傳感器殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傳感器殼體，更具體地說(shuō)，涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感 器殼體。
【背景技術(shù)】
[0002] 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常包括燃?xì)獍l(fā)生器和動(dòng)力渦輪。該燃?xì)獍l(fā)生器包括燃燒室，其 通過(guò)燃燒燃料供給產(chǎn)生高壓氣流。該高溫高壓氣流被引入動(dòng)力渦輪中，驅(qū)動(dòng)該動(dòng)力渦輪產(chǎn) 生輸出動(dòng)力。因而，對(duì)燃燒室進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制對(duì)于該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的正確操作是非常重 要的。
[0003] 燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)中的燃燒不穩(wěn)定能產(chǎn)生無(wú)法忍受的巨大壓力波，其可導(dǎo)致部件的疲 勞和失效以及昂貴的停運(yùn)和維修。聲傳感器通常用于測(cè)量燃燒室內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力。該聲傳感 器提供的測(cè)量將被用于在不穩(wěn)定性導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞之前，對(duì)不穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和糾正。 然而，由于高溫高壓環(huán)境，使得很難直接測(cè)量燃燒室內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力。
[0004] 第US2010/0139286A1號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)一種燃燒器，其包括用 于測(cè)量燃?xì)鉁u輪中壓力的壓力測(cè)量裝置。該壓力測(cè)量裝置包括限定壓力測(cè)量位置的測(cè)量 點(diǎn)。該測(cè)量點(diǎn)位于燃?xì)鉁u輪的燃燒器內(nèi)部。
[0005] 由于現(xiàn)有的傳感器部件可能無(wú)法承受燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的溫度和壓力，因此現(xiàn)有渦輪 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的聲傳感器通常遠(yuǎn)離燃燒室而設(shè)置，以免損壞傳感器。因而，現(xiàn)有燃燒監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)需要用傳輸管將壓力從燃燒室傳輸?shù)絺鞲衅鳌榱朔乐构舱窀蓴_測(cè)量，傳感器還連接到 半無(wú)限線圈上，當(dāng)由于冷凝和水洗而充滿水時(shí)，其可導(dǎo)致錯(cuò)誤測(cè)量。因此，需要一種燃燒監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)，其采用位于燃燒室附近的聲傳感器，而不用相關(guān)的半無(wú)限線圈，以直接測(cè)量其中的 壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種傳感器殼體。該傳感器殼體包括具有開(kāi)放 端和封閉端的細(xì)長(zhǎng)主體。開(kāi)口通過(guò)該開(kāi)放端軸向地設(shè)置在該細(xì)長(zhǎng)主體內(nèi)，并且配置成接納 固定在其中的傳感器。支撐部段連接到該細(xì)長(zhǎng)主體的封閉端，并耦接到設(shè)置在燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上的接收端口。此外，該細(xì)長(zhǎng)主體具有根據(jù)運(yùn)行過(guò)程中燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的振 動(dòng)特性而確定的軸向尺寸。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例，提供了一種將傳感器附接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 的設(shè)備。該設(shè)備包括耦接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器殼體。該傳感器殼體包括細(xì)長(zhǎng)主 體，細(xì)長(zhǎng)主體具有根據(jù)運(yùn)行期間燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)特性而確定的軸向尺寸。該設(shè) 備進(jìn)一步包括設(shè)置在傳感器殼體內(nèi)的傳感器，以及配置成將傳感器固定在傳感器殼體內(nèi)的 安裝螺母。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例，提供了一種測(cè)量燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)壓力的方 法。根據(jù)該方法，傳感器殼體耦接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。該傳感器殼體包括細(xì)長(zhǎng)主體，細(xì) 長(zhǎng)主體具有根據(jù)運(yùn)行過(guò)程中燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的振動(dòng)特性而確定的軸向尺寸。傳感器設(shè) 置在傳感器殼體內(nèi)，并由與傳感器殼體耦接的安裝螺母固定在傳感器殼體內(nèi)。該方法進(jìn)一 步包括：從傳感器收集壓力測(cè)量值。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是示例性公開(kāi)的燃燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；
[0010] 圖2是用于將聲傳感器附接到燃燒室的示例性傳感器設(shè)備的剖面圖；
[0011] 圖3是圖2的傳感器殼體的透視圖；
[0012] 圖4是用于將聲傳感器附接到燃燒室的另一個(gè)示例性傳感器設(shè)備的剖面圖；
[0013] 圖5是示出了圖2的傳感器殼體的頻率分析的曲線圖；以及
