DE19705769A1 - Monitoring device for radial and axial clearance between blades and housing of turbo engine - Google Patents

Monitoring device for radial and axial clearance between blades and housing of turbo engine

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Abstract

The device has a microwave radar system with at least one transmitter-receiver unit (SE) for generating, emitting and receiving microwaves, at least one hollow conductor arrangement (HL) between the transmitter-receiver unit and the blades and an evaluation unit for the evaluation of signals from the transmitter-receiver unit. The hollow conductor arrangement has at least one section along its edge remote from the transmitter-receiver unit along a line in a plane contg. the blade wheel rotation axis at a small distance from the enclosing surface of the vol. swept by the blade wheel as it rotates. The evaluation unit derives the radial and axial gap between the blade wheel and housing from the signals received from the transmitter-receiver unit or signals blade damage if present.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Über­ wachung von Radial- und Axialspalt zwischen einem Schaufel­ rad, z. B. einer Turbine, und dem umgebenden Gehäuse während des Betriebes.The present invention relates to a device for over monitoring of radial and axial gap between a blade wheel, e.g. B. a turbine, and the surrounding housing during of the company.

Um den sicheren Betrieb von Turbomaschinen zu gewährleisten, besteht ein großes Interesse, während des Betriebes, d. h. während der Drehung des Schaufelrades, die Schaufeln konti­ nuierlich zu überwachen. Dabei ist die exakte Einhaltung des Abstandes der Schaufelspitzen, d. h. der äußersten Ränder der Schaufeln, vom Gehäuse (Radialspalt) sehr wichtig. Zum einen darf aus Sicherheitsgründen ein minimaler Radialspalt nicht unterschritten werden. Auf der anderen Seite führt ein zu großer Radialspalt zu einem unnötig geringen Wirkungsgrad. Neben dem Radialspalt ist besonders bei Schaufelrädern, bei denen die Schaufelreihen mit einem Deckband verkleidet sind, der axiale Abstand zu Gehäuseteilen wichtig. Da sich diese Größen durch verschiedenen dynamische Einflußfaktoren ändern, ist eine kontinuierliche Überwachung des Radialspaltes und des Axialspaltes während des Betriebes anzustreben. Die Größe des Radialspaltes kann z. B. mittels Nadelsonden überwacht werden, die bis auf Berührung an die Schaufelspitzen herange­ fahren werden. Es werden auch induktive Sonden und Sonden, die auf dem Wirbelstromprinzip beruhen, verwendet. Keines der Verfahren hat sich aber für den Dauereinsatz durchsetzen kön­ nen. Eine weitere Einschränkung für optische Sensoren ergibt sich aus der begrenzten thermischen Belastbarkeit.To ensure the safe operation of turbomachinery, there is a lot of interest during operation, i.e. H. during the rotation of the paddle wheel, the blades are continuous to monitor it. The exact adherence to the Blade tip spacing, d. H. the outermost edges of the Paddles, very important from the housing (radial gap). On the one hand For safety reasons, a minimal radial gap is not allowed be undercut. On the other hand leads to large radial gap at an unnecessarily low efficiency. In addition to the radial gap, especially with paddle wheels where the rows of blades are covered with a cover tape, the axial distance to the housing parts is important. Because this Change sizes through various dynamic influencing factors, is a continuous monitoring of the radial gap and to strive for the axial gap during operation. The size the radial gap can, for. B. monitored by means of needle probes that come up to the tip of the shovel will drive. There are also inductive probes and probes which are based on the eddy current principle. None of the However, the procedure has become established for continuous use nen. Another limitation for optical sensors results resulting from the limited thermal resilience.

