JPS6282302A - 回転部材の軸方向移動を検知する装置 - Google Patents

回転部材の軸方向移動を検知する装置

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JPS6282302A
JPS6282302A JP61211379A JP21137986A JPS6282302A JP S6282302 A JPS6282302 A JP S6282302A JP 61211379 A JP61211379 A JP 61211379A JP 21137986 A JP21137986 A JP 21137986A JP S6282302 A JPS6282302 A JP S6282302A
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JP
Japan
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branch
rotating member
conductive wire
magnet
axial movement
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JP61211379A
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ピーター・ロフタス
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce PLC
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転部材の軸方向移動を測定する装置に関し、
特に、回転機械の動翼、例えばガスタービンエンジンの
圧縮機動翼の軸方向移動を検知する装置に関する。
回転部材は概して回転軸線の回りに回転する他に軸方向
に運動することがしばしばあり、回転部材の軸方向移動
の量と方向の指示を得ることが望ましい。
英国特許第1009979号に開示されているような、
回転部材の軸方向振動を検知する装置および方法の一つ
は、回転部材の周囲に配置された磁石および回転部材か
ら半径方向に隔置される固定された電導ワイヤを用いる
ことであった。電導ワイヤは回転軸線に対して45°に
傾斜して連結された複数の平行バーから形成された。磁
石が電導ワイヤの近傍を横切る時、起電力パルスがワイ
ヤ内に発生し、成る周波数の交番起電力が生じる。
振動は電導ワイヤを横切る磁石により発生する起電力の
周波数の変化をもたらす。
回転部材の軸方向移動全測定する第2の装置および方法
は回転部材の円周上に配置される磁石および回転部材か
ら半径方向に隔置される固定された電導ワイヤを用いる
ことであった。電導ワイヤは3本のバーから形成され、
2本のバーは軸方向に相互に平行に延在し、第3のバー
は他の2本のバーの間に45°の斜めに、2字形をなす
ように延在する。この場合も、磁石が電導ワイヤを横切
る時、起電力のパルスがワイヤ内に発生する。回転部材
の軸方向移動があると、磁石が第3のバーを横切る点が
変わり、そのために、発生する起電力パルスの位置は第
1および第2のバーによるパルスに対して時間的に移動
する。磁石、つまり回転部材、の軸方向位置は、第1お
よび第2のバーによるパルスの間の時間と、第1および
第3のバーによるパルスの間の時間との比を求め、Z字
形電導ワイヤの幅【等しい尺度計数を乗じて計算するこ
とができる。
この第2の装置はオッシロスコープと共に使用されるが
、第3のバーによるパルスは振幅が等しくなく、分解度
が良くないので、検知し難いという欠点を有する。また
バーが連結するバーの縁の所では、パルスが混合するの
で、この装置は非線形となる。
本発明は起電力パルスの検知が容易で分解能が向上した
、回転部材の軸方向運動を検知する装置を与えることを
目的とする。
よって本発明は回転部材の軸方向運動を検知する装置を
与え、該装置は、回転部材から半径方向に隔置される電
導ワイヤを有し、回転部材は回転する時に電導ワイヤの
近傍を通過する少なくとも1個の磁石を有し、磁石が電
導ワイヤを横切るその都度、電導ワイヤ内にパルス状の
起電力を発生し、電導ワイヤは接続されて軸方向および
円周方向成分をもって延在する第1、第2および第3の
枝を有し、少なくとも1個の磁石が第1、第2および第
3の枝を横切る時に発生するパルス状起電力の間の分解
度を上げるために第1および第3の枝は第2の枝に対し
て円周方向に反対の向きに延在しており、パルス状起電
力の間の時間が変って回転部材の軸方向位置を指示し、
電導ワイヤの第1、第2および第3の枝の各々は少なく
とも1個の磁石が横切る都度、ゼロクロッシング点を形
成する正および負のパルス状起電力を生ずるように、1
対の平行接続されたバーを有し、このゼロクロッシング
点は正確な検知の可能性がより高い。
第1および第3の枝は相互に平行に延在し、第11第2
および第3の枝は回転軸線に対しほぼ45°に傾斜する
ことができる。枝の端末は隣接する枝のパルス状起電力
の重なり合いおよび打消し合いを減するように円周方向
に隔置されることができる。
回転部材は軸流圧縮機または同タービンのローターであ
ることができ、少なくとも1個の磁石はロータの動翼の
一つの翼端に取付けられて少なくとも部分的に電導ワイ
ヤに包囲される。
以下に添付図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
ガスタービンエンジン10が第1図に示され、流れの順
に空気取入口12、ファン14、圧縮機20、燃焼系2
4、タービン26および排気ノ□ズル28を有する。フ
ァン・ケーシング16はファン14を包囲し、圧縮機2
0の外側ケーシング34の一部分と共にバイパスダクト
18を形成する。圧縮機20は、数段の軸方向に隔置さ
れる動翼32を担持するローター30と、数段の軸方向
に隔置される静翼38を担持する内側ケーシング36と
、を含む。動翼32と静翼38の段は軸方向に交互に配
置される。
ローター30の軸方向運動を検知する装置40は、第2
図に見られるように、動翼32の一つの翼端42に取付
けられる磁石44と、内側ケーシング36の内面に形成
される環状みぞ46の中に配置され動翼32の翼端42
から半径方向に隔置される電導ワイヤ48と、を有する
電導ワイヤ48は第3図にさらに詳細に示され、直列に
接続されて軸方向および円周方向の成分をもって延在す