[0014] 圖6是示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中壓力測(cè)量過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是用于對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃燒室內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一種示例性公 開(kāi)的燃燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100的示意圖。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)100包括傳感器設(shè)備106、信號(hào)處理單元102、 以及將傳感器3連接到信號(hào)處理單元102的信號(hào)傳輸線17。
[0016] 傳感器設(shè)備106可包括壓電傳感器或配置成測(cè)量由聲波強(qiáng)加于其上的壓力的其 他類(lèi)型的傳感器。傳感器設(shè)備106可被安裝到與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃燒器模塊104相關(guān)聯(lián) 的火炬殼體8?；鹁鏆んw8包括設(shè)置在其中的并與燃燒器模塊104內(nèi)的燃燒室連接的火炬 室7。火炬殼體8可包括一端封閉而另一端開(kāi)放的圓柱主體。燃料和空氣分別饋送到火炬 室7中，并在其中相互混合以產(chǎn)生燃料空氣混合物。然后，燃料空氣混合物被點(diǎn)燃以提供火 炬火焰，隨后火炬火焰通過(guò)火炬殼體8的開(kāi)放端被引入到燃燒器模塊104內(nèi)的燃燒室，以點(diǎn) 燃燃燒室內(nèi)的燃料。傳感器設(shè)備106可通過(guò)火炬殼體8的圓柱主體的側(cè)壁被固定到火炬殼 體8。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例，傳感器設(shè)備106可沿著火炬殼體8的圓柱主體的徑向方向設(shè)置。
[0017] 在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于燃燒室內(nèi)的燃料燃燒而產(chǎn)生了聲波。該聲波通 過(guò)火炬室的圓柱主體的開(kāi)放端進(jìn)入火炬室7,并將壓力強(qiáng)加到傳感器設(shè)備106上。傳感器設(shè) 備106將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)通過(guò)傳輸線17傳輸至處理單元102。或者，傳感器設(shè)備 106可直接固定到燃燒器模塊104的側(cè)壁，并且配置成測(cè)量燃燒室內(nèi)的壓力。
[0018] 處理單元102可包括已知的電子部件，例如處理器和存儲(chǔ)器，配置成處理該電信 號(hào)并產(chǎn)生表明燃燒室內(nèi)的壓力的輸出。處理單元102可通過(guò)用戶界面將輸出提供給用戶， 并允許用戶看到與燃燒室內(nèi)聲波相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如頻率和壓力波的振幅?；蛘?，處理單元 102可將輸出提供給其他系統(tǒng)部件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的控制器，以便控制器監(jiān)測(cè)并控制燃 氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
[0019] 圖2和圖3描述了圖1的傳感器設(shè)備106的示例性實(shí)施例。傳感器設(shè)備106包括 用于將傳感器3安裝并固定到火炬殼體8的傳感器殼體1。傳感器殼體1包括具有封閉端 22和開(kāi)放端23的細(xì)長(zhǎng)主體2。細(xì)長(zhǎng)主體2的開(kāi)放端23具有沿著主體2的軸向方向設(shè)置在 其中的開(kāi)口 21。傳感器3通過(guò)開(kāi)放端23設(shè)置在殼體1的開(kāi)口 21內(nèi)。階部13設(shè)置在開(kāi)口 21內(nèi)，將開(kāi)口 21劃分成緊鄰主體2的封閉端22的第一部段24和緊鄰主體2的開(kāi)放端23 的第二部段25。開(kāi)口 21的第一部段24具有與傳感器3的頭部段16的直徑大體匹配的具 有合適的間隙/公差的直徑，以易于安裝。
[0020] 傳感器3可通過(guò)開(kāi)放端23插入到細(xì)長(zhǎng)主體2中，使得頭部段16由開(kāi)口 21的第一 部段24接納。傳感器3的圓盤(pán)部段15通過(guò)設(shè)置在其間的墊片5靠在階部13上。根據(jù)一 個(gè)實(shí)施例，選擇墊片5的厚度19,使得開(kāi)口 21的第一部段24的端壁與傳感器3的頭部段 16之間的間隙14基本上最小化。因此，頭部段16基本上接近第一部段24的端壁，但不會(huì) 接觸第一部段24的端壁?？蛇x地或附加地，間隙14的軸向尺寸20可通過(guò)改變墊片5的厚 度19來(lái)調(diào)整。墊片5的厚度越大，間隙14越大，反之墊片5的厚度越小，間隙14越小。在 一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)口 21的第一部段24的軸向尺寸是24. 13毫米，公差為0. 127毫米，墊片 5的厚度19是0. 991毫米，公差為0. 102毫米，傳感器3的頭部段16的軸向尺寸是24. 69 毫米，公差為〇. 203毫米。因此，第一部段24的端壁與傳感器3的頭部段16之間的間隙14 的軸向尺寸20是0. 432毫米，公差為0. 432毫米。
[0021] 根據(jù)又一實(shí)施例，開(kāi)口 21的第二部段25被車(chē)上螺紋。具有與開(kāi)口 21的帶螺紋的 第二部段25匹配的螺紋部段12的安裝螺母4通過(guò)開(kāi)口 21擰入殼體1。擰緊之后，安裝螺 母4壓靠在傳感器3的圓盤(pán)部段15上，以固定傳感器殼體1內(nèi)的傳感器3。此外，螺母4具 有沿著軸向方向設(shè)置的用于引導(dǎo)傳輸線17通過(guò)螺母4的通孔。
[0022] 殼體1的主體2可具有如圖3所示的六角形形狀，其允許使用已知的機(jī)械工具來(lái) 旋轉(zhuǎn)殼體1?；蛘撸瑲んw1的主體2可具有圓柱形狀，所述圓柱形狀具有匹配機(jī)械工具的平 坦部段。再或者，殼體1的主體2具有允許使用本領(lǐng)域已知的工具來(lái)旋轉(zhuǎn)殼體1的其他形 狀和/或結(jié)構(gòu)。
[0023] 如圖2和圖3進(jìn)一步所示，殼體1進(jìn)一步包括從殼體1的封閉端22向外且軸向地 延伸的支撐部段9