本申請涉及渦輪發(fā)動機、密封技術以及光學傳感器，并且更具體地，涉及一種用于光學傳感器的密封系統(tǒng)。

背景技術：

在渦輪發(fā)動機中，為了安全并且確保最佳的發(fā)動機運行，光學傳感器（例如用于在渦輪機的燃燒區(qū)域中進行火焰掃描的那些光學傳感器）需要能夠對火焰進行探測。當前，例如圖1所示，用于密封此類光學傳感器的各種已有的技術和方法通常允許濕空氣從渦輪機的燃燒區(qū)域少量泄漏以泄漏經(jīng)過用于光學傳感器的光學屏障。透鏡容納殼體10可以可拆除地附接到透鏡支撐件12并且可以使用單個壓力密封件14來進行密封。密封件14常常易于發(fā)生泄漏。濕空氣的泄漏可以允許在渦輪機的光學傳感區(qū)域內(nèi)發(fā)生凝結，并且所述凝結常常導致在光纖上形成小液滴或濕氣，所述光纖將光信號傳送到光學傳感區(qū)域的信號處理器。所述小液滴或濕氣可以導致傳送到信號處理器的光信號的惡化，并且作為結果，當該系統(tǒng)錯誤地確定存在熄火的情況而實際上真實情況相反的時候，會導致渦輪發(fā)動機的誤中斷（false trip）。渦輪發(fā)動機的誤中斷通常導致在實質上無法滿足用戶、損失實質收益、損失渦輪機可用性以及損失生產(chǎn)率。而且，當前的技術和方法還常常有失效的傾向。此外，通常用于處理蒸汽問題的電加熱方式需要使復雜性得到增大并且需要實質的費用。因此，需要一種更加牢固耐用的系統(tǒng)為光學傳感器或火焰探測裝置提供改進的密封。

技術實現(xiàn)要素：

公開了一種用于渦輪發(fā)動機的光學傳感器的密封系統(tǒng)，所述密封系統(tǒng)使密封件泄漏物從密封件轉移并且排離密封件，從而避免濕空氣通過所述密封件被吸入。所述密封系統(tǒng)可以包括內(nèi)和外光學殼體，具有定位在內(nèi)和外光學殼體之間的第一和第二密封件，第一和第二密封件徑向地隔開內(nèi)和外光學殼體。所述密封系統(tǒng)可以包括一個或多個泄漏物歧管，一個或多個泄漏物歧管定位在第一和第二密封件之間并且容納一個或多個歧管環(huán)。歧管環(huán)可以定位在第一和第二密封件之間并且與第一和第二密封件接觸，以使得第一和第二密封件能夠形成雙密封，其中，第一密封件接合內(nèi)和外光學殼體并且第二密封件接合內(nèi)和外光學殼體。歧管環(huán)還可以被構造成在空氣泄漏通過所述密封系統(tǒng)之前捕獲已經(jīng)滲漏經(jīng)過第一密封件的泄漏空氣并且通過外光學殼體中的一個或多個排放口來排出該泄漏空氣。歧管環(huán)還可以被構造成在泄漏物歧管內(nèi)形成內(nèi)泄漏物捕獲腔室或外捕獲腔室，或者形成內(nèi)泄漏物捕獲腔室和外泄漏物捕獲腔室二者。

在至少一個實施例中，用于光學傳感器的密封系統(tǒng)可以包括外光學殼體和內(nèi)光學殼體，外光學殼體具有大體上管狀的外構造，內(nèi)光學殼體定位在外光學殼體中的內(nèi)腔室內(nèi)。所述密封系統(tǒng)還可以包括第一密封件和第二密封件，第一密封件在內(nèi)光學殼體和外光學殼體之間延伸，第二密封件在內(nèi)光學殼體和外光學殼體之間延伸并且與第一密封件側向地隔開。一個或多個排放口可以延伸通過外光學殼體。歧管環(huán)定位在內(nèi)光學殼體和外光學殼體之間并且圍繞內(nèi)光學殼體周向地延伸，其中，歧管環(huán)可以包括一個或多個泄漏口，一個或多個泄漏口徑向地向外延伸通過歧管環(huán)。在至少一個實施例中，內(nèi)光學殼體可以是光學部件并且歧管環(huán)可以定位在光學部件和外光學殼體之間。

