PL241389B1 - Chłodzony powietrzem czujnik indukcyjny do pomiaru drgań łopatek wirnikowych przepływowych maszyn wirnikowych w wysokiej temperaturze - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie rozwiązuje zagadnienie chłodzonego powietrzem czujnika indukcyjnego do pomiaru drgań łopatek wirnikowych przepływowych maszyn wirnikowych w wysokiej temperaturze. Magnes trwały z nawiniętą na nim cewką (1) jest umieszczony w rurce ze szkła szafirowego (2), zamkniętej od strony czoła czujnika krążkiem ze szkła szafirowego (3), przy czym rurka ze szkła szafirowego jest umieszczona w korpusie czujnika (4) i zamknięta nakrętką (5). W korpusie czujnika (4), pomiędzy jego płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym znajduje się współosiowa przestrzeń dla przepływu powietrza chłodzącego, połączona z otworami (6, 7) w czole korpusu (4) od strony palisady wirujących łopatek (12).

Description

Przedmiotem wynalazku jest chłodzony powietrzem czujnik indukcyjny do pomiaru drgań łopatek wirnikowych przepływowych maszyn wirnikowych w wysokiej temperaturze. Główne zastosowanie wynalazek znajduje w diagnostyce turbinowych silników lotniczych oraz turbin gazowych stosowanych w energetyce, w szczególności do pomiaru drgań wirujących łopatek wirnikowych turbin, pracujących w wysokich temperaturach medium roboczego.

W znanym z polskiego opisu patentowego PL 219271 B1 rozwiązaniu czoło czujnika indukcyjnego zaopatruje się w ekran ceramiczny odseparowujący je od środowiska pracy łopatki, a pomiędzy ekranem ceramicznym i magnesem umieszcza się dwie warstwy, z których jedna przylegająca do ekranu odprowadzająca ciepło do radiatora jest wykonana z pirografitu, a druga z jedwabiu szklanego wzmacnia izolację cieplną przylegających do niej magnesów.

Wadą znanego rozwiązania jest stosunkowo niska żywotność czujnika, będąca wynikiem niedostatecznego odprowadzania ciepła z czujnika do otoczenia. Wysoka temperatura środowiska pracy czujnika powoduje rozgrzewanie się ekranu ceramicznego i jego kruszenie pod wpływem drgań korpusu silnika albo turbiny gazowej oraz przepalanie się uzwojenia pomiarowego cewki czujnika. Ogranicza to zakres temperatury pomiaru środowiska wewnętrznego silnika do temperatury Curie, czyli około 800 stopni Celsiusa.

Istota wynalazku polega na tym, że magnes trwały z nawiniętą na nim cewką jest umieszczony w rurce ze szkła szafirowego zamkniętej od strony czoła czujnika krążkiem ze szkła szafirowego. Rurka ze szkła szafirowego jest umieszczona w korpusie czujnika i zamknięta nakrętką. Pomiędzy płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym korpusu czujnika znajduje się współosiowa przestrzeń dla przepływu powietrza chłodzącego, połączona z otworami w czole korpusu od strony palisady wirujących łopatek. W nakrętce wykonane są promieniowo kanały doprowadzające powietrze z otoczenia oraz otwory dla wyprowadzenia końcówek pomiarowych cewki.

Zaletą czujnika według wynalazku jest umożliwienie pomiaru drgań łopatek w medium roboczym o temperaturze sięgającej do 1200 stopni Celsiusa dzięki osiągnięciu wyższego gradientu temperatur w ekranie ze szkła szafirowego oraz wykorzystaniu chłodzenia aktywnego.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, będącym przekrojem poprzecznym czujnika. Magnes trwały z nawiniętą na nim cewką 1 jest umieszczony w rurce 2 ze szkła szafirowego zamkniętej od strony czoła czujnika krążkiem 3 ze szkła szafirowego. Rurka 2 jest umieszczona w korpusie czujnika 4 i zamknięta nakrętką 5. W korpusie czujnika 4, pomiędzy jego płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym, znajduje się współosiowa przestrzeń dla przepływu powietrza chłodzącego. W czole korpusu czujnika 4, od strony palisady wirujących łopatek 12, wykonane są promieniowo otwory, z których dwa 6, 7 są widoczne na rysunku. W powierzchni bocznej nakrętki 5 wykonane są promieniowo kanały, z których dwa 8, 9 są widoczne na rysunku, doprowadzające powietrze z otoczenia. W czole nakrętki 5 znajdują się otwory 10, 11 dla wyprowadzenia końcówek pomiarowych cewki 1.

Działanie. Umieszczenie magnesu trwałego z nawiniętą na nim cewką 1 czujnika indukcyjnego do pomiaru drgań łopatek wirnikowych w rurce 2 ze szkła szafirowego, zamkniętej krążkiem 3 ze szkła szafirowego zapewnia izolację termiczną oraz ochronę przed oddziaływaniem spalin o wysokiej temperaturze. Powietrze chłodzące z otoczenia przepływa przez kanały 8, 9 w powierzchni bocznej nakrętki 5 i przepływając pomiędzy płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym korpusu czujnika 4 odbiera od niego ciepło, uchodząc przez otwory wykonane w czole korpusu czujnika 6, 7. Współosiowa przestrzeń w korpusie czujnika 4 jest ukształtowana na wzór zwężki Venturiego i ma najmniejsze pole przekroju poprzecznego w okolicy czoła czujnika, co w efekcie zwiększa intensywność chłodzenia. Przepływ medium roboczego w postaci gorących spalin pod czołem czujnika powoduje powstanie efektu eżektorowego w otworach 6, 7 w czole czujnika i wymusza przepływ powietrza chłodzącego w przestrzeni pomiędzy płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym korpusu czujnika 4.

Claims (1)

1. Chłodzony powietrzem czujnik indukcyjny do pomiaru drgań łopatek wirnikowych przepływowych maszyn wirnikowych w wysokiej temperaturze, w którym czoło czujnika indukcyjnego zaopatruje się w ekran odseparowujący je od środowiska pracy łopatek oraz warstwę izolacji cieplnej magnesu, znamienny tym, że magnes trwały z nawiniętą na nim cewką (1) jest

PL 241 389 BI umieszczony w rurce (2) ze szkła szafirowego, zamkniętej od strony czoła czujnika krążkiem (3) ze szklą szafirowego, przy czym rurka (2) ze szkła szafirowego jest umieszczona w korpusie czujnika (4) i zamknięta nakrętką (5), a w korpusie czujnika (4), pomiędzy jego płaszczem wewnętrznym i zewnętrznym, znajduje się współosiowa przestrzeń dla przepływu powietrza chłodzącego, połączona z otworami (6, 7) w czole korpusu czujnika (4) od strony palisady wirujących łopatek (12), przy czym w nakrętce (5) wykonane są promieniowo kanały (8, 9), doprowadzające powietrze z otoczenia oraz otwory (10, 11) dla wyprowadzenia końcówek pomiarowych cewki (1).