Bei der in der US 5,479,826 beschriebenen Anordnung ist ein Hohlleiter zur Führung von Mikrowellen radial auf das Schau­ felrad gerichtet. Es wird die momentane Position eines Schau­ felrades vor der Mündung dieses Hohlleiters dadurch festge­ stellt, daß die Reflexion der Mikrowellen an der äußeren Kante der Schaufel zur Ausbildung von stehenden Wellen in dem Hohlleiter führt. Die sich daher bei einer Drehung des Schau­ felrades periodisch ändernde Impedanz kann in der Sende- und Empfangseinheit als relativ kurze, periodisch auftretende Spannungsänderung erfaßt werden. Die Geschwindigkeit der Schaufelräder kann so über einen Umlauf gemittelt erfaßt wer­ den, und aus dem Intervall zwischen den Zeitpunkten, an denen zwei aufeinanderfolgende Schaufeln die Mündung des Hohllei­ ters passieren, kann zumindest näherungsweise auf eine vor­ handene Schaufelschwingung rückgeschlossen werden.In the arrangement described in US 5,479,826 is a Waveguide for guiding microwaves radially onto the show directional bike. It becomes the current position of a show felrades festge before the mouth of this waveguide  represents that the reflection of the microwaves on the outer Edge of the blade for the formation of standing waves in the Waveguide leads. Which is therefore when the show rotates felrades periodically changing impedance can be in the transmit and Receiver unit as a relatively short, periodically occurring Voltage change can be detected. The speed of the Paddlewheels can be recorded averaged over one revolution den, and from the interval between the times at which two successive blades the mouth of the Hohllei ters can happen, at least approximately to one before existing blade vibration can be inferred.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Kontrolle von Radial- und Axialspalt bei Schaufelrädern während des Betriebes anzugeben.The object of the present invention is an improved Device for checking the radial and axial gap at To specify paddle wheels during operation.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the device with the features of Claim 1 solved. Further configurations result from the dependent claims.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellen-Radarsy­ stem verwendet, um die Position einer bestimmten Schaufel re­ lativ zum Gehäuse sehr genau zu bestimmen. Das Radarsystem umfaßt eine Sende- und Empfangseinheit, von der Mikrowellen durch einen Hohlleiter in im wesentlichen radialer oder axia­ ler Richtung auf das Schaufelrad gerichtet werden. Die Mün­ dung des Hohlleiters ist sehr dicht über den Schaufelkanten angeordnet, so daß sehr genau erfaßt werden kann, ob sich eine Schaufelkante direkt gegenüber dem Hohlleiterende befin­ det. In diesem Fall werden die Mikrowellen reflektiert, und aus dem Reflexionssignal kann der Abstand der Schaufeln von dem Hohlleiter und damit von der Gehäusewand bestimmt werden. Durch Anbringen mehrerer solcher Hohlleiter auf dem Umfang des von dem Schaufelrad überstrichenen Volumens kann der Ra­ dialspalt oder Axialspalt an verschiedenen Stellen des Gehäu­ ses bestimmt werden. Um einzelne Schaufeln während der Dre­ hung des Rades identifizieren zu können, kann zusätzlich eine Vorrichtung vorhanden sein, die ganze Umdrehungen des Schau­ felrades erfaßt. In einer Auswerteeinheit kann dann ggf. die Zeit für eine Umdrehung durch die Anzahl der Schaufeln dividiert werden, um so eine Einheit für das Abzählen einzel­ ner Schaufeln zu gewinnen. Diese Anordnung kann auch vor­ teilhaft verwendet werden, um die Unversehrtheit der Schau­ feln zu kontrollieren.In the present invention, a microwave radarsy stem used to re position a specific bucket to determine very precisely relative to the housing. The radar system comprises a transmitter and receiver unit, of which microwaves through a waveguide in essentially radial or axia be directed towards the paddle wheel. The coin The waveguide is very close to the edge of the blade arranged so that it can be detected very precisely whether a blade edge is directly opposite the waveguide end det. In this case, the microwaves are reflected, and the distance of the blades from the reflection signal the waveguide and thus be determined by the housing wall. By attaching several such waveguides on the circumference of the volume swept by the paddle wheel, the Ra dial gap or axial gap at different points of the housing be determined. For individual blades during the Dre Being able to identify the wheel can also  Device to be present, the whole revolutions of the show felrades recorded. In an evaluation unit, the Time for one turn by the number of blades divided by one unit for counting single to win a shovel. This arrangement can also be done used to some extent to ensure the integrity of the show control fields.

Es folgt eine genauere Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Fig. 1 bis 7.There follows a more detailed description of the device according to the invention with reference to FIGS. 1 to 7.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Vorrichtung im Schema. Fig. 1 shows an arrangement of the device in the diagram.

Fig. 2 bis 4 und 7 zeigen verschiedene Ausgestaltungen einer in der Vorrichtung eingesetzten Hohlleiteranordnung. FIGS. 2 to 4 and 7 show different embodiments of a waveguide assembly employed in the apparatus.

Fig. 5 und 6 zeigen im Schema verschiedene Hohlleiterquerschnitte und deren Anordnung zu den Schaufeln. Fig. 5 and 6 show in schematic different waveguide cross-sections and their assembly to the blades.