泄漏物歧管可以至少部分地定位在內(nèi)和外光學殼體之間。在至少一個實施例中，歧管環(huán)可以定位在泄漏物歧管內(nèi)。泄漏物歧管可以是圓柱形的。歧管環(huán)可以具有一致的截面面積。在至少一個實施例中，排放口由多個孔形成。在另一實施例中，排放口可以由至少一個槽口或多個槽口形成。

在至少一個實施例中，歧管環(huán)可以具有凹形內(nèi)表面。歧管環(huán)的凹形內(nèi)表面可以圍繞歧管環(huán)周向地延伸。歧管環(huán)可以具有凹形外表面。歧管環(huán)的凹形外表面可以圍繞歧管環(huán)周向地延伸。歧管環(huán)的高壓側表面與第一密封件的側表面接觸并且該歧管環(huán)的低壓側表面與第二密封件的側表面接觸。如此，第一密封件受壓抵靠內(nèi)和外殼體以形成第一密封，并且第二密封件受壓抵靠內(nèi)和外殼體以形成第二密封，由此形成雙密封。

在渦輪發(fā)動機的運行期間，空氣流可能會從渦輪發(fā)動機的高壓側發(fā)生泄漏。所述密封系統(tǒng)可以允許空氣流的較少的泄漏經(jīng)過位于渦輪發(fā)動機的高壓側上的第一密封件。一旦泄漏的空氣流經(jīng)過了第一密封件，則空氣被收集在泄漏物歧管的內(nèi)或外泄漏物捕獲腔室中。收集在內(nèi)泄漏物捕獲腔室中的泄漏空氣可以流動通過歧管環(huán)的一個或多個泄漏口并且流動到泄漏物歧管的外泄漏物捕獲腔室中。一旦空氣流已經(jīng)進入泄漏物歧管的外泄漏物捕獲腔室，則可以經(jīng)由一個或多個排放口使空氣流通過外光學殼體排出，這使得跨過第一密封件的大氣壓力區(qū)得到維持。作為結果，可以防止跨過第一密封件的泄漏物進入到渦輪發(fā)動機的光學傳感部分中并且防止產(chǎn)生導致渦輪發(fā)動機發(fā)生誤中斷的問題。

在下面的具體實施方式、附圖以及所附權力要求中描述了用于密封光學傳感器的系統(tǒng)的這些以及其他特征。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術的密封系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D。

圖2是根據(jù)本公開的實施例的用于密封光學傳感器的系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D。

圖3是在圖2中的細節(jié)線3-3處取得的密封系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D的細節(jié)圖。

圖4是歧管環(huán)的透視圖。

圖5是歧管環(huán)的另一實施例的透視圖。

圖6是外光學殼體的外表面的局部圖。

圖7是外光學殼體的外表面的另一實施例的局部圖。

圖8是在圖2中的細節(jié)線3-3處取得的密封系統(tǒng)的替代實施例的截面?zhèn)纫晥D的細節(jié)圖。

具體實施方式

如圖2-8所示，公開了一種用于渦輪發(fā)動機的光學傳感器的密封系統(tǒng)20，密封系統(tǒng)20使密封件泄漏物從密封件22、24轉移并且排離密封件22、24，從而避免濕空氣通過密封件22、24被吸入。密封系統(tǒng)20可以包括內(nèi)和外光學殼體26、28，具有定位在內(nèi)和外光學殼體26、28之間的第一和第二密封件22、24，第一和第二密封件22、24徑向地隔開內(nèi)和外光學殼體26、28。密封系統(tǒng)20可以包括一個或多個泄漏物歧管30，一個或多個泄漏物歧管30定位在第一和第二密封件22、24之間并且容納一個或多個歧管環(huán)32。歧管環(huán)32可以定位在第一和第二密封件26、28之間并且與第一和第二密封件26、28接觸，以使得第一和第二密封件26、28能夠形成雙密封，其中，第一密封件22接合內(nèi)和外光學殼體26、28并且第二密封件24接合內(nèi)和外光學殼體26、28。歧管環(huán)32還可以被構造成在空氣泄漏通過密封系統(tǒng)20之前捕獲已經(jīng)滲漏經(jīng)過第一密封件22的泄漏空氣并且通過外光學殼體28中的一個或多個排放口34來排出該泄漏空氣。歧管環(huán)32還可以被構造成在泄漏物歧管30內(nèi)形成內(nèi)泄漏物捕獲腔室36或外泄漏物捕獲腔室38，或者形成內(nèi)泄漏物捕獲腔室36和外泄漏物捕獲腔室38二者。

