96 begrenzen können, in Erwägung gezogen wird.
Der Sensor 80 kann ferner eine Photodiode 100 enthalten, die stromabwärts von der Sensorlinse 96 positioniert ist. Die Photodiode 100 kann einen Ultraviolett-Festkörpersensor enthalten, der die fokussierte elektromagnetische Strahlungsenergie von der Glasfaserkabelanordnung 60 durch die Sensorlinse 96 empfängt. Die Photodiode 100 kann quadratisch gestaltet sein und ist in der Diagonale in etwa 1,4 mm lang. In einem Beispiel kann die Sensorlinse 96 Licht, einschließlich der elektromagnetischen Strahlungsenergie, auf einen Fleck auf der Photodiode 100 fokussieren, der einen Durchmesser von etwa 1,7 mm +/-0,08 mm aufweist. Natürlich wird verstanden, dass vielfältige Photodioden in dem Sensor 80 verwendet werden können, so dass die Photodiode 100 nicht auf die vorerwähnten Maße beschränkt ist. In einem Beispiel kann die Photodiode 100 eine Siliziumcarbid-Photodiode enthalten.
Die Photodiode 100 kann die elektromagnetische Strahlungsenergie empfangen und kann basierend auf der elektromagnetischen Strahlungsenergie ein Stromausgangssignal, beispielsweise einen Photostrom, erzeugen. Wie allgemein bekannt ist, kann die elektromagnetische Strahlungsenergie Ultraviolett(UV)-Strahlung enthalten, die eine Wellenlänge in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 400 nm aufweist. Die Photodiode 100 kann einen Photostrom erzeugen, der in einen Strom umgewandelt wird, der zu der Intensitätsstärke der UV-Strahlung, die innerhalb einer speziellen Spektralbandbreite empfangen wird, proportional ist. Z.B. kann die Photodiode 100, einschließlich der Siliziumcarbid-Photodiode, eine Spektralempfindlichkeit in einem Bereich von etwa 190 Nanometer (nm) bis etwa 400 nm aufweisen. Die Photodiode 100 weist als solche eine relativ weite Spektralempfindlichkeit auf, die einen 310 nm Spitzenwert der Flamme 8 umfasst, so dass auf diese Weise eine relativ zuverlässige Erfassung der Emission der 310 nm Strahlung der Flamme 8 ermöglicht wird. Durch Vorsehen einer hohen Endwellenlänge der spektralen Empfindlichkeit (von 400 nm in diesem Beispiel) kann die Photodiode 100 folglich für eine mögliche Störstrahlung eines schwarzen Körpers von den Wänden der Brennkammer 10 „blind“ sein.
Wie allgemein bekannt ist, kann die Photodiode 100 als ein Teil einer Verstärkerschaltung enthalten sein. Die Verstärkerschaltung ist in 5 etwas allgemein veranschaulicht und könnte eine beliebige Anzahl von Konfigurationen umfassen, die nicht auf die 5 beschränkt sind. Die Photodiode 100 kann einen Photostrom erzeugen, der zu der Intensität des ultravioletten Lichtes, dem die Photodiode 100 ausgesetzt ist, proportional ist. Der Photostrom von der Photodiode 100 kann durch eine Signalschaltungseinrichtung verarbeitet und verstärkt werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen. Z.B. kann die Photodiode 100 in einem Beispiel elektromagnetische Strahlungsenergie in ein elektrisches Signal in Form eines Photostroms umwandeln. Wie allgemein bekannt ist, kann der Photostrom verstärkt werden, so dass nach der Verstärkung der Photostrom in einen Strom in dem Bereich von etwa 4 Milliampere (mA) bis etwa 20 mA umgesetzt ist.
Dieses elektrische Signal in Form eines Stroms kann für die speziellen Eigenschaften der Flamme 8 kennzeichnend sein. Die speziellen Eigenschaften der Flamme 8 können z.B. die Gegenwart oder das Fehlen der Flamme 8 innerhalb der Brennkammer 10 enthalten. Z.B. wird im Falle eines Flamme-aus-Zustands, in dem die Flamme 8 erloschen ist, das Ausbleiben oder Fehlen der elektromagnetischen Strahlungsenergie an der Photodiode 100 erfasst. Dieses Ausbleiben bzw. Fehlen der elektromagnetischen Strahlungsenergie kann die Photodiode 100 veranlassen, ein elektrisches Signal in Form eines Photostroms zu liefern, der klein oder null ist. In einem Beispiel kann das elektrische Signal zu einer Brennstoffsteuervorrichtung oder dergleichen gesandt werden, die die Brennstoffzufuhr durch die Brennstoffdüse 13 hindurch und in die Brennkammer 10 hinein reduzieren und/oder anhalten kann. An sich kann das elektrische Signal von der Photodiode 100 verwendet werden, um die Brennstoffzufuhr zu der Brennstoffdüse 13 zu steuern.
