高温下显现优良机械强度和抗蠕变性、良好表面稳定性以及耐腐蚀和抗氧化性的合金。超合金可以包括例如以下的材料:哈斯特洛伊(HASTELLOY)合金、英科耐尔(INCONEL)合金、沃斯帕洛伊(WASPALOY)合金、雷内(RENE)合金、海恩斯(HAYNES)合金、因康洛依(INCOLOY)合金、MP98T、TMS合金以及CMSX单晶合金。在实施例中，包括探针470和衬套464的热电偶传感器组件460的一个或多个部件可以由合金600制成。
[0058]工业实用性
[0059]燃气涡轮发动机可以适于多种工业应用，例如油气工业的各方面(包括石油和天然气的传输、收集、存储、抽取及举升)、发电工业、废热发电、航天以及其它运输业。
[0060]参照图1和图2，气体(通常为空气10)作为“工作流体”进入入口 110，且被压缩机200压缩。在压缩机200中，工作流体通过一系列压缩机盘组件220被压入环形流动路径Ii5中。具体而言，空气10被压入编号的“级”中，所述级与每个压缩机盘组件220相关联。例如，“第四级空气”可以与沿下游或“向后”方向(从入口 110朝排气装置500走向)的第四压缩机盘组件220相关联。同样，每个涡轮盘组件420可以与编号的级相关联。
[0061]压缩空气10 —旦离开压缩机200，便进入燃烧器300，在燃烧器300中压缩空气10扩散且燃料被添加。空气10和燃料经由喷射器310喷入到燃烧室390中并燃烧。燃烧的燃料/空气混合物沿着涡轮机流动路径40被引导通过涡轮机400，在那里通过一系列涡轮盘组件420的每一级将能量从燃烧反应中提取出来。然后废气90可以扩散到排气扩散器510中、被收集并进行重定向。废气90经由排气收集器520排出系统并且可以进一步被处理(例如，以减少有害排放物和/或从废气90回收热)。
[0062]与在其它热电偶应用中(例如在烤炉内)不同，在涡轮机400内沿着涡轮机流动路径40行进的燃烧燃料/空气混合物可以以高达213米/秒(700英尺/秒)或以上的速度行进且可以是538摄氏度(1000华氏度)或以上。热的燃烧燃料/空气混合物可能撞击热电偶传感器组件的包括探针针尖(例如细长圆柱形的针尖)的探针，这可能在探针周围引起涡旋，从而在探针内产生振动和振动应力。探针的温度也可能增加从而在探针内产生热膨胀和热应力。合成应力可能导致探针发生故障，例如针尖断裂，且可能导致探针的使用寿命周期更短。
[0063]包括防涡针尖473、防涡针尖表面474和尖端475的形状的探针470的形状可以减少或防止在探针470周围形成涡旋。减少或防止在探针470周围形成涡旋可以减少探针470的振动，从而减小探针470内的合成应力。包括主体471、防涡针尖473和尖端475的形状的探针470的形状可以减少应力集中的形成且可以减少探针470内热应力的形成，这可以进一步减小探针470内的合成应力。探针470的形状可以使得探针470具有更长的使用寿命期限且探针470在燃气涡轮发动机100的涡轮机400内发生故障的可能性减小。
[0064]前面的详细描述在本质上仅是示例性的，且无意限制本实用新型或本实用新型的应用和用途。所描述的实施例不限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。因此，尽管为了便于说明，本实用新型示出并描述了特定热电偶传感器组件，但将了解，根据本实用新型的热电偶传感器组件可以在各种其它配置中实施，可以适用于其它各种类型的燃气涡轮发动机，且也可以用于其它类型的机器中。此外，本实用新型无意受前述【背景技术】或详细描述中提出的任何原理的限制。还应理解，附图可以包括放大的尺寸以更好地说明示出的引用项，且除非特别说明，否则不考虑这类限制。
【主权项】
