包括用于测量涡轮发动机的轴的速度和转矩的装置的涡轮发动机及用于监测该轴的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡轮发动机的领域，具体涉及涡轮发动机的轴的速度的测量和转矩的测量。
【背景技术】
[0002]在参考图1的一个示例中，“开放转子”型涡轮发动机I具有两个螺旋桨H1、H2，两个螺旋桨H1、H2经由周转轮系6由涡轮轴2驱动。通常，涡轮发动机I具有用于测量涡轮轴的速度的装置以便具体地监测涡轮轴2的超速。涡轮发动机还具有用于测量转矩的装置以便避免用于防止可溶部段(例如诸如由西班牙瑞士公司的专利申请FR2910948已知的那些可溶部段)的超转矩的装置的任何激活。
[0003]速度测量装置和转矩测量装置照惯例在涡轮发动机中是分离的并且它们的重量和尺寸很大，这对涡轮发动机的效能有不利影响。必须考虑测量装置和用于将测量装置安装并集成到拥挤环境中的适当的操作和限制所必要的设备的重量和尺寸。所述测量装置例如被用于防止管理中的限制器、座舱显示器、具体用于监测的仪器等的超转矩。
[0004]本申请的其中一个目标在于提出一种包括用于测量涡轮发动机的轴的速度和转矩的装置的涡轮发动机，所述装置的质量和尺寸受限制的同时保持测量的精度与现有技术相等。
【发明内容】
[0005]为此，本发明涉及一种具体用于飞行器的涡轮发动机，所述涡轮发动机包括至少一个可旋转地安装在涡轮发动机的壳体中的轴向轴，所述涡轮发动机包括:
[0006]刚性连接至涡轮发动机的轴的第一部分上的环形参考部件，所述参考部件包括纵向参考短齿和纵向参考长齿；
[0007]第一装置，所述第一装置用于检测参考短齿和参考长齿通过第一横剖面，以便测量涡轮发动机的轴绕其轴线的速度；
[0008]刚性连接至涡轮发动机的轴的第二部分的环形测量部件，所述第二部分远离所述第一部分，所述测量部件包括纵向测量齿；以及
[0009]第二装置，所述第二装置用于检测参考长齿和测量齿通过第二横剖面，以便测量涡轮发动机的轴的转矩。
[0010]在本申请中，“环形部件的齿”意味着沿纵向方向延伸并且沿圆周方向相互间隔开的元件。
[0011]齿能够通过环形部件的端部处形成的凹口而相互分离。在这种情况下，齿具有自由的轴向(远)端部，所述齿通过其相对的(近)轴向端部被连接至部件的环形部分。在一个变形中，齿能够通过环形部件中形成的狭槽而相互分离。在这种情况下，齿不具有自由的轴向端部，因为其近端被连接至部件的环形部分并且其远端被连接至部件的另一环形部分。
[0012]有利地，参考长齿首先能够在第一横剖面内测量速度并且其次能够在第二横剖面内测量转矩。涡轮发动机的参考部件和测量部件因此能够同时测量轴的两个参数。用于测量的部件的数量因此与现有技术相比较少，这减小了涡轮发动机的重量和尺寸。另外，安装和维护与现有技术相比较容易执行。
[0013]优选地，参考短齿和测量齿位于距涡轮发动机的轴线不同径向距离处。再次优选地，每个参考长齿具有近端部分和远端部分，所述近端部分和所述远端部分位于距所述涡轮发动机的轴线不同径向距离处。再次优选地，参考长齿的远端部分位于与测量齿距涡轮发动机的轴线相同径向距离处。优选地，每个参考长齿的近端部分在与参考短齿相同的径向距离处延伸。
[0014]因此，第一检测装置和第二检测装置能够在距涡轮发动机的轴线不同径向距离处延伸以便限制其尺寸。优选地，第一检测装置和第二检测装置交错。
[0015]根据本发明的优选方面，参考长齿的近端部分径向地位于其远端部分的外部以便限制应用到远端部分上的离心力。这是因为齿越长，齿在轴旋转期间越趋于径向向外移开。当长齿的远端部分的安装半径减小时，这使得可减小应用到齿上的离心力并且因此减小其偏转。
[0016]在本发明的特定实施例中，参考短齿和参考长齿的近端部分由环形参考部件的穿孔的环形部分形成。
[0017]通过使环形部件穿孔形成齿使得:
[0018]在(十分关注的)离心力下使组件硬化；以及
[0019]使两个环形部件或发音轮(参考和测量)相对类似，这使得齿中的涡电流的感应能够在一个轮和另一轮之间对称并且使测量能够更精确(参考发音轮上的齿和转矩测量发音轮上的齿的干扰类似)。
[0020]参考长齿的远端部分能够从所述穿孔的环形部分纵向地延伸。每个参考长齿的远端部分能够与所述齿的近端部分轴向地对准。在一个变形中，每个参考长齿的远端部分从所述齿的近端部分成角度地偏置。
[0021]优选地，涡轮发动机具有相同数量的参考长齿和测量齿，这使得其在第二横剖面内的角间距的变化能够被测量。
[0022]优选地，第一横剖面和第二横剖面之间的轴向距离由涡轮发动机的最大水平的紧密度和两个单独的平面内的传感器之间的干扰保护之间的折衷造成。优选地，轴向距离取决于用作检测装置的传感器的性质。
[0023]优选地，第一检测装置和第二检测装置位于距涡轮发动机的轴线不同径向距离处以便限制其尺寸。再次优选地，检测装置的径向距离取决于齿的径向距离，齿的径向距离由所述检测装置监测以便保持最大间隙距离。
[0024]再次优选地，第一检测装置和第二检测装置分别采用感应速度传感器和感应转矩传感器的形式，速度传感器和转矩传感器相同。所述感应传感器具体适合于检测由铁磁性材料制成的齿通过。
[0025]根据本发明的一个方面，速度传感器和转矩传感器优选地经由支撑部件被刚性连接至涡轮发动机的壳体。优选地，速度传感器和转矩传感器被交替(例如，交错)地布置在所述支撑部件的圆周上，这使得其尺寸能够被限制。
[0026]本发明还涉及一种用于监测安装的涡轮发动机的轴向轴的方法，所述轴可旋转地安装在涡轮发动机的壳体中，所述涡轮发动机包括刚性连接至涡轮发动机的轴的第一部分上的环形参考部件和刚性连接至涡轮发动机的轴的第二部分上的环形测量部件，所述第二部分远离所述第一部分所述参考部件包括纵向参考短齿和纵向参考长齿，所述测量部件包括纵向测量齿，所述方法包括:
[0027]检测参考短齿和参考长齿通过第一横剖面以便测量涡轮发动机的轴绕其轴线的速度的步骤；
[0028]检测参考长齿和测量齿通过第二横剖面以便测量涡轮发动机的轴的转矩的步骤。
【附图说明】
[0029]阅读以下仅作为示例提供并参照附图进行的描述将更好地理解本发明，在附图中:
[0030]-图1为具有两个螺旋桨(已经描述)的常规的涡轮发动机的轴向横截面的示意图；
[0031]-图2为根据本发明的具有参考部件和测量部件的涡轮发动机的轴向横截面的示意图；
[0032]-图3为参考部件和测量部件的示意性透视图，参考部件和测量部件都被刚性连接至涡轮发动机的轴；
[0033]-图4为参考部件的示意性透视图；
[0034]-图5为参考部件到涡轮发动机的轴上的上游固定的轴向横截面的示意图；
[0035]-图6为测量部件的示意性透视图；
[0036]-图7为测量部件到涡轮发动机的轴上的固定的轴向横截面的示意图；
[0037]-图8为安装在支撑件上的感应传感器的透视图；
[0038]-图9为涡轮发动机在速度的测量和转矩的测量期间的局部透视图，速度的测量和转矩的测量在参考齿和测量齿通过期间通过感应传感器进行；
[0039]-图10示出了由转矩传感器在参考齿(粗线)、用于不具有转矩的涡轮轴的测量齿(虚线)和用于具有转矩的涡轮轴的测量齿(细线)通过期间测量的多个应力分布图；
[0040]-图11为根据本发明的具有参考部件和测量部件的涡轮发动机的第二实施例的轴向横截面的示意图，参考部件和测量部件都被刚性连接至涡轮发动机的轴；
[0041]-图12为与图3的视图类似且示出了本发明的第三实施例的视图；
[0042]-图13为与图8的视图类似的针对图12中示出的本发明的第三实施例的视图；以及
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