Indem nun auf 1 Bezug genommen wird, kann nun der Betrieb der Flammensensorvorrichtung 6 in größeren Einzelheiten beschrieben werden. Es kann Brennstoff der Brennkammer 10 über die Brennstoffdüse 13 unter Erzeugung der Flamme 8 zugeführt werden. Ein Sichtrohr 15 kann über eine Entfernung von der Brennkammer 10 aus nach außen ragen und einen optischen Weg oder Strahlengang von dem Sichtrohr 15 zu der Flamme 8 definieren. Die Sondenanordnung 30 kann an dem Sichtrohr angebracht sein, so dass die Sondenanordnung 30 in einem Abstand von der Brennkammer 10 entfernt angeordnet ist. Elektromagnetische Strahlungsenergie, die für die spezielle Eigenschaft der Flamme 8 kennzeichnend ist, wird von der Flamme 8 in der Brennkammer 10 durch das Sichtrohr 15 hindurch und in die Sondenanordnung 30 hinein übermittelt. Sobald sie in der Sondenanordnung 30 vorhanden ist, kann die elektromagnetische Strahlungsenergie durch die (in 3 veranschaulichte) Sondenlinse 42 auf die Glasfaserleiter 62 an dem ersten Endabschnitt 70 der Glasfaserkabelanordnung 60 fokussiert werden. Die Glasfaserkabelanordnung 60 kann sich zwischen dem ersten Endabschnitt 70, der innerhalb des Turbinenraums 12 positioniert ist, und dem zweiten Endabschnitt 72 erstrecken, der außerhalb des Turbinenraums 12 positioniert ist. Die elektromagnetische Strahlungsenergie kann entlang der Längserstreckung der Glasfaserkabelanordnung 60 von dem ersten Endabschnitt 70 zu dem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt 72 strömen.
Indem nun auf 5 Bezug genommen wird, kann die elektromagnetische Strahlungsenergie an dem zweiten Ende der Glasfaserkabelanordnung 60 in den Sensor 80 eintreten. Der Sensor 80 ist in einer Entfernung von der Brennkammer 10 weg außerhalb des Turbinenraums 12 positioniert, so dass der Sensor 80 nicht innerhalb der eine relativ hohe Temperatur/starke Vibrationen aufweisenden Umgebung des Turbinenraums 12 angeordnet ist. Die elektromagnetische Strahlungsenergie kann durch die Sensorlinse 96 auf die Photodiode 100 fokussiert werden. Als Reaktion kann die Photodiode 100 basierend auf der Intensität der elektromagnetischen Strahlungsenergie ein elektrisches Signal erzeugen. Dieses elektrische Signal kann in Form eines Ausgangsstroms vorliegen, der die spezifische Eigenschaft der Flamme 8 kennzeichnet, wozu die Gegenwart oder das Fehlen der Flamme gehört, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Demgemäß kann bei Fehlen der Flamme 8 der Ausgangsstrom klein oder null sein. Dieser geringe Ausgangsstrom kann eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr, die zu der Brennkammer 10 geliefert wird, auslösen. Durch Abschalten der Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer 10 kann die Gefahr einer Beschädigung an der Turbine reduziert werden. Außerdem können durch Positionierung des Sensors 80 an einer Stelle außerhalb des Turbinenraums 12 temperaturempfindliche Elektronikkomponenten in dem Sensor 80 sicher und zuverlässig funktionieren.
Es ist eine Flammensensorvorrichtung geschaffen, die einen Sensor zur Erfassung spezifischer Eigenschaften einer Flamme innerhalb einer Brennkammer enthält. Der Sensor enthält eine Siliziumcarbid-Photodiode, und der Sensor ist im Abstand von einer Brennkammer entfernt angeordnet. Außerdem erstreckt sich eine Glasfaserkabelanordnung zwischen dem Sensor und der Brennkammer. Die Glasfaserkabelanordnung kann die spezifischen Eigenschaften der Flamme von der Brennkammer zu dem Sensor übermitteln. Die Glasfaserkabelanordnung ist als ein Teil einer mit einem Inertgas gefüllten abgedichteten Gruppe enthalten.