る第1の枝50、第2の技52および第3の枝54を有
する。図示のように、第1の枝50および第3の枝54
は第2の枝52とは円周方向に反対の向きに延在し、第
1の枝50と第3の枝54は平行であるがこれは必しも
そうである必要はない。3本の枝の各々は、一端が相互
に直列に接続される1対づつの平行バー50α。
50b、52α、52bおよび54α、54bをそれぞ
れ有する。電導ワイヤは枝50.54から出る出力端子
56を有する。
電導ワイヤは絶縁材58の上または中に敷かれており、
例えば、プリント回路盤技術、つまりポリイミド膜から
不要の調音食刻除去する方法を用いて、所要形状の銅導
体をカプトンCKapton )(デュポン社の商品名
)のような銅被覆ポリイミド膜の上に形成することがで
きるであろう。その後、銅導体をいま一つのポリイミド
膜で被覆し、この銅導体付きのポリイミド膜を、Mポン
ド60(M−Bond 60 ) (商品名)のような
エポキシ接着剤、または他の適当な接着剤金円いて、内
側ケーシング36の環状みぞ46に固定することができ
る。環状みぞは内側ケーシングの摩滅型ライニングに形
成されることができる。ガラス強化プラスチックの回路
盤、または他の適当な絶縁材をポリイミド膜の代りに使
用することができ、任意の適当な電導材を使用して電導
ワイヤを形成することができる。ポリイミドおよびエポ
キシ接着剤は、ガスタービンエンジンの圧縮機で経験さ
れる、350 ’Cまでの温度に充分に耐えられること
から選択された。
運用時、圧縮機ローターが回転すると、動翼32の一つ
の翼端42の中に配置される磁石・14は電導ワイヤ4
8の近傍を通過して、磁石が電導ワイヤを横切る度に電
導ワイヤ内にパルス形の起電力を発生する。磁石は枝5
0,52.54を順々に横切り、磁石が一つの枝全横切
る度にそれぞれの2つのバーを横切って正および負のパ
ルス形起電力全発生する。正および負のパルス形起電力
は組合わさって、第4図に示すようにゼロクロッシング
点60Q生ずる。ゼロクロッシング点は単一パルスの起
電力よりも、オツシロスコープテ目視しても電子的にも
遥かに検知し易い。
ローターが軸方向に固定されているならば、磁石は例え
ば経路Aを通り、出力端子から供給される出力信号は第
4図に示すように現われるであろう。エンジンが定速に
て運転されている時、各校からのパルス形起電力および
ゼロクロッシング点は相互の間に一定の時間間隔を保つ
。第1の枝からのゼロクロッシング点と第2の枝からの
ゼロクロッシング点の間の時間間隔はTIであり、第1
の枝からのゼロクロッシング点と第3の枝からのゼロク
ロッシング点の間の時間間隔はT2である。
第6図に示すように、電導ワイヤの幾何形状から、電導
ワイヤの軸方向幅はDであり、経路Aを進む磁石の軸方
向位置はSである。幅りは枝50゜52.54の中心線
を点x 、yKて交わる迄延長して求められ、Dは両受
点の間の軸方向距離である。
磁石の軸方向位置は次式から求められる:これはワイヤ
の中心では正しいが、縁においては正しくなく、その時
は較正技法を用いる必要がある。
枝は軸方向に対して45°に傾斜しているので、Sは図
示のように電導ワイヤの上辺に対する磁石およびロータ
ーの軸方向位置の尺度となる。
ローターが軸方向に移動すると、磁石はいま一つの経路
、例えば第3図に示す例では経路Bを通り、出力端子か
ら供給される出力信号はオンシロスコープ上で第5図の
ように現われるであろう。
時間間隔T2は不変であるが、第1の枝からのゼロクロ
ッシング点と第2の枝からのゼロクロッシング点の間の
時間間隔Tl′に変わる。磁石およびローターの新らし
い軸方向位置を求めるためには、上式のT10代りにT
+’ k用いる。
等しい振幅のパルス形起電力を得るために枝50.52
.54は全てローター軸に対して等しい角度で傾斜して
おり、第1および第3の枝は第2の枝とは反対の方向に
傾斜しているので、磁石の軸方向位置が変ると第1の枝
および第3の枝からのパルス形起電力は第2の枝からの
起電力との時間間隔が反対方向に変化し、これが分解度
を2倍にする。
枝の角度の選択は理論的分解度とパルス検知との妥協の
産物である。ローター軸線に対する枝の角度が増すにつ
れて分解度は増すがパルス形起電力は広がって検知困難
となるので、45°は両者の妥協である。
電導ワイヤの出力端子は増幅器に接続されて増幅信号を
生じ、オンシロスコープ上にディスプレーされて第4図
および第5図に示すものに似た図形音生ずる。この信号
は従来技術に必要なフィルターを必要としない。
ゼロクロッシング点は電子的に検知されてデジタル・パ
ルスが発生され、タイマーおよびマイクロプロセッサに
送られ、そこで前述のように適当なデータから磁石の軸
方向位置を計算するのに用いられることができろ。
上述の回転部材の軸方向移動全検知する装置は従来技術
に優る幾つかの利点を有する。
本装置は、ピークよりも検知が容易で、より正確なゼロ
クロッシング点を生じ、またゼロクロッシング点を検知
ための電子装置の使用全可能にする。枝を反対方向に傾
斜させることは装置の分解能を増す。ゼロクロッシング
点の検知の向上によって半径方向隙間が大きい時にも装
置の使用が可能となり、従ってストリップの損傷の機会
が減する。または、ローターの回転速度が比較的低い時
に本装置を使用することができる。低回転速度において
、通過する磁石によって生ずる起電力パルスは10μV
未満に落ちるが、それでもゼロクロッシング点の検知は
可能であり、現在では、信号処理装置が回転速度の下限
を160回転/分Crpm)に制限している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による回転部材の軸方向移動全検知す
る装置2示すガスタービンエンジンの部分切断図、 第2図は、第1図に示すガスタービンエンジンの圧縮機
の部分、ならびに磁石および電導ワイヤを含む回転部材
の軸方向移動を検知する装置、の拡大断面図、 第3図は回転部材の軸方向移動を検知する装置に使用す
る電導ワイヤの平面図、 第4図および第5図は、電導ワイヤの出力電圧対時間の
グラフ、つまりオツシロスコープで見られる代表的出力
信号の図形、 第6図は電導ワイヤの拡大平面図。 4・1・・・磁 石     48・・・電導ワイヤ5
0・・・第1枝    50α、50b・・・バ −5
2・・・第2枝    52α、52b・・・バ −5
4−・・第3枝    54c、54b−バ −60・
・・ゼロクロッシング点 (外5名) 電圧 峠 閏 時V

