DE8613968U1

DE8613968U1 - Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE8613968U1
Application number: DE19868613968
Authority: DE
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-01-22

Description

zw/si

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MÜNCHEN GMBH

iff &Tgr;« &bgr; &bgr; · . &bgr; &bgr;

München, den 1.12.1986

/ Meßvorrichtung "^

Bei relativ zueinander beweglichen Teilen, wie Bauteilen von Maschinen, insbesondere Turbomaschinen jeder Art, ist es wichtig an Abstand - Spalt ganannt - zwischen den Teilen möglichst genau zu kennen. Bei Turbomaschinen beeinflußt die Größe des Spaltes zwischen Rotorschaufel und Gehäuse die sogenannten Leckverluste, die wiederum unmittelbar auf den Wirkungsgrad der Maschinen durchschlagen, Mit Hilfe eines kapazitiven Meßsystems, wie es in der deutschen Patentschrift 34 33 351 beschrieben ist, ist es gelungen ein praktikables Verfahren anzugeben, daß störungsfreie Messungen liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es die Meßvorrichtung, insbesondere die Sonde (Fühler) für eine Abstandsmessung weiter zu verbessern, hinsichtlich ihrer Unempfindlichkeit im Betrieb und hinsichtlich ihrer Einbaubarkeit, sowie seine gute Anwendbarkeit für eine aktive Spaltregelung (Aktiv Clearence Control) aufzuzeigen. Die Lösung dieser Aufgabe 30

ESP-861
35

• t · · · &igr; ·■·

-&dgr;&igr;

ist im Hauptanspruch enthalten, weitete Merkmale und weitere Vorteils sind Ansprüchen, Beschreibungen und Zeichnungen von Äusführungsbeispielen zu entnehmen. ZUr¹Erfindung gehören ausdrücklich auch alle Kombinationen der beanspruchten, beschriebenen und dargestellten Merkmale, sowohl untereinander als auch mit an sich bekannten Merkmalen* Die wichtigsten Vorteile der Erfindung sind:

Die Bauform der neuen Sonde (abgewinkelte Sonde) erlaubt wegen ihrer geringeren Bauhöhe weit mehr Einbaumöglichkeiten-Einbau und Ausbau der Sonde wird erleichtert, somit gewünschtenfalls ein Austausch. Der Einbau gegenüber einen Anschlag ist justierbar und schwingungsunernpfindlich wird die Sonde festgehalten bzw. gelagert. Der Einbau und die Verbindung der Sonde ist druckdicht gegenüber Flu.iden, Temperaturunempfindlich, so daß die Meßgenauigkeit nicht beeinflußt wird. Die Meßfläche kann exakt fixiert werden und die Sondenstirnfläche ist an die Gehäusekontur anpassbar. Die neue Meßeinrichtung läßt sich für die Messungen des aktuellen Betriebsspaltes und dessen Regelung für jeweils einzelne Komponenten einer Turbomaschine -trennen, jedoch hinsichtlich der Betriebsbedingungen (mehrerer) optimiert^ ^ ^vriMniu/iir anwenden. Das erfindungsgemäße kapazitive Meßsystem ist sowohl für stationäre als auch instationäre Messungen geeignet und vor allem auch für die Einzellauf elmessung -. — ·

_9n Das Meßsystem TsE"auch im Stillstand der Maschine auf einfache und sichere Weise kalibrierbar, z. B. durch Verfahren der Sonde gegen eine stehende Schaufel eines Rotorkranzes und Modulation der Vorspannung (U -,) . Das Meßsystem ist schwingungsunempfindlich duFcn aktive Gleichspannungsschutzschirmtechnik in Sonde und Kabel. Dadurch, daß die in und aus der Spaltkapazität fließende Ladung gemessen wird, verfälschen Kapazitätsänderungen von Kabel oder Sonde hervorgerufen durch Temperaturschwankungen nicht das Meßerqebnis.

Einzelschaufellängemessung ist bis Schaufelwechselfrequenzen von etwa 50 kHz möglich.
Eine Messung des zeitabhängigen Spaltverlaufs bei transienten Vorgängen (Beschleunigung/ Verzögerung) ist möglich.

