用于机器的内部结构的腐蚀传感器的制造方法_2

文档序号:9842561阅读:来源:国知局
体的一部分等。内部结构102可以是机器104的静止和/或移动部件。
[0033]为了描述的目的,腐蚀传感器100已被描述成定位在机器的壳体106中,该壳体限定或封闭了壳体106的内侧110上的操作环境108并限定区域112,该区域112具有相对于操作环境108与被密封的操作环境108不同的环境(即压力、温度、应力等)。区域112可以位于诸如壳体106之类的机器的一部分的外部、或者整个机器104的外部(即机器的大气环境)。
[0034]腐蚀传感器100可以包括测试帽120,该测试帽120具有被配置成由于腐蚀性影响(corrosive influence)而比内部结构102的材料更快出现故障的材料和几何形状中的至少一种。具体而言,该材料和几何形状中的至少一种可以被选择成基于期望的腐蚀性影响、例如机器104内的已知的工作环境(温度、压力、操作流体等)来产生测试帽120的故障与内部结构102的故障之间的预定时间间隔。在一个实施例中,测试帽120材料能够被配置成以多种方式比内部结构102的材料更快地出现故障。在一个例子中,当内部结构102包括由特定的钢制成的压缩机的翼型件时,测试帽120可以由相同的钢或者将观察到相比该特定的钢略微稍快的腐蚀的材料制成。例如,测试帽120可以由AISI403(马氏体不锈钢Fel2Cr0.11C)制成,该AISI 403具有相比由GTD-450 (沉淀硬化不锈钢Fel5.5Cr6.3Ni0.8Mo0.03C)制成的翼型件较小的耐腐蚀性。在另一个例子中,测试帽120可以具有被构造成相比内部结构102较快地发生故障的几何形状,例如尺寸、形状、表面轮廓、表面粗糙度、工作流体的迎角等。例如,测试帽102可以比内部结构102略薄,以便具有相比所关注的内部结构102的特定区域更高的应力。通过该方式,测试帽102先于内部结构的特定区域出现故障。测试帽120比内部结构102薄多少可以由多种因素(例如但不限于所研究的材料、机器的类型、操作环境、期望多早指示腐蚀、壳体106的材料等)来限定。在任何情况下,测试帽120的尺寸都能够保证其相比内部结构(例如,翼型件的特定区域)更早地展示出与由内部结构102暴露于其中的操作环境所产生的故障相关的腐蚀。如可以在本发明中的其它部分所描述的那样,在本发明的范围内还可以采用提供测试帽120相比内部结构102更快的故障的其它的材料和几何形状。
[0035]腐蚀传感器100还可以包括安装件130,该安装件130将测试帽120固定就位在开口 132中,该开口 132位于机器暴露在至少类似于内部结构102 (并且优选地与其基本相同)的操作环境108的操作环境的部分(例如,壳体106)中。安装件130可以由能够选择性地固定在壳体106内的任何合适的材料(例如诸如钢、铝、镍或其合金之类的金属、硬塑料等)制成。壳体106可以由足以稳定地定位安装件130并且安全地封闭操作环境108的任何材料制成,例如根据机器的类型:金属、硬塑料等。当需要时,安装件130可以使用任何现在已知或者今后开发的解决方案联接到测试帽120。在一个实施例中,安装件130通过钎焊联接到测试帽120。
[0036]安装件130可以通过多种方式将测试帽120连接在开口 132中。在图1中,安装件130通过螺纹联接在开口 132的外部134中。在该情况下,开口 132的内部136不具有螺纹。在一个例子中,开口 132可以呈这样的开口的形式:具有六角紧固特征的管道镜塞通常将在不使用管道镜时定位在该开口中。安装件130的外端138可以包括诸如六角头部之类的紧固特征或类似特征,使得安装件130可以被紧固到开口 132中。图2示出了备选的实施例,其中安装件130例如可以焊接或钎焊到开口 132的外部134中(S卩,当安装件130和测试帽120包括兼容材料(compatible materials)时)。此处,内部136的直径比外部134小。应当理解,多种机构可以用于将安装件130固定在壳体106中,并且这些机构被认为全部属于本发明的范围内。