In dem Schema der Fig. 1 sind zwei Sende- und Empfangsein­ heiten SE dargestellt. Diese Einheiten umfassen einen Genera­ tor für Mikrowellen, die über eine Hohlleiteranordnung HL in Richtung auf das zu überwachende Schaufelrad SR ausgesendet werden. Die Hohlleiteranordnungen bestehen im einfachsten Fall aus einfachen Hohlleitern, deren Mündung, d. h. das von der Sende- und Empfangseinheit abgewandte Ende, in radialer Ausrichtung auf die äußeren Kanten der Schaufeln S des Schau­ felrades SR gerichtet ist. Der Hohlleiter wird in geeigneter Weise durch das Gehäuse, das das Schaufelrad umgibt, geführt und dort befestigt. Die Mündung des Hohlleiters wird vorzugs­ weise sehr dicht über der Hüllfläche des von dem Schaufelrad überstrichenen Volumens angeordnet. Auf diese Weise kann sehr genau bestimmt werden, wie weit die äußeren Schaufelkanten von dem Gehäuse entfernt sind. Die in Fig. 1 gezeigte Anord­ nung mit zwei Hohlleiteranordnungen ermöglicht es, sehr genau den Radialspalt an verschiedenen Stellen des Schaufelradum­ fanges zu bestimmen. In the diagram of Fig. 1, two transmit and receive units SE are shown. These units comprise a generator for microwaves, which are emitted via a waveguide arrangement HL in the direction of the paddle wheel SR to be monitored. The waveguide arrangements consist in the simplest case of simple waveguides, the mouth, ie the end facing away from the transmitting and receiving unit, is directed in radial alignment to the outer edges of the blades S of the blade wheel SR. The waveguide is guided in a suitable manner through the housing that surrounds the paddle wheel and fastened there. The mouth of the waveguide is preferably arranged very close to the envelope surface of the volume swept by the impeller. In this way it can be determined very precisely how far the outer blade edges are from the housing. The Anord voltage shown in Fig. 1 with two waveguide arrangements makes it possible to very precisely determine the radial gap at various points of the paddle wheel circumference.

Die Hohlleiter werden zumindest mit einem Abschnitt an der über dem Schaufelrad angeordneten Mündung radial zu dem Rad ausgerichtet. Falls der Axialspalt gemessen werden soll, wer­ den die Hohlleiter entsprechend mit einem Abschnitt an der über dem Schaufelrad angeordneten Mündung axial zu dem Schau­ felrad, d. h. parallel zu dessen Drehachse, ausgerichtet.The waveguides are at least with a section on the Mouth arranged above the paddle wheel radially to the wheel aligned. If the axial gap is to be measured, who which the waveguide with a section on the Mouth arranged above the paddle wheel axially to the show felrad, d. H. aligned parallel to its axis of rotation.