ESP-861
• 20.5.86

it»

Sonde des Meßsystems ist sehr klein und mit einem flexiblen Anschlüßkabel in kleine GehäuseÖffnungen einsefczbäf. Sie ist ungekühlt einsetzbar bis 600 C^ Das Meßsystem ist mit einer schnellen Meßelektronik zur Bestimmung der Signalhohe der aufeinanderfolgenden Schaufelimpulse versehen und es gestattet eine schnelle Umsetzung der gemessenen Signalhöhe in einen Spaltwert sowie digitale und/oder analoge Ausgabe des Spaltes. Äusführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen erläutert die nachfolgende Beschreibung Ausführurigefrornien der Erfindung. Er zeigt

den Wirkungsgrad bei Vergrößerungen des Rotorspaltes in

einer Axialturbine und in Fig* Ib eines Radialverdichters, Meßsignale, wie sie beim jeweiligen Stand eines beschaufelten Rotorkranzes gegenüber einer Sonde des erfindungsgemäßen Meßsystems erzeugt werden,

den prinzipiellen Aufbau der Meßkette, ein Blockschaltbild von Komponenten der Meßkette.

eine im Gehäuse eingebaute Sonde mit zugehörigem Rotor in perspektivischer Ansicht, einen Schnitt durch eine Sonde zu Fig. 5 einen Schnitt durch ein Gehäuse eienr Turbomaschine mit eingebauter Sonde, einen Schnitt durch eine Sonde zu Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Sonde zu Fig. 8a eine Anwendung des Meßsystems zur geregelten Spaltkontrolle in Turbomaschinen.

Im Beispiel der Fig. la ist der Schaufelkranz eines Rotors einer Turbine dargestellt mit einer Länge h der Laufschaufel 4 und einem Spalt s gegenüber dem Gehäuse 2 mit Stator bzw. einem feststehenden Ring von Leitschaufel 5. Daneben ist der Wirkungsgrad-Verlust in % über dem relativen radialen Rotorspalt aufgetragen. In Fig. Ib ist ein Radialverdichter dargestellt mit einem Rotor 6 und außenliegendem Gehäuse 2 gegebenenfalls mit Stator bzw. Leitschaufelring 5. Wie in Fig. la ist auch heir die wirksame Schaufellänge mit h und der Spalt des Rotors gegenüber dem Gehäuse mit s bezeichnet. Die danebenstehende Graphik zeigt den Wirkungsgradverlust in.% über dem relativen axialen Rotorspalt. Gleiches gilt nicht nur für Verdichter, sndern auch für Pumpen, Gebläse, Lüfter Turbolader oder ähnliche Maschinen.

ESP-861
20.5.86

Fig.	1
Fig.	la
Fig.	2
Fig. Fig.	3 4
Fig =	5
Fig. Fig.	6 7
Fig. Fig. Fig.	8a 8b 9

lie ii H M &bgr; C-. &zgr; &bgr; &bgr;

In Pig. 2 ist diti Position der Sonde 1 relativ zum Schaufelkranz des Rotors t ersichtlich und diö damit erzeugten Meßsignale. Im linken Teil der Fig* 2 ist gegenüber der Sonde eine Schäüfellücke im rechten Teil der Fig. 2 gegenüber der Sonde eine Schaufelspitze liegend bzw. stehend. Die Drehrichtung des Rotors 6 mit Schaufelkranz ist durch Pfeil angedeutet. Das Ladungsverstärkerausgangs^ignal 7 und seine Zugehörigkeit zu einer bestimmten Position Schaufel zur Sonde sind ebenfalls durch Pfeil gekennzeichnet. Jeweils in der Mitte einer Lücke ist das Ausgangssignal am kleinsten und bei kleinstem Abstand zwischen Schaufelspitze und Sonde (Spalt) am höchsten (Spannungsspitze). Die in Fig. 3 dargestellte Meßkette besteht (von links nach rechts) aus dem Kondensator, der aus der im Gehäuse befestigten Sonde 1 und der Schaufelspitze 4 gebildet wird und an dem eine Kapazitäts-Ladungskonversion stattfindet. Eine Ladungs-Spannungskonversion und die Erzeugung einer Sondenspannung findet statt im Ladungsverstärker 8. Eine Signalformung/ eine Spitzenwertmessung und Digitalisierung erfolgt in der Aufbereitungselektronik 9. Eine Ablaufsteuerung sowie die Spaltberechnung erfolgt im Rechner 10 und die Dokumentation der Meßwerte erfolgt z. B. auf einem Drucker 11 oder Linienschreiber 12. Auch andere Datenausgabe und/oder -aufzeichnungs- bzw. Registriergeräte sind anwendbar.