[0037]安装件130还可以将测试帽120定位在使得该测试帽120暴露于比内部结构102更大的应力下的位置处。例如,在一个实施例中,开口 132、并且具体而言内部136可以具有比测试帽120小的尺寸,使得测试帽暴露于比内部结构102更大的应力下。例如,测试帽120可能由于开口 132的内部136内的过盈配合(即,如图所示的没有间隙)而受到压缩应力。多种其它的机构可以用于以大于内部结构102的方式来对测试帽120施加应力,使得测试帽120比内部结构102更早地指示腐蚀。例如,另一种提供应力(在测试帽120中引发的载荷)的方式可以包括使用这样的材料:该材料具有将在经受与内部102相同的温度环境时造成更高应力的不同的热膨胀系数。另一个例子可以包括将腐蚀传感器100安装到作为机器104的移动结构的内部102上,使得移动所产生的载荷对测试帽102产生应力。例如,内部结构102能够是机器104的旋转结构,使得腐蚀传感器100所经历的离心载荷向测试帽120提供应力。
[0038]回到图1,腐蚀传感器100还包括室139,该室邻近测试帽120并且位于测试帽120和安装件130中的至少一个中。如图所示,安装件130包括孔140,该孔从测试帽120延伸到形成室139的一部分的区域112。在该例子中,孔140和测试帽120的内侧共同形成室139。应当理解,室139可以通过多种备选的方式产生(例如如果期望采用图示的结构布置的话,仅由测试帽120的内侧或者仅由孔140产生)。在任何情况下,由于测试帽120的故障而造成的室139的环境变化都指示超过腐蚀阈值一一从而指示存在超过可接受水平的腐蚀。测试帽120的“故障”可以呈多种形式,例如但不限于断裂(break)或裂痕(crack)144(示于图3和图4中)、逐渐变薄等。因此,室139中的环境变化也可以呈多种形式,并且多种环境变化传感器(多个环境变化传感器)150可以用于感测变化。当断裂或裂痕出现时,从操作环境108逸出的气体可以起到加热该室139内(例如,孔140和可能安装件130本身内)的气体的作用并且/或者可以改变室139内的压力。在一些情况下,断裂或裂痕还能够改变室139内的光照强度,例如发射率、亮度、颜色或者其它的光照特性。如将要描述的那样,通过环境变化传感器150 (或者传感器152、154)来检测温度、压力、光照强度等的变化,从而指示存在故障,并且因此指示超过腐蚀阈值。更具体地,在一个实施例中,环境变化传感器150可以包括与室139可操作地联接的热电偶,即,使得室139内或者该室的表面上的温度能够被测量到。在这种情况下,指示超过腐蚀阈值的测试帽120的故障可以由热电偶所测量到的温度的变化来指示。温度的变化例如能够由测试帽120的逐渐变薄或者断裂/裂痕造成。任何形式的控制系统(未示出)都可以采用热电偶,以确定温度的变化。在备选实施例中,环境变化传感器150可以包括与室139可操作地联接的压力传感器,即,使得室139内的压力能够被测量到。此处,指示超过腐蚀阈值的测试帽120中的故障可以由压力传感器152所测量到的压力的变化(例如由于测试帽120中的逐渐变薄以及/或者断裂/裂痕造成)来指示。此外,任何形式的控制系统(未示出)都可以采用压力传感器,以确定压力的变化。类似地,当测试帽120故障之后发生光照强度变化时,环境变化传感器150可以包括能够检测该变化的任何类型的光传感器。在另一个实施例中,环境变化传感器150可以包括电子量表,该电子量表测量跨过测试帽120的选定电气参数。在该情况下,指示腐蚀的测试帽120中的故障可以通过选定电气参数(例如电子量表所测量到的电阻、电流、阻抗)的变化来指示。在图2中所示的备选实施例中,环境变化传感器150(图1)可以由分别操作性地联接到孔1
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