Zum Zweck der Zuordnung der reflektierten Signale zu den ein­ zelnen Schaufeln ist eine Vorrichtung vorhanden, die die Um­ drehungen des Schaufelrades bestimmt. Über den Trigger TR, der z. B. nach einer vollen Umdrehung des Schaufelrades einen Rechteckdurchgang RD liefert, wird an die zur Auswertung vor­ gesehenen Auswerteeinheit die Information geliefert, welche Schaufel sich an einem bestimmten Hohlleiterende vorbeibe­ wegt. Die Sende- und Empfangseinheit ist so ausgeführt, daß sie die Phase und die Amplitude des von der äußeren Schau­ felkante in die Hohlleiteranordnung HL reflektierten Signals in ihrer Gesamtheit erfaßt und in geeigneter Weise in ein NF- Signal umwandelt. Das wird am einfachsten durch die Verwen­ dung von zwei Empfangsdioden realisiert, die die Signalkompo­ nenten I und Q des komplexwertigen Reflexionssignals erfas­ sen. Alternative Realisierungen hierfür sind heterodyne Emp­ fangsstufen bzw. Systeme mit Phasenumtastung. Bei besonderen Ausführungsbeispielen ist es für bestimmte Anwendungen sinn­ voll, eine Einrichtung vorzusehen, die die Amplitude des re­ flektierten Signals gesondert erfaßt. Die Auswertung der Si­ gnale, die von der Sende- und Empfangseinheit empfangen wer­ den, kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Auf der Grundlage von modellbasierten Algorithmen wird der Signalverlauf während des Turbinenbetriebes kontinuierlich ausgewertet. Der Verlauf der Phase des reflektierten Signales gibt Aufschluß über Radial- bzw. Axialspalt. Bei der Überwachung der Inte­ grität der Schaufeln wird die Tatsache ausgenützt, daß auch sehr kleine Änderungen an den Schaufelspitzen, bedingt durch die besonderen Reflexionseigenschaften der Mikrowellen, zu merklichen Veränderungen im Signalverlauf führen. Eine Erhö­ hung der Genauigkeit kann durch Einbeziehung sowohl der an­ steigenden als auch der abfallenden Flanke des Signales er­ reicht werden. Ein erheblich besseres Ergebnis läßt sich bei Verwendung von digitaler Signalverarbeitung erzielen. In der Anordnung der Fig. 1 werden die Signalkomponenten I und Q über Verstärker A einem A/D-Wandler AD zugeleitet, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Signal des Achstriggers TR einem digitalen Signalprozessor DSP zugeleitet wird. Das wei­ terverarbeitete Meßergebnis kann dann einer Anzeige DP von Radialspalt, Axialspalt und Schaufelintegrität zugeleitet werden. Eine digitale Auswertung kann je nach gegebenen Be­ dingungen auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen. Es kann wie bei der Analogauswertung aus I und Q auf der Grundlage von modellbasierten Algorithmen der gesamte Signalverlauf beim Vorbeiflug einer Schaufel an einem Hohlleiter ausgewer­ tet werden. Das ist besonders sinnvoll, wenn es darum geht, Mehrdeutigkeiten in der Bestimmung der Meßgrößen zu vermei­ den.For the purpose of assigning the reflected signals to the individual blades, a device is present which determines the rotations of the impeller. Via the trigger TR, the z. B. supplies a rectangular passage RD after a full rotation of the blade wheel, the information is provided to the evaluation unit seen for evaluation before, which blade moves past a specific waveguide end. The transmitting and receiving unit is designed so that it detects the phase and the amplitude of the edge of the outer blade edge reflected in the waveguide arrangement HL in its entirety and suitably converts it into an LF signal. The easiest way to achieve this is by using two receiving diodes that detect the signal components I and Q of the complex reflection signal. Alternative realizations for this are heterodyne reception stages or systems with phase shift keying. In particular embodiments, it makes sense for certain applications to provide a device that detects the amplitude of the reflected signal separately. The signals that are received by the transmitting and receiving unit can be evaluated in various ways. The signal curve during turbine operation is continuously evaluated on the basis of model-based algorithms. The course of the phase of the reflected signal provides information about the radial or axial gap. When monitoring the integrity of the blades, the fact is used that even very small changes to the blade tips, due to the special reflection properties of the microwaves, lead to noticeable changes in the signal curve. An increase in accuracy can be achieved by including both the rising and the falling edge of the signal. A significantly better result can be achieved when using digital signal processing. In the arrangement of FIG. 1, the signal components I and Q are fed via amplifier A to an A / D converter AD, the output signal of which, together with the signal of the axis trigger TR, is fed to a digital signal processor DSP. The further processed measurement result can then be sent to a display DP of the radial gap, axial gap and blade integrity. Depending on the given conditions, a digital evaluation can be based on different principles. As with the analog evaluation from I and Q, the entire signal curve when a blade flies past a waveguide can be evaluated on the basis of model-based algorithms. This is particularly useful when it comes to avoiding ambiguities in the determination of the parameters.