Das in Fig. 4 dargestellte Blockschaltbild zeigt die Ladungsverstärker-"Sondenspannungseinheit bestehend aus Ladungsverstärker 8. Differenzverstänker 13, Sondenspannungsquelle 14 und Netzteil 15, welche der Ladungs-Spannungskonversion jund der Erzeugung der Sondenspannung dient.

Der Ladungsverstärker und der Differnezverstärker sind zueinander in Serie geschaltet. Die durch den Differenzverstärker maßbezogenen Ausgangssignale des Ladungsverstärkers werden an die Aufbereitungselektronik weitergeleitet. Der Ladungsverstärker 8 ist auch wie dargestellt mit dem Sondenspannungsgeber 14 verbunden. In Fig. 5 sowie Fig. 7 sind räumliche Sondenanordnungen im Gehäuse einer Turbomaschine ersichtlich. Die Zuordnung zum Rotor ist in Fig. 5 perspektivisch dargestellt. Man erkennt deutlich die aktive Sondenfläche und die

f- triaxiale Anordnung von Elektroden und Isolationsschich-

I* ³⁰ ten. Die Sonde ist im Gehäuse der Maschine kalibrierbar I* angebracht in einem Sicherheitsabstand zur längsten

Schaufel. Es ist der Spalt zwischen Rotor (hier Schaufeispitzen) und Gehäuse bezeichnet. Fig. 6 zei± eine

j Sonde zu Fig. 5 mit Materialangaben. "

h In Fig. 7 ist die Sonde in einem mehrteiligen Gehäuse '.'.·

% eingesetzt. Die Sonde hat das Bezugszeichen 1 und

35 ihr Halter das Bezugszeichen 30 während das Gehäuse &Ggr; . <3as Bezugszeichen 2 besitzt. Der Abstand zur Schaufel-

|{ " spitze des rotierenden Kranzes 6 ist mit "S" bezeichnet,

Ü die Laufschaufel mit 4 und eine Leitschaufel mit 5.

\ ESP-861

M III

-&dgr;&igr; Es ist ersichtlich, daß die Sonde 1 klein und leicht einbaubar und anschließbar ist. So betrug z. B. der in Fig. 6 gezeigte Sondendurchmesser etwa 10 mm und die Höhe derselben war noch geringer. Ein AnschluSlcabel kann direkt an die Sonde auf der der Schaufelspitze abgekehrten Seite angeschlossen werden, insbesondere unter einem Winkel (90 ) zur Achse der Sonde. Bevorzugt wird die Ladungsverstärkereinheit (in Fig. 4 dargestellt) in einem robusten Spezialgehäuse untergebracht zusammen mit dem Regler für die Sondenspannung und der Stromversorgung (Netzteil). Ist der Spaltkodensator mit einer konstanten Gleichspannung ü c gegenüber dem Rotor vorgespannt, so wird die akifve Sondenfläche bei jedem Schaufeldurchgang elektrisch auf- und entladen.

Ist die aktive Sondenfläche 18 bei dem Meßsystem an den Ladungsverstärker angeschlossen, so wird an dessen Ausgang ein Spannungssignal U. erzeugt, das ein Maß für die Ladungsmenge Q ist, die dessen Eingang zugeführt oder entzogen wird.

Die maximale Ladungsmenge Q. jedes Sehaufelwecnsels ist abhängig von der Kapazität des Spaltkonsdensators C₃^

und damit vom Abstand d. der individuellen Schaufel 4 von der Sonde entsprechend der Gleichung:

Q. _ = C- &khgr; ü _&ogr;&Ggr; &khgr; f(di); f(di)
imax si re±

gibt den Zusammenhang zwischen Spalt und Kapazität an, der durch Kalibrierung ermittelt wird.