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転部材から半径方向に隔置される電導ワイヤを
    含み、該回転部材は回転する時に該電導ワイヤの近傍を
    通過する少なくとも1個の磁石を有し、該磁石が該電導
    ワイヤを横切る度に該電導ワイヤ内にパルス形起電力を
    生ずるようにされた、回転部材の軸方向移動を検知する
    装置であつて: 結合されて軸方向および円周方向の成分をもつて延在す
    る第1枝50、第2枝52および第3枝54を前記電導
    ワイヤ48が有し、前記少なくとも1個の磁石44が前
    記第1、第2および第3の枝を横切る時に発生するパル
    ス形起電力の間の分解能を増すために前記第1枝50お
    よび第3枝54は前記第2枝52に対して反対の円周方
    向に延在し、前記パルス形起電力の間の時間は変化して
    前記回転部材の軸方向位置を指示し;前記電導ワイヤの
    前記第1、第2および第3の枝の各々は、前記電導ワイ
    ヤの1つの枝を前記少なくとも1個の磁石が横切る度に
    ゼロクロツシング点60を形成する正および負のパルス
    形起電力を生ずるように1対の平行に接続されたバー5
    0a、50b、52a、52b、54a、54bを有し
    、前記ゼロクロツシング点は正確な検知の可能性をより
    高くすること;を特徴とする、回転部材の軸方向移動を
    検知する装置。
  2. (2)前記第1枝および第3枝が相互に平行に延在する
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第(1)項に記載の
    、回転部材の軸方向移動を検知する装置。
  3. (3)前記第1、第2および第3の枝が回転軸線に対し
    てほぼ45°に傾斜していることを特徴とする、特許請
    求の範囲第(1)項または第(2)項に記載の、回転部
    材の軸方向移動を検知する装置。
  4. (4)隣接する枝からのパルス形起電力の重なり合いお
    よび打消し合いを減ずるために前記枝の端が円周方向に
    離れていることを特徴とする、特許請求の範囲第(1)
    項乃至第(3)項の任意の項に記載の、回転部材の軸方
    向移動を検知する装置。
  5. (5)前記回転部材が軸流圧縮機または同タービンのロ
    ーターであり、前記少なくとも1個の磁石が前記ロータ
    ーの動翼の一つの翼端に取付けられて少なくとも部分的
    に前記電導ワイヤに包囲されていること、を特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項乃至第(4)項の任意の項に
    記載の、回転部材の軸方向移動を検知する装置。
JP61211379A 1985-10-02 1986-09-08 回転部材の軸方向移動を検知する装置 Pending JPS6282302A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8524287 1985-10-02
GB8524287A GB2181246B (en) 1985-10-02 1985-10-02 Apparatus for measuring axial movement of a rotating member

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JPS6282302A true JPS6282302A (ja) 1987-04-15

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ID=10586067

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US (1) US4737709A (ja)
JP (1) JPS6282302A (ja)
DE (1) DE3629013A1 (ja)
FR (1) FR2588076B1 (ja)
GB (1) GB2181246B (ja)

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