1.一种用于燃气涡轮发动机(100)的传感器组件(461)，其特征在于，所述传感器组件(461)包括: 法兰(462)； 衬套(464)，其与所述法兰(462)间隔开，所述衬套(464)包括密封端(465); 管道(463)，其位于所述法兰(462)与所述衬套(464)之间；及 探针(470)，其包括 主体(471)，其从所述密封端(465 )延伸，所述主体(471)包括主体表面(472 )，所述主体表面(472)为具有第一直径(483)的正圆柱体； 防涡针尖(473)，其从所述主体(471)延伸，所述防涡针尖(473)包括防涡针尖表面(474)，所述防涡针尖表面(474)为以10度至20度的锥角(484)从所述主体表面(472)延伸到较小的第二直径(485)的圆锥表面，及 尖端(475)，其从在所述主体(471)远端的所述防涡针尖(473)延伸，所述尖端(475)包括球形形状。2.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述锥角(484)是从14度至16度。3.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述第一直径(483)是从4.648毫米至4.903毫米且所述第二直径(485)是从1.473毫米至1.728毫米。4.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述防涡针尖(473)包括针尖长度(486)，且其中，所述第一直径(483)与所述针尖长度(486)之比在0.49至0.58之间。5.根据权利要求4所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述锥角(484)是15度。6.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述密封端(465)为截球形状。7.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述探针(470)包括从27.94毫米至33.02毫米的探针长度(480)，所述探针长度(480)包括所述主体(471 )、所述防涡针尖(473)和所述尖端(475)的长度。8.根据权利要求1所述的传感器组件(461)，其特征在于，所述尖端(475)包括尖端表面(476)，所述尖端表面(476)包括具有匹配所述第二直径(485)的底部直径的球冠形状，且其中，所述防涡针尖表面(474)与所述尖端表面(476)正切。9.一种包括根据权利要求1所述的传感器组件(461)的燃气涡轮发动机(100)的涡轮机(400 )，其特征在于，所述涡轮机(400 )包括: 外壳体(405)； 级(403 )，其位于所述外壳体(405 )内，所述级(403 )包括 涡轮盘组件(420)，及 涡轮机喷嘴(450)，其包括涡轮机喷嘴段(451)，所述涡轮机喷嘴段(451)包括: 外护罩(452)， 内护罩(453)，其位于所述外护罩(452)内， 翼面(454)，其在所述外护罩(452)与所述内护罩(453)之间延伸，及 探针孔(457)，其延伸穿过所述外护罩(452)； 其中，所述法兰(462)联接到所述外壳体(405)，所述衬套(464)至少部分地位于所述外护罩(452)内，从而与所述外护罩(452)形成密封，且所述探针(470)至少部分地延伸穿过所述探针孔(457)且在所述外护罩(452)与所述内护罩(453)之间。10.根据权利要求9所述的涡轮机(400)，其特征在于，所述探针长度(480)被配置为使所述尖端(475)居中位于所述外护罩(452)与所述内护罩(453)之间。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于燃气涡轮发动机（100）的传感器组件（461）及燃气涡轮发动机（100）的涡轮机（400）。传感器组件（461）包括衬套（464）和探针（470）。探针（470）包括主体（471）、防涡针尖（473）、和尖端（475）。主体（471）从衬套（464）延伸且包括主体表面（472）。主体表面（472）是具有第一直径（483）的正圆柱体。防涡针尖（473）从主体（471）延伸且包括防涡针尖表面（474）。防涡针尖表面(474)是以10度至20度的锥角（484）从主体表面（472）延伸到第二直径（485）的圆锥表面。尖端（475）以球形形状从防涡针尖（473）延伸。本实用新型具有更长使用寿命的探针且探针在涡轮机内发生故障的可能性减小。
【IPC分类】F01D17/02, F02C7/00
【公开号】CN204663592
【申请号】CN201520328621
【发明人】B·E·斯创克, R·G·阿隆特
【申请人】索拉透平公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月21日
【公告号】US20150337678