Da der Ladungsverstärker 8 durch ein triaxiales Kabel 17 abgeschirmt an d:iei Sonde 1 angeschlossen wird, bei dem Seele und Schutzschirm auf gleichem Potential liegen, wird eine Eigenkapazitätänderung von Sonde oder Kabel im Bereich zwischen Schutzschirm und Seele der Sonde 1 vom Ladungsverstärker 8 nicht registriert, da keine Ladungsverschiebung durch Umladung auftritt, denn dieser Bereich des Kondensators liegt mit beiden Seiten auf gleichem Potential, d. h. daß nur die Kapazität des Spaltkondensators erfaßt wird, die sich in

Abhängigkeit vom Abstand zwischen Sonde 1 und Schaufel 4 verändert. Die Sonde 1 ist möglichst nahe dem beweglichen Teil 4 angeordnet. Der Abstand zwischen Sonde 1 und längster Schaufel 4 ist jedoch frei wählbar. Wird er jedoch möglichst klein gehalten, erhöht sich dadurch die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung. Die Meß- und Stirnfläche 18 der Sonde 1 kann auch an die Innenkoptur des Gehäuses 2 angepaßt werden, wenn diese z. B. von einer ebenen Fläche abweicht.

Die im Gehäuse 2 eingebaute Sonde 1 bildet zusammen mit der Schaufelspitze 4 den ^faltkondensator, dessen Plattenabstand gemessen und ·..' ..rjzeigt werden soll. Bei bekannter Position der ahLiven Sondenfläche 18 _{# #}·₍ im Gehäuse ergibt sich aus dem Plättenabstand unmittel^· '·' bar der Rotorspalt "S".

^; ESP-861
20.5.86

Mit It ti

i t ti

t I III*

Die Ladungsmenge am Spaltkondensator wandelt der Ladungsverstärker 8 mit hoher Frequenzbandbreite in das in Fig. 2 angedeutete Spannungssignal 7. Die Bandbreite des Ladungsverstärkers 8 ist dabei auf den Frequenzinhalt des zu erwaftenden Ladungssignals mit Vorteil abgestimmt. Um die obere Grenzfrequenz des Ladungsverstärkers nicht zu verringern, ist es vorteilhaft, das sondenanschlußkabel 17 möglichst kurz zu halten.

Die Aufbereitungselektronik 9 hat die Aufgabe, nach Filterung und Verstärkung des Signals den Spitzenwert jedes Schaufelwechselimpulses einzeln zu vermessen und zu digitalisieren. Die ermittelten Pulsamplitutenwerte werden dann als Bits dem Rechner 10 parallel ¹^ übergeben.

Der Rechner 10 steuert den Ablauf der Messung entsprech-• end der vom Benutzer gewählten Betriebsart und rechnet die Meßwerte (Volt) in Spaltwerte s (in mm) um. Als Betriebsarten lassen sich wählen (bei 16):

a) stationäre Messung

b) instationäre Messung

c) Einzelschaufelmessung

d) Kalibrierung

Stationärer und instationärer Meßbetrieb sind zu unterscheiden. Wenn man die Messung zweimal mit unterschiedlicher Polarität der sondenvorspannung durchführt und danach den aximethischen Mittelwert bildet, erhält man einen von der Sondenvorspannung abhängigen Spaltsignalwert auch bei schlechter Erdung des Rotors. Die Umpolung der sondenvorspannung sollte mit dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßter Taktfrequenz durchgeführt werden. Diese laßt sich jeweils in Versuchen leicht ermitteln und zwar unterschiedlich für stationäre und instationäre Messungen. Bei der stationären Betriebsart kann nach einer vorwählbaren Zeitspanne die Sondenvorspannungspolarität automatisch gewechselt werden. Bei der instationären Betriebsart kann die Polaritätsumschaltung z. B. während schneller Beschleunigungs- oder -Verzögerungsphasen der Maschine unterbrochen werden. Es wird Jann bei einen einmaligen Umschaltvorgang ein Korrektur faktor bestimmt. Der Rechner verarbeitet diesen Korrektur faktor automatisch bei mit einer Polarität aufgenommenen Spaltsignalwerten in diesem Beispiel.