Claims

Flammensensorvorrichtung, die aufweist: einen Sensor (80) zur Bestimmung spezifischer Eigenschaften einer Flamme (8) innerhalb einer Brennkammer (10), wobei der Sensor (80) eine Siliziumcarbid-Photodiode (100) enthält, wobei der Sensor (80) in einer Entfernung von der Brennkammer (10) beabstandet ist; und eine Glasfaserkabelanordnung (60), die sich zwischen dem Sensor (80) und der Brennkammer (10) erstreckt, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) konfiguriert ist, um die spezifischen Eigenschaften der Flamme (8) von der Brennkammer (10) zu dem Sensor (80) zu übermitteln, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) als ein Teil einer abgedichteten Gruppe, die mit einem Inertgas gefüllt ist, enthalten ist; wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) an einem ersten Endabschnitt (82) des Sensors (80) befestigt ist, wobei der Sensor (80) ferner eine Linse (96) enthält, die innerhalb einer inneren Kammer (86, 94) des Sensors (80) zwischen dem ersten Endabschnitt (82) und der Siliziumcarbid-Photodiode (100) positioniert ist, wobei die Linse (96) konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie aus der Glasfaserkabelanordnung (60) auf die Siliziumcarbid-Photodiode (100) zu fokussieren; wobei die innere Kammer (86, 94) des Sensors (80) eine erste Sensorkammer (86), die zwischen dem ersten Endabschnitt (82) des Sensors (80) und der Linse (96) positioniert ist, und eine zweite Sensorkammer (94) enthält, die zwischen der Linse (96) und einem entgegengesetzten zweiten Ende (84) des Sensors (80) positioniert ist, wobei die Siliziumcarbid-Photodiode (100) in der zweiten Sensorkammer (94) positioniert ist; und wobei die erste Sensorkammer (86) wenigstens eine Ventilanordnung (90, 92) enthält, die einen Strömungspfad zwischen der ersten Sensorkammer (86) und einer Außenseite des Sensors (80) definiert, wobei die wenigstens eine Ventilanordnung (90, 92) konfiguriert ist, um die erste Sensorkammer (86) mit trockenem Stickstoff zu spülen und Feuchtigkeit aus der ersten Sensorkammer (86) zu entfernen.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die spezifischen Eigenschaften der Flamme (8) die Gegenwart und das Fehlen der Flamme (8) innerhalb der Brennkammer (10) enthalten.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Siliziumcarbid-Photodiode (100) konfiguriert ist, um eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr zu der Brennkammer (10) auszulösen.
Flammensensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) an entgegengesetzten Enden abgedichtet und mit einem Stickstoffgas gefüllt ist.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Siliziumcarbid-Photodiode (100) konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie aus der Glasfaserkabelanordnung (60) in ein elektrisches Signal in Form eines Ausgangsstroms in einem Bereich von etwa 4 Milliampere bis etwa 20 Milliampere umzuwandeln, wobei der Ausgangsstrom die spezifischen Eigenschaften der Flamme (8) kennzeichnet.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, wobei die zweite Sensorkammer (94) abgedichtet und mit einem Inertgas gefüllt ist.
Flammensensorvorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, die ferner ein Sichtrohr (15) enthält, das aus der Brennkammer (10) ragt und einen optischen Weg von der Flamme (8) und durch das Sichtrohr (15) hindurch definiert.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 7, die ferner eine Sondenanordnung (30) enthält, die an dem Sichtrohr (15) an einem ersten Endabschnitt (32) der Sondenanordnung (3) angebracht und konfiguriert ist, um spezifische Eigenschaften der Flamme (8) von dem Sichtrohr (15) zu erhalten, wobei die Sondenanordnung (30) aufweist: eine innere Kammer (35), die sich zwischen dem ersten Endabschnitt (32) und einem entgegengesetzten zweiten Endabschnitt (33) der Sondenanordnung (30) erstreckt, wobei die Glasfaserkabelanordnung (60) an dem zweiten Endabschnitt (33) der Sondenanordnung (30) dichtend befestigt ist; ein Saphir-Fenster (36), das innerhalb der inneren Kammer (35) angeordnet ist, wobei das Saphir-Fenster (36) innerhalb der inneren Kammer (35) abgedichtet und konfiguriert ist, um eine Druckbarriere zu schaffen; und eine Linse (42), die innerhalb der inneren Kammer (35) zwischen dem Saphir-Fenster (36) und dem zweiten Endabschnitt (33) angeordnet ist, wobei die Linse (42) durch wenigstens eine Metallbeilagscheibe (48) gestützt ist, so dass die Linse (42) konfiguriert ist, um Licht aus dem Sichtrohr (15) auf ein Ende der Glasfaserkabelanordnung (60) zu fokussieren.
Flammensensorvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Linse (42) konfiguriert ist, um elektromagnetische Strahlungsenergie von der Flamme (8) auf die Glasfaserkabelanordnung (60) zu fokussieren.