如圖2和3所示，用于密封光學傳感器的密封系統(tǒng)20可以被構造成提供跨過光學部件40或其他類似材料的深度的雙密封。密封系統(tǒng)20可以包括內(nèi)光學殼體26，內(nèi)光學殼體26定位在外光學殼體28中的內(nèi)腔室42內(nèi)。密封系統(tǒng)20可以包括第一密封件22和第二密封件24，第一密封件22在內(nèi)和外光學殼體26、28之間延伸，第二密封件24在內(nèi)和外光學殼體26、28之間延伸，第二密封件24與第一密封件22側向地隔開。第一和第二密封件22、24可以由泄漏物歧管30隔開。泄漏物歧管30也可以由內(nèi)和外光學殼體26、28來限定。密封系統(tǒng)20還可以包括歧管環(huán)32，歧管環(huán)32在內(nèi)和外光學殼體26、28之間定位在泄漏物歧管30內(nèi)。在至少一個實施例中，如至少在圖8中示出的，內(nèi)光學殼體26可以是光學部件40，并且歧管環(huán)32可以定位在光學部件40和外光學殼體28之間。歧管環(huán)32可以包括一個或多個泄漏口44，一個或多個泄漏口44徑向地向外延伸通過歧管環(huán)32。

密封系統(tǒng)20還可以包括一個或多個排放口34，一個或多個排放口34延伸通過外光學殼體28，一個或多個排放口34與歧管環(huán)32中的泄漏口44一起為被捕獲在泄漏物歧管30內(nèi)的泄漏流體提供了排出通道。如圖6和7所示，排放口34可以由多種構造形成，例如但是不限于可以是單個孔的單個排放口34、繞外光學殼體28周向地延伸幾乎100%的孔、定位成行的或隨機定位的多個排放口34或者其他適合的構造。排放口34還可以由一個或多個槽口形成，例如多個周向地延伸的槽口。在至少一個實施例中，一個或多個排放口34可以與歧管環(huán)32的中心線46對準。然而，在其他實施例中，排放口34可以定位在排放口34的其他區(qū)域上。排放口34可以如圖2和3所示徑向地向外延伸，或者可以與歧管環(huán)32的中心線46不正交地且不平行地延伸。

在至少一個實施例中，如圖2所示，密封系統(tǒng)20的外光學殼體28可以具有大體上管狀的外構造，然而，在其他實施例中，外光學殼體28可以具有其他構造或形狀。外光學殼體28可以被構造成接收在內(nèi)腔室42內(nèi)的內(nèi)光學殼體26。內(nèi)光學殼體26可以包容光學傳感裝置48的各部分。例如，內(nèi)光學殼體26可以包容光學部件40，光學部件40可以是但是不限于是玻璃透鏡。透鏡允許光經(jīng)過密封系統(tǒng)50并且接觸纖維光纜的纖維以便傳送到一個或多個信號處理器50。信號處理器50可以用于基于從光纖接收的光學信號來幫助確定渦輪發(fā)動機201的燃燒區(qū)域中是否存在火焰。

密封系統(tǒng)20可以包括一對密封件22、24，密封件22、24在內(nèi)光學殼體26和外光學殼體28之間延伸。如圖2所示，第一密封件22可以與第二密封件24側向地隔開。第一和第二密封件22、24可以圍繞內(nèi)光學殼體26周向地定位，并且可以定位成跨過光學材料40的深度。在至少一個實施例中，第一和第二密封件22、24可以由任何適合的材料形成并且可以包括填塞材料，該填塞材料例如但是不限于是浸漬石墨。第一和第二密封件22、24的填塞材料可以被構造成允許流體、氣體或其組合的較少的泄漏在渦輪發(fā)動機的高壓側52上經(jīng)過。

如圖3所示，泄漏物歧管30可以定位在第一密封件22和第二密封件24之間。泄漏物歧管30可以定位在內(nèi)光學殼體26的徑向外側。內(nèi)光學殼體26的外表面和外光學殼體28的內(nèi)表面也可以限定泄漏物歧管30的一部分。在另一實施例中，光學部件40的外表面和外光學殼體28的內(nèi)表面可以限定泄漏物歧管30的一部分。在至少一個實施例中，泄漏物歧管30可以圍繞內(nèi)光學殼體26周向地延伸。