Als Meßergebnis kann der Rechner unabhängig von der Betriebsart den kleinsten Spalt pro Umlauf, den größten Spalt oder auch den mittleren Spalt angeben. Ebenso ist die Einzelschauf einlesung möglich, bei der die S/paltwerte für jede Schaufel des Umfangs ermittelt

g₅ land aufgelistet werden. Die Ausgabe der Meßergebnisse

ist je nach stationärer und instationärer Mesung unter-'■ iSichiedlich. *

Ü3SP-S61

IiO. 5.86

M I I &diams; ItII Il Il

* I I Il tit*

-&Igr;&Ogr;&Igr; Bei einer Messung vorhergehenden Kalibrierung wird wie folgt verfahren:

Die Sonde 1 wird relativ zum Gehäuse 2 in Richtung auf das bewegliche Teil wie Rotorkranz 6 mit vorstehender Schaufel verschoben. Durch periodische Modulation der Referenzspannung (Sondenvorspannung) wird der Kondensator bestehend aus Sonde und Schaufel umgeladen und es wird dadurch ein Kalibriersignal erzeugt. Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele .können vorgenommen werden, ohne hierdurch den Schutzumfang der Erfindung einzuengen. Auch andere Anwendungen als die vorher beschriebenen lassen sich durchführen. Das Meßsystem kann voll automatisiert werden hinsichtlich Steuerung, Auswertung, Fehlerüberwachung und

es ist mehrkanalig zu betreiben. Die Erfindung ist auch nicht auf Strömungsmaschinen beschränkt, sondern allgemein bei Kraft- und Arbeitsmaschinen anwendbar sowie als Abstandsmeßsonde in Werkzeugmaschinen bzw. Handhabungssystemen wie Roboter _r Elektr ische Ai cusckuti&ti auch auf Maschinen wie Elektromotoren, -generatoren zur optimalen Spalteinstellung zwischen Rotor und

^5 Stator. Dadurch läßt sich deren magnetischer Wirkungsgrad verbessern. Erstichtlich kann die erfindungsgemäße Sende 1 sowohl in Achsrichtung (Fig. 6} als auch abgewinkelt (90° für Fig. 8a und 8b) ausgeführt bzw. mit dem triairialen Kabel 17 verbunden werden. Die hier letztgenannte Ausführung wird bevorzugt.Drei Ausführungsformen sind möglich:

a) Sonde: Isolator aus Glas, Metallteile aus Vacon (Inconel) 21-23

Verbindung Isolator - Metall durch Glasverschmelzung 25

Kabel: flexibles Teflonkabel
Verbindung Sonde - Kabel: Weichlöten, Crimpen

b) Sonde wie a)

Kabel: mineralisoliertes Metallmantelkabel (Al₉O- und M 0) *

Verbindung Sonde - Kabel: Hartlöten, Schweißen (Fig. 8a + b)

Einsatztemperatur bis 4OG Grad C

c) Sonde: Isolator aus Aluminiumoxidkeramik 19,20 Metallteile aus Platin (Meßfläche 18) Verbindung Isolator - Metall: Vakuumlötung

Kabel: mineralisoliertes Metallmantelkabel (z. B. d. Fa. BICC)

Verbindung Sonde - Kabel: Vakuumlöten, Hartlöten ·· ·' mit Lot 24

, Einsatztemperätürbereich bis 750 Grad C (Fig. 6)

ESP-861
20.5.86

IMe Il

• # I» t

■ · It * 1 t

• · · Ii

-11-

In Fig. 7 ist innen auf der Gehäusewand ein Belag 26 mit guten Einlaufeigenschaften gegenüber den Spitzen der Schaufel 4 vorzusehen. Das Sondengehäuse 20 ist bis zu einen Anschlag 27 in Richtung auf die Schaufel 4 verstellbar und feststellbar mittels einer Schraube 28 die in einem Kopf 29 zugeordnet ist, der mittels Halteplatte 30 und Schraube 31 an der Wand 2 des Turbinengehäuses befestigt ist.
Die Nachteile vorhandener Sonden sind:

- koaxialer Aufbau: dadurch hohe Streukapazität und hohe Empfindlichkeit gegen Vibrationen

- große Bauform (Durchmesser, Höhe): dadurch beschränkte Einbaumöglichkeiten

geringer Einsacztemperaturbereich aufgrund der verwendeten Isolatormaterialien: bei erhöhter Temperatur geringe Festigkeit und geringer elektrischer Isolationswiderstand

