用于燃气涡轮发动机的传感器组件及涡轮机的制作方法_2

文档序号:9011306阅读:来源:国知局
451包括外护罩452、内护罩453和一个或多个翼面454。外护罩452和内护罩453可以各自包括环形形状的部分或扇形,例如,环形的扇形或中空圆柱体的扇形。内护罩453可以从外护罩452径向向内定位。翼面454可以在外护罩452与内护罩453之间径向地延伸。
[0041]每个涡轮机喷嘴段451可以包括上游端458和下游端459。上游端458可以最接近燃烧室390且可以邻近前一级的涡轮盘组件420。下游端459可以是离燃烧室390最远的一端且可以邻近涡轮盘组件420,所述涡轮盘组件420与涡轮机喷嘴段451是其一部分的涡轮机喷嘴450在相同级内。某些涡轮机喷嘴段451可以包括径向地延伸穿过外护罩452的探针孔457 ο在图示的实施例中,第三级403中的涡轮机喷嘴段451包括探针孔457,所述探针孔457延伸穿过接近上游端458的外护罩452且与翼面454沿圆周邻近。探针孔457可位于两个翼面454之间,或以其它方式从涡轮机喷嘴段451的一个或多个翼面454沿圆周偏移。
[0042]每个涡轮盘组件420可以包括涡轮盘422和多个涡轮机叶片425。包括转子护罩段428的转子护罩可以邻近每个涡轮盘组件420且从其径向向外定位。转子护罩段428可以各自包括环形形状的部分或扇形,例如,环形的扇形或中空圆柱体的扇形。转子护罩段428可以沿圆周对齐以形成转子护罩。转子护罩段428可以接合或以其它方式联接到涡轮机壳体430或外壳体405。
[0043]包括涡轮机喷嘴段451的涡轮机喷嘴450、涡轮机叶片425和包括转子护罩段428的转子护罩形成涡轮机流动路径40。涡轮机流动路径40可以是从燃烧室390通过涡轮机400延伸到排气扩压器510 (图1中所示)的环形形状的路径。
[0044]热电偶传感器组件460可以包括一个或多个传感器组件461。传感器组件461可以包括法兰462、管道463、衬套464和探针470。法兰462可以联接到燃气涡轮发动机100的固定部件,例如外壳体405。管道463可以位于法兰462和衬套464之间。在实施例中,管道463可以延伸到法兰462中和/或到衬套464中。管道463可以从法兰462向内延伸且可以延伸穿过固定部件,例如外壳体405和涡轮机壳体430。在图2中所示的实施例中,管道463延伸穿过外壳体405且穿过外壳体405之间的空间。
[0045]衬套464与法兰462间隔开。可将衬套464至少部分地插入到探针孔457中。衬套464可以被配置为与外护罩452形成密封以防止任何燃烧空气/燃料混合物沿着涡轮机流动路径40行进而从涡轮机流动路径40泄漏出。
[0046]探针470可以从衬套464延伸且到涡轮机流动路径40中。探针470可以被配置为在涡轮机流动路径40内测量涡轮机400的温度。在图示的实施例中,探针470被配置为在第三级403中测量燃烧空气/燃料混合物的温度且至少部分地延伸穿过外护罩452,所述外护罩452邻近第三级403中的涡轮机喷嘴段451的翼面454。如图所示,探针470接近涡轮机喷嘴段451的上游端458。
[0047]虽然示出传感器组件461延伸到涡轮机400中以测量涡轮机流动路径40内的温度,但是传感器组件461可以延伸到燃气涡轮发动机100的其它位置中,比如具有探针470的压缩机200,所述探针470至少部分地延伸穿过定子250的护罩且到由定子250限定的压缩机流动路径中。
[0048]图3是图1和图2的热电偶传感器组件的平面图。在图3中所示的实施例中,热电偶传感器组件460包括三个传感器组件461。取决于用于特定燃气涡轮发动机100的传感器组件461的数量,传感器组件461可以沿圆周间隔开预定角度469。在图示的实施例中,特定角度469是大约30度。