在至少一個實施例中，密封系統(tǒng)20的歧管環(huán)32可以定位在泄漏物歧管30內(nèi)并且可以被用來保持第一和第二密封件22、24且受壓抵靠外光學殼體28的側向表面和抵靠內(nèi)光學殼體26以形成雙密封。歧管環(huán)32可以定位在內(nèi)光學殼體26或光學部件40的徑向外側。歧管環(huán)32可以定位在內(nèi)光學殼體26和外光學殼體28之間。在另一實施例中，歧管環(huán)32可以定位在光學部件40和外光學殼體28之間。如圖2所示，在至少一個實施例中，歧管環(huán)32可以圍繞內(nèi)光學殼體26部分地或周向地延伸。在其他實施例中，歧管環(huán)32可以具有其他的、非圓柱形的形狀。在至少一個實施例中，歧管環(huán)32可以具有一致的截面面積，并且在形狀上可以是大體上圓柱形的。如圖2所示，歧管環(huán)32可以具有沙漏形狀，該沙漏形狀部分地限定了內(nèi)泄漏物捕獲腔室36和外泄漏物捕獲腔室38。在另一實施例中，如圖8所示，歧管環(huán)32可以具有大體上矩形的形狀，泄漏物歧管30定位在歧管環(huán)32的徑向內(nèi)側和外側。

歧管環(huán)32可以包括一個或多個泄漏口44，一個或多個泄漏口延伸通過歧管環(huán)32。歧管環(huán)32可以包括凹形內(nèi)表面54和凹形外表面56。凹形的內(nèi)和外表面54、56形成內(nèi)和外泄漏物捕獲腔室36和38，而同時使歧管環(huán)32的高壓側表面58和低壓側表面60分別延伸第一和第二密封件22、24的寬度，以接合第一密封件22的側表面62和第二密封件24的側表面64。如圖4和5所示，歧管環(huán)32可以包括單個泄漏口44，單個泄漏口44可以是單個孔、繞歧管環(huán)32周向地延伸幾乎100%的孔、定位成行或隨機定位的多個泄露口44、一個或多個槽口或者其他合適的構造。在至少一個實施例中，一個或多個泄漏口44可以沿著歧管環(huán)32的中心線46定位。然而，在其他實施例中，泄漏口44可以定位在歧管環(huán)32的其他區(qū)域上。泄漏口44可以如圖2和3所示徑向地向外延伸，或者可以與歧管環(huán)32的中心線46不正交地且不平行地延伸。

雖然圖2和3示出了密封系統(tǒng)20的各種部件的具體示例構造，密封系統(tǒng)20可以包括部件的其他構造，該其他構造可以包括使用更多或更少數(shù)量的部件。例如，密封系統(tǒng)20被說明性地示出為包括一對密封件22、24、歧管環(huán)32、泄漏物歧管30、泄漏口44以及排放物出口34。然而，密封系統(tǒng)20可以包括更多數(shù)量的密封件22、24，歧管環(huán)32、泄漏物歧管30、泄漏口44、排放口34，或者在密封系統(tǒng)20中包括任何數(shù)量的任何其他部件。如此，密封系統(tǒng)20不受到本文所提供的描述或示例的限制。

在渦輪發(fā)動機的運行期間，空氣流可能從渦輪發(fā)動機的高壓側52發(fā)生泄漏。密封系統(tǒng)20可以允許空氣流的較少的泄漏經(jīng)過位于渦輪發(fā)動機的高壓側52上的第一密封件22。一旦泄漏的空氣流經(jīng)過第一密封件22，則空氣被收集在泄漏物歧管30的內(nèi)或外泄漏物捕獲腔室36、38中。收集在內(nèi)泄漏物捕獲腔室36中的泄漏空氣可以流動通過歧管環(huán)32的一個或多個泄漏口44并且流動到泄漏物歧管30的外泄漏物捕獲腔室38中。一旦該空氣流已經(jīng)進入泄漏物歧管30的外泄漏物捕獲腔室38，則可以經(jīng)由一個或多個排放口34使該空氣流通過外光學殼體28排出，這使得跨過第一密封件22的大氣壓力區(qū)得到維持。作為結果，可以防止跨過第一密封件24的泄漏物進入到渦輪發(fā)動機201的光學傳感部分48中并且防止產(chǎn)生導致渦輪發(fā)動機發(fā)生誤中斷的問題。

為了對該發(fā)明的實施例進行說明、解釋和描述的目的而提供了上述內(nèi)容。對這些實施例的修改和調(diào)整對于本領域的技術人員將是明顯的，并且在不超出該發(fā)明的范圍或精神的情況下可以對這些實施例作出修改和調(diào)整。