- geringe Meßgenauigkeit bei weitem Einsatztemperaturbereich, da Isolatormaterialien mit hohem thermi-

¹^ sehen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden

Die Vorteile der neuen Sonde sind:

- triaxialer Aufbau: dadurch geringe Streukapazität, da der innerer Schirm aktiv auf dem Potential der Meßfläche gehalten werden kann; geringe Empfindlichkeit gegen Vibrationen

- kleine Bauform (Durchmesser, Bauhöhe): weite Einsatzmöglichkeit

- verwendete Isolatormaterialien und Verbindungstechniken: weiter Einsatztemperaturbereich, hohe Festigkeit, druckdicht bis zu hohen Drücken (40 bar),

hoher elektrischer Isolationswiderstand (größer 500 kOhm) über vollen Temperaturbereich, hohe Meßgenauigkeit durch exakte Fixierung der Meßfläche mit Materialien mit geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten

- Sondenstirnfläche anpaßbar an Gehäusekontur: nach Fertigstellung der Sonde kann die Stirnfläche an

die Gehäusekontur angepaßt werden ohne Beeinträchtigung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Sonde

- .Kabelanschluß' in Geradaus-'oder 90°-Ausf ührung möglich: dadurch hohe Flexibilität bei Anpassung -_w ^ an die Gehäusegegebenheiten · ·'

- Kabel integraler Bestandteil der Sonde; bei Hochtemperaturversion Sondenteil Und Kabel in einem Vakuumlötvorgang verbunden: dadurch hohe zuverlässigkeit.

ESP-861
20.,5.86

It(I 11

&diams; I

I I · t I f · · * I t ·

I tr»· *···■<

I I < II · >··>

-12-

Beispiel der Anwendung der Erfindung

bei einer geregelten Spaltkontrolle (ACC)

in Gasturbinen (Fig* 9)

Der Wirkungsgrad von Türboraaschinen (Strahltriebwerk, Wellenleistungstriebwerk; stationär oder fliegend) wird wesentlich beeinflußt durch die Größe der Rotorspalte (Spalt zwischen Rotorschaufelspitze und Gehäuse; Statorschaufelspitze und Welle) (Fig. la + Ib). Eine Minimierung dieser Spalte für alle Betriebszustände der Maschine (station^r/inscationär,· Teiiiast/Voiiast) und über die gesamte Laufzeit der Maschine führt zu_m einer erheblichen Wirkungsgradverbesserung» Das mo«antane Verfahren der gesteuerten Spaltkontrolle in Triebwerksturbinen durch Gehäusekühlung hat folgende Nachteile:

- Der Spalt läßt sich nur in stationären Betriebspunkten minimieren nach einer langen Stabilisierungszeit; sonst besteht die Gefahr des AnStreifens der Rotoren am Gehäuse.

- Durch Verschleiß verändert sich der Zusammenhang zwischen Triebwerksparametern, die zur Spaltsteuerung benötigt werden, und dem aktuellen Rotorspalt; deshalb ist der Spalt nicht optimal über die gesamte Betriebsdauer- 3er Maschine steuerbar, da die Änderung dieses Zusammenhangs nicht erfaßt werden kann.

Das neue Verfahren beruht auf folgendem:

- Messung des aktuellen Betriebsspaltes für die einzelnen Komponenten (Verdichter, Turbine; ND, HD? axial oder radial) des Treibwerkes 38 z. B. durch das kapazitive Spaltmeßsystem nach der DE 3433351 Cl.

- Verarbeitung der Spaltinformation zusammen mit weiteren Triebwerksparametern in eier elektronischen Einheit 32 (evtl. mit Microprozessor gesteuert) "jnd Ansteuerung einer Ventileinheit 33, 34

- Minimierung der Spalte getrennt für die einzelnen Komponenten (Wand-) durch Gehäusekühlung 37 oder durch axialen Wellenversatz bei konischen Gehäusen mit Hilfe eines Stellzylinders 36; Steuerung (pneumj über die Ventileinheit 33, 34 die mit der Steuereinheit 32 (Regler) über Steuer Ie i,-tang en 35 verbunden -sind.

