[發明專利]用于發動機的靜電灰塵和碎屑傳感器

有效

• 申請號: 201710056308.1
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN107036944B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: J.D.維克特;G.格里芬;J.R.內爾;C.里卡茲
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;李強

本公開涉及一種用于燃氣渦輪發動機(10)的集成靜電傳感器(75,77,78)。傳感器(75,77,78)包括具有主體(79)的外殼體(76)，該主體(79)帶有第一端(81)和第二端(83)。第一端(81)構造成用于將傳感器(75,77,78)裝固至發動機(10)且包括感測面(85)。傳感器(75,77,78)還包括在殼體(76)內構造成鄰近于感測面(85)的電極(86)以及與電極(86)一起構造的放大器(87)。電極(86)包含構造成在帶電顆粒流過感測面(85)時移動的多個電子。因此，放大器(87)構造成檢測隨電子移動變化的微粒水平。靜電傳感器(75,77,78)還包括構造在殼體(76)內并且電耦合于放大器(87)的電路板(88)。因此，電路板(88)構造成將指示微粒水平的一個或更多個信號發送至燃氣渦輪發動機(10)的控制器(90)。

技術領域

本主題大體上涉及灰塵和碎屑傳感器，并且更具體而言，涉及用于發動機(如燃氣渦輪發動機)的靜電灰塵和碎屑傳感器。

背景技術

燃氣渦輪發動機大體上包括按串流順序的壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段以及排氣區段。在操作中，空氣進入壓縮機區段的入口，其中一個或更多個軸向或離心壓縮機逐漸地壓縮空氣直到其到達燃燒區段。燃料與壓縮的空氣混合并且在燃燒區段內焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段發送穿過限定在渦輪區段內的熱氣體路徑，并且接著經由排氣區段從渦輪區段排出。

在特定構造中，渦輪區段包括按串流順序的高壓(HP)渦輪和低壓(LP)渦輪。HP渦輪和LP渦輪均包括各種可旋轉渦輪構件(如渦輪轉子葉片、轉子盤以及固持器)，和各種靜止渦輪構件(如定子導葉或噴嘴、渦輪護罩，以及發動機框架)。可旋轉和靜止的渦輪構件至少部分地限定穿過渦輪區段的熱氣體路徑。在燃燒氣體流動穿過熱氣體路徑時，熱能從燃燒氣體傳遞至可旋轉和靜止的渦輪構件。

此類燃氣渦輪發動機共同地在飛行器中采用。在飛行器的操作期間，發動機環境微粒和灰塵攝入水平為針對分析過程的關鍵輸入，導致特定的逐個發動機動作。當前微粒水平數據由陸基和/或遙感系統提供。此類數據具有暫時和特殊變化以及誤差，由此使在飛行器的起飛和上升時的發動機條件的準確評估特別困難。而且，此類傳感器系統的電子設備典型地經由多個線纜和連接器連接于獨立傳感器。因此，布線的任何運動或振動可產生比經過傳感器面的灰塵或碎屑顆粒更多的電荷，由此導致差信噪比。此外，常規系統可由于線纜和連接器的摩擦電和壓電效應而經歷問題。

因此，本公開涉及解決前面提到的問題的改進傳感器系統。更具體而言，本公開涉及傳感器系統，該傳感器系統包括具有集成電子設備的一個或更多個改進的靜電傳感器，其更準確地檢測發動機(如以上描述的燃氣渦輪發動機)內的灰塵顆粒和/或碎屑。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發明的實踐學習。

在一個方面中，本公開涉及一種用于檢測發動機(諸如，飛行器發動機)中的灰塵和/或的集成靜電傳感器。傳感器包括具有主體的外殼體，該主體帶有第一端和第二端。第一端構造成用于將傳感器裝固至發動機且包括感測面。傳感器還包括在殼體內構造成鄰近于感測面的電極以及與電極一起構造的放大器。電極包含構造成在發動機內的帶電顆粒流過感測面時移動的多個電子。因此，放大器構造成檢測隨電子移動變化的發動機的微粒水平。靜電傳感器還包括構造在外殼體內并且電耦合于放大器的電路板。因此，電路板構造成將指示微粒水平的一個或更多個信號發送至發動機的控制器。