In den Fig. 2 bis 4 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnungen aus Hohlleitern und Sende- und Empfangs­ einheit dargestellt. Bei der Anordnung der Fig. 2 ist ein einzelner Hohlleiter vorhanden, in den die von einem Genera­ tor G erzeugte Mikrowellenstrahlung eingekoppelt wird. Das reflektierte Signal wird wie zuvor beschrieben von zwei Emp­ fangsdioden D1, D2 in die Komponenten I und Q entschlüsselt. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Richtelement RE vor­ handen, das z. B. ein Richtkoppler oder ein Zirkulator sein kann und das dazu dient, die Amplitude des reflektierten Si­ gnales gesondert mittels der Empfangsdiode D zu erfassen. Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind zwei Hohlleiter in der Hohl­ leiteranordnung vorhanden. Die von dem Generator G erzeugte Mikrowellenstrahlung wird in den Hohlleiter HLS eingekoppelt. Diese Mikrowellen werden von der Kante einer Schaufel reflektiert in den zweiten Hohlleiter HLE, der unmittelbar neben dem ersten Hohlleiter HLS angeordnet ist. Für die Aus­ wertung wird dieses in den zweiten Hohlleiter reflektierte Signal empfangen und weiterverarbeitet. Dafür ist wieder eine Empfangsdiode D vorgesehen.In Figs. 2 to 4 show different embodiments of arrangements of hollow fibers and transmitting and receiving unit are shown. In the arrangement of FIG. 2, a single waveguide is present, into which the microwave radiation generated by a generator G is coupled. The reflected signal is decrypted as described above by two Emp diodes D1, D2 into components I and Q. In the arrangement according to FIG. 3, a directional element RE is present before the z. B. can be a directional coupler or a circulator and is used to detect the amplitude of the reflected Si signals separately by means of the receiving diode D. In the arrangement of Fig. 4, two waveguide in the hollow conductor arrangement are provided. The microwave radiation generated by the generator G is coupled into the waveguide HLS. These microwaves are reflected by the edge of a blade in the second waveguide HLE, which is arranged directly next to the first waveguide HLS. For the evaluation, this signal reflected in the second waveguide is received and processed. A receiving diode D is again provided for this.

Bei Verwendung eines Hohlleiters mit rechteckiger Öffnung wird je nach Ausführungsform die größere Seite des Rechteckes parallel oder senkrecht zur Schaufelkante SK angebracht, wie in Fig. 5 in Aufsicht auf die Mündung des Hohlleiters sche­ matisch dargestellt ist. Vorteilhaft kann auch die Verwendung eines Rundhohlleiters RH sein. Hierdurch können aufgrund der Rotationssymmetrie Mikrowellen mit zwei unabhängigen Polari­ sierungen verwendet werden, wie in Fig. 6, die wieder die Aufsicht auf die Mündung des Hohlleiters entsprechend Fig. 5 zeigt, durch die eingetragenen Pfeile dargestellt ist. Durch die damit gegebene Redundanz ist eine Erhöhung von Meßgenau­ igkeit und Störsicherheit gewährleistet. Besonders bei der nachträglichen Anbringung dieser Vorrichtung an eine Turboma­ schine kann sich die Verwendung von Rundhohlleitern als gün­ stig erweisen, weil die erforderlichen Öffnungen in der Ge­ häusewand leichter rund herzustellen sind.When using a waveguide with a rectangular opening, depending on the embodiment, the larger side of the rectangle is attached parallel or perpendicular to the blade edge SK, as is shown schematically in FIG. 5 in view of the mouth of the waveguide. The use of a round waveguide RH can also be advantageous. As a result, due to the rotational symmetry, microwaves with two independent polarizations can be used, as shown in FIG. 6, which again shows the top view of the mouth of the waveguide according to FIG. 5, by the arrows. The redundancy thus provided ensures an increase in measuring accuracy and interference immunity. Especially when retrofitting this device to a Turboma machine, the use of circular waveguides can prove to be good, because the openings required in the housing wall are easier to make round.

In Fig. 7 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Hohl­ leiteranordnung aus zwei Hohlleitern HL1, HL2 besteht, die unterschiedliche Querschnitte Q aufweisen. Es werden zwei Sende- und Empfangseinheiten mit unterschiedlichen Betriebs­ frequenzen verwendet, um in diese beiden Hohlleiter HL1, HL2 Mikrowellen unterschiedlicher Frequenz einkoppeln zu können. Dadurch sind gleichzeitig eine gröbere und eine feinere Mes­ sung der Schaufelposition möglich. Als günstig kann es sich hier erweisen, wenn die beiden Betriebsfrequenzen exakt in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß derselbe Generator für beide Sende- und Empfangseinheiten verwendet wird und die obere der beiden Betriebsfrequenzen durch Vervielfachung aus der unteren Betriebsfrequenz gebildet wird.In Fig. 7 an arrangement is shown in which the waveguide arrangement consists of two waveguides HL1, HL2, which have different cross sections Q. Two transmitter and receiver units with different operating frequencies are used in order to be able to couple microwaves of different frequencies into these two waveguides HL1, HL2. This enables a coarser and a finer measurement of the blade position at the same time. It can prove to be favorable here if the two operating frequencies are in an integer relationship to one another, which, for. B. can be achieved in that the same generator is used for both transmitter and receiver units and the upper of the two operating frequencies is formed by multiplication from the lower operating frequency.