ESP-861
20.5.86

et « t

· t itt ttti ·· t &igr; &igr;

Bezugszeichen / references;

1 Sonde

2 Gehäuse

3 Befestigung (&ngr;. 1 an 2)

4 Laufschaufel

5 Leitschaufel

6 Rotor

7 Signal

8 Verstärker

9 Aufbereitung

10 Rechner

11 Drucker/Zeichner

12 Schreiber/Speicher

13 Differenz-Verst.

14 Spannungsquelle

15 Stromversorger

16 Betriebsart-tfäiiler

17 Anschlußkabel

18 Meßfläche

19 Isolation (Innen)

20 Isolation (Äußere)

21 Innenleiter Seele

22 Außenleiter

23 Mittlerer Leiter (zwischen)

24 Lot-Material

25 Glas Einschmelzung

26 Belag auf der Innenseite der Gehäusewand

27 Anschlag f.

28 Feststellschraube

29 Kopf z. Aufnahme v.

30 Halteplatte

sensor
casing

mounting
(of 1 at 2)

rotor blade stator vane rotor

signal

amplifier

conditioning computer

printer/plotter recorder/memory d if f erential*ampl.

voltage source power park mode-selector electric cable active sensor face

insulation layer (innen)

insulation layer (outer/

inner conductor (core)

outer conductor interme-ii.iate conductor

braze material glass melting

coating (on) -inner casing abutment (f. 20) ··.·',-adjusting screw head f, insertion of holding element

ESP-861
2G.5.S 6

»■ If < · t ft» ii ti · &diams; · ·

It ··

31 Haiteschraube

32 Steuereinheit

33 Ventil (f. Druckluft)

34 Ventil (f. Druckluft)

35 Verbindungsleitungen

(z. Steuern)

36 Stellglieder f. 37

37 Spaltverstellung im Gehäuseteil

38 Triebwerk

(Verdichter/Turbo)

39 Triebwerks-Sollwerteingabe v. 32

40 Triebwerks- _

Istwerteingabe -fr 32 fixation for 30 control unit volve (compr. air) volve (compr. air)

connections for control

active elements for

clearance control stator parts

power plant (engine)

power operational preset values for

in operation actual of measured signals to

ESP-861
20.5.86

Claims

Schutzansprüche IO

1. Meßvorrichtung zur Messung des Abstandes zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen, insbesondere dem Abstand der Schaufelspitzen eines leitfähigen

¹^ Rotors zum Gehäuse einer Strömungsmaschine, mit einer Sonde und einer Erfassungs- und/oder Auswertetinrichtung für die Meßwerte, wobei die Sonde in einer Gehäusewand feststehend angeordnet ist und eine Meßfläche aufweist, die kleiner ist als die vom bewegliehen Teil überstrichene Fläche und diesem Teil zugekehrt ist, während zwischen beiden Teilen der zu bestimmende Spalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfläche der Sonde auf einer Scheibe oder einem Zylinder mit der Seele eines triaxialen Kabels fest verbunden ist, aus einem Metall der Platingruppe (VIII) oder Legierung hiermit besteht, wobei die Verbindung durch ein Hochtemperaturlot oder durch Schweißen erfolgt und die Leiter (21-23) getrennt je- ^weils durch Isolierpulvermasse aus Keramik oder Glas (eingepreßt oder eingschmolzen) gegenüber den Abschirmungen (19,20) die aus einem Material möglichst kleiner Wärmedehnung, wie Inconel, Vacon bestehen, in einer Wand ver- und feststellbar angeordnet sind.

ESP-861

Il Il I I I I I I I O ·

I I I Il I I I i t

Il Ml I Il II«· &bgr;

I ti I I llllt ·»

Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfläche und die gesamte Oberfläche der Sonde die dem beweglichen Teil (Rotor) gegenüberliegt eben bzw. bündig mit der Komponentenwand oder einem Belag (26) auf dieser Wand (2) angeordnet ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde an ihrem dem Spalt abgekehrten Ende, mit dem triaxialen Kabel (17) winklig '90°) verbunden, eingesetzt ist in die Wand (2) der Komponente und mit Ladungsverstärker und Spannungserzeuger verbunden ist, so daß sie eine bauliche Einheit (Montageeinheit) bilden.

ESP-861 .12.1986