[0049]传感器线490可以从每个传感器组件461延伸,从法兰462延伸且穿过法兰462。传感器线490还可以延伸到传感器组件461中且到探针470中。传感器线490可以包括被配置为围绕燃气涡轮发动机100沿圆周延伸的圆周部分491。圆周部分491可以在管道463内延伸。用于热电偶传感器组件460的传感器组件461的传感器线490的部分可例如通过夹持合拢成一组,并可以通过一个或多个夹具493保持在一起。组合线492可以从远离燃气涡轮发动机100的圆周部分491延伸且到连接点。每个传感器线490可以包括连接端495。连接端495可以连接到计算机、控制器或被配置为从每个传感器组件461接收信号的其它设备。一个或多个夹具493可以将第一法兰462与第一连接端495之间的第一传感器线490的部分夹持到第二法兰462与第二连接端495之间的第二传感器线490的部分。
[0050]图4是用于图3的热电偶传感器组件460的传感器组件461的探针470和衬套464的平面图。衬套464可以包括位于衬套464的一端处(比如邻近探针470)的密封端465。密封端465可以被配置为与燃气涡轮发动机100的固定部件(比如涡轮机喷嘴段451的外护罩452)形成密封。密封端465可以包括球形形状,比如截球形状。截球形状可以是中空的截球。密封端465可以至少部分地位于外护罩452和探针孔457内。
[0051]探针470可以从衬套464 (比如从密封端465)延伸。探针470和衬套464可以沿着共用轴99延伸。探针470可以包括主体471、防涡针尖473和尖端475。主体471可以是圆柱形形状,比如中空圆柱体。主体471可以从衬套464延伸。防涡针尖473可以是圆锥形状。尖端475可以是与主体471相对的防涡针尖473的圆端。尖端475可以从在主体471远端的防涡针尖473延伸且可以是球形形状,比如球冠。球冠可以是中空的球冠。
[0052]探针470包括探针长度480。探针长度480从衬套464延伸到尖端475且包括主体471、防涡针尖473和尖端75的长度。探针长度480可以由探针470将在给定燃气涡轮发动机100中所处的位置决定,比如由探针470将位于其内的涡轮机喷嘴段451的大小决定。探针长度480可以被配置为使尖端475居中位于外护罩452与内护罩453之间。在一个实施例中,探针长度480是从12.7毫米(0.5英寸)至76.2毫米(3.0英寸)。在另一实施例中,探针长度480是从27.94毫米(1.10英寸)至33.02毫米(1.30英寸)。
[0053]探针470还可以包括第一直径483和第二直径485。第一直径483可以是主体471的直径且可以是圆锥形状的防涡针尖473的较大直径。第二直径485可以是小于第一直径483的防涡针尖473的较小直径的圆锥形状。第二直径485也可以是/匹配球冠形状的尖端475的底部直径。在实施例中,第一直径483是从4.648毫米(0.183英寸)至4.903毫米(0.193英寸),且第二直径485是从1.473毫米(0.058英寸)至1.728毫米(0.068英寸)。在其它实施例中,第一直径483是4.775毫米(0.188英寸),且第二直径485是1.600毫米(0.063 英寸)。
[0054]探针470还可以包括探针尖端长度486。探针尖端长度486可以是从0.345英寸至0.355英寸。在实施例中,第一直径483与探针尖端长度的比率是从0.49至0.58。在其它实施例中,第一直径483与探针尖端长度的比率是从0.53至0.54。
[0055]主体471可以包括主体表面472。主体表面472可以是圆柱形表面,比如正圆柱体。防涡针尖473可以包括防涡针尖表面474。防涡针尖表面474可以是圆锥表面,比如截头圆锥表面。尖端475可以包括尖端表面476。尖端表面476可以是具有匹配第二直径485的底部直径的球冠形状。防涡针尖表面474可以与尖端表面476正切。
[0056]防涡针尖473可以从第一直径483渐缩至第二直径485,从而形成圆锥形状。防涡针尖473包括锥角484。锥角484可以是防涡针尖表面474相对于主体表面472的角度。锥角484还可以是防涡针尖表面474相对于轴99的角度。在实施例中,锥角484是从10度至20度。在其它实施例中,锥角484是从14度至16度。在另外其它实施例中,锥角484是15度。
[0057]以上部件(或它们的子部件)中的一个或多个可以由不锈钢和/或被称为”超合金“的耐用的高温材料制成。超合金或高性能合金是一种在
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