Eine Anordnung nach Fig. 4 oder Fig. 7, bei der die Hohl­ leiteranordnung aus zwei direkt nebeneinander angeordneten Hohlleitern besteht, hat außerdem den Vorteil, daß die Ampli­ tude des reflektierten Signales gesondert erfaßt werden kann.An arrangement according to Fig. 4 or Fig. 7, in which the hollow conductor arrangement consists of two waveguides arranged directly next to one another, also has the advantage that the ampli tude of the reflected signal can be detected separately.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Überwachung der Schaufeln eines Schaufel­ rades,
  • - bei der ein Mikrowellen-Radarsystem vorhanden ist mit
  • - mindestens einer Sende- und Empfangseinheit (SE) zur Erzeu­ gung, zur Aussendung und zum Empfang von Mikrowellen,
  • - mindestens einer zugehörigen Hohlleiteranordnung (HL), die zwischen dieser Sende- und Empfangseinheit und den Schau­ feln angeordnet ist, und
  • - einer Auswerteeinheit für die Auswertung von Signalen, die von der Sende- und Empfangseinheit an diese Auswerteeinheit übermittelt werden,
  • - bei der diese Hohlleiteranordnung zumindest mit einem Ab­ schnitt an ihrem von der Sende- und Empfangseinheit abge­ wandten Ende längs einer Geraden, die in einer Ebene ver­ läuft, in der die Drehachse des Schaufelrades liegt, in geringem Abstand zu der einhüllenden Fläche des von dem Schaufelrad bei seiner Drehung überstrichenen Volumens aus­ gerichtet ist und
  • - bei der die Auswerteeinheit dafür eingerichtet ist, aus den übermittelten Signalen einen Radial- oder Axialspalt zwi­ schen dem Schaufelrad und einem umgebenden Gehäuse zu be­ stimmen oder eine vorhandene Beschädigung einer Schaufel zu signalisieren.
1. Device for monitoring the blades of a blade wheel,
  • - where a microwave radar system is available with
  • - at least one transmitting and receiving unit (SE) for generation, transmission and reception of microwaves,
  • - At least one associated waveguide arrangement (HL), which is arranged between this transmitter and receiver unit and the swings, and
  • an evaluation unit for evaluating signals which are transmitted from the transmitting and receiving unit to this evaluation unit,
  • - In which this waveguide arrangement at least with a section from its end facing away from the transmitting and receiving unit along a straight line that runs ver in a plane in which the axis of rotation of the impeller lies, at a short distance from the enveloping surface of the Paddle wheel is directed at its rotation swept volume and
  • - In which the evaluation unit is set up to determine a radial or axial gap between the bucket wheel and a surrounding housing from the transmitted signals or to signal an existing damage to a bucket.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abschnitt an dem von der Sende- und Empfangsein­ heit abgewandten Ende der Hohlleiteranordnung längs einer Ge­ raden ausgerichtet ist, die parallel zu der Drehachse des Schaufelrades verläuft.2. Device according to claim 1, where the section on the from the send and receive Unit facing away from the end of the waveguide arrangement along a Ge is aligned parallel to the axis of rotation of the Paddle wheel runs. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Auswerteeinheit dafür vorgesehen ist, den minima­ len Abstand des von der Sende- und Empfangseinheit abgewand­ ten Endes der Hohlleiteranordnung von dem Schaufelrad während einer Drehung zu bestimmen. 3. Device according to claim 1 or 2, in which the evaluation unit is provided for the minima len distance from the transmitter and receiver unit th end of the waveguide assembly from the impeller during to determine a rotation.   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
  • - bei der eine weitere Sende- und Empfangseinheit (SE) zur Erzeugung, zur Aussendung und zum Empfang von Mikrowellen und
  • - eine zugehörige weitere Hohlleiteranordnung (HL), die zwi­ schen dieser Sende- und Empfangseinheit und den Schaufeln angeordnet ist, vorhanden sind und
  • - bei der diese weitere Hohlleiteranordnung zumindest mit ei­ nem Abschnitt an ihrem von der weiteren Sende- und Emp­ fangseinheit abgewandten Ende längs einer Geraden, die in einer Ebene verläuft, in der die Drehachse des Schaufelra­ des liegt, in geringem Abstand zu der einhüllenden Fläche des von dem Schaufelrad bei seiner Drehung überstrichenen Volumens ausgerichtet ist.
4. Device according to one of claims 1 to 3,
  • - In which a further transmitter and receiver unit (SE) for generating, transmitting and receiving microwaves and
  • - An associated further waveguide arrangement (HL), which is arranged between this transmitting and receiving unit and the blades, are present and
  • - In which this further waveguide arrangement at least with a section at its end facing away from the further transmitting and receiving unit along a straight line which runs in a plane in which the axis of rotation of the blade is located at a short distance from the enveloping surface of the aligned by the paddle wheel as it rotates volume.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einrichtung zur Bestimmung ganzer Umdrehungen des Schaufelrades vorhanden ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, in the one device for determining whole revolutions of the paddle wheel is present. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
  • - bei der eine Hohlleiteranordnung aus zwei getrennten Hohl­ leitern (HLS, HLE) ausgebildet ist,
  • - bei der zumindest in einem Abschnitt an dem den Schaufelrad zugewandten Ende der Hohlleiteranordnung die zwei Hohllei­ ter so dicht nebeneinander angeordnet sind, daß von dem ei­ nen dieser Hohlleiter ausgesandte und von einer Schaufel reflektierte Mikrowellen in den anderen Hohlleiter in vor­ gesehener Stärke überkoppeln können, und
  • - bei der die Sende- und Empfangseinheit dafür vorgesehen ist, ausgesendete Mikrowellen in den einen dieser Hohllei­ ter einzukoppeln und ankommende Mikrowellen aus dem anderen dieser Hohlleiter zu empfangen.
6. Device according to one of claims 1 to 5,
  • - in which a waveguide arrangement is formed from two separate waveguides (HLS, HLE),
  • - In the at least in one section at the end of the waveguide arrangement facing the paddle wheel, the two hollow conductors are arranged so closely next to one another that microwaves emitted by these waveguides and reflected by a blade can couple into the other waveguide in the strength seen before, and
  • - In which the transmitting and receiving unit is intended to couple emitted microwaves into one of these waveguides and to receive incoming microwaves from the other of these waveguides.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
  • - bei der eine Hohlleiteranordnung aus zwei getrennten Hohl­ leitern (HL1, HL2) ausgebildet ist,
  • - bei der diese Hohlleiter unterschiedliche Querschnitte auf­ weisen und
  • - bei der die Sende- und Empfangseinheit dafür vorgesehen ist, Mikrowellen unterschiedlicher Frequenzen in diese Hohlleiter einzukoppeln und aus diesen Hohlleitern zu emp­ fangen.
7. Device according to one of claims 1 to 5,
  • - In which a waveguide arrangement is formed from two separate waveguides (HL1, HL2),
  • - In which these waveguides have different cross sections and
  • - In which the transmitter and receiver unit is intended to couple microwaves of different frequencies into these waveguides and to receive them from these waveguides.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der eine Hohlleiteranordnung durch Hohlleiter mit kreis­ förmigem Querschnitt (Rundhohlleiter) gebildet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, where a waveguide arrangement by waveguide with a circle shaped cross section (circular waveguide) is formed. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Auswerteeinheit dafür vorgesehen ist, auf der Grundlage von modellbasierten Algorithmen den Verlauf eines von der Sende- und Empfangseinheit übermittelten Signales kontinuierlich auszuwerten.9. Device according to one of claims 1 to 8, in which the evaluation unit is provided on the Based on model-based algorithms the course of a signals transmitted by the transmitting and receiving unit continuously evaluate. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Hohlleiteranordnungen so ausgebildet sind, daß eine getrennte Erfassung der Amplitude eines empfangenen Si­ gnales möglich ist, und bei der die Auswerteeinheit dafür vorgesehen ist, die Ampli­ tude und die Phase eines von der Sende- und Empfangseinheit übermittelten Signales getrennt zu erfassen und auszuwerten.10. The device according to one of claims 1 to 9, in which the waveguide arrangements are designed so that a separate detection of the amplitude of a received Si gnales is possible, and in which the evaluation unit is provided for the ampli tude and the phase of one of the sending and receiving unit to transmit and evaluate transmitted signals separately.
DE1997105769 1997-02-14 1997-02-14 Monitoring device for radial and axial clearance between blades and housing of turbo engine Withdrawn DE19705769A1 (en)

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