[发明专利]涡轮发动机级

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的一个级，包括转子叶轮和监测叶尖间隙的装置。 

背景技术

通常，旁路式涡轮发动机包括，从上游到下游：风扇，在风扇出口处，气流分为流过压缩机、燃烧室和涡轮在涡轮喷气发动机内流动的主气流，和围绕涡轮喷气发动机流动的副气流。 

风扇由转子叶轮构成，后者包括在其外围携带的多个叶片，这些叶片围绕轮盘轴线有规律地间隔。机匣环绕在叶片的外部。为了避免空气在叶片尖部上方流过，这会降低发动机的效能，在风扇机匣内表面上使用了一层耐磨材料，该耐磨材料布置成与风扇叶片平齐。 

运行时，重要的是，监测叶片径向外端和机匣之间的间隙，为的是持续地保持叶片自由端和机匣之间的间隙，该间隙被降到最小，但是，又能足以避免任何接触，因为接触会损伤风扇叶片机械完整性，进而缩短使用寿命。另外，重要的是，了解旋转叶片的振动特性。 

为此，人们提出了在机匣外表面上形成多个凸起，每个凸起都带有孔口，向机匣内部和外部打开，以便安装电容式圆柱形传感器，从而使得其内表面大体上与机匣内表面平齐。面向叶片径向外端的机匣内表面上覆盖有耐磨材料，但装有传感器的区域除外。于是，在每个传感器的工作面和叶片径向外端之间形成一个空腔。这些腔室是必须的，因为可避免叶片径向外端和传感器之间的任何接触。 

在风扇叶轮旋转期间，这些空腔会产生很大的噪声，这是因为风扇叶片径向外端会以高速通过这些空腔。 

另外，如果机匣采用复合材料制成时，在机匣凸起上形成的孔口还会引起机械强度的问题，而且，这会造成很难获取合格证书，而合格证书的获取又是销售涡轮发动机所要求的。 

最后，传感器的这种布置可能会引起其工作面堵塞，而堵塞则会带来测量误差。为了解决这个困难，人们提出了采用聚氨酯泡沫塑料来填充这些空腔。然而，这种 泡沫塑料在运行时会断裂。 

发明内容

本发明的一个具体目标是提供解决这些问题的方案，这个方案简单，成本低，且有效。 

为此，本发明提供了一种涡轮发动机级，其包括带有多个叶片的转子叶轮，外部周围是机匣，该机匣在面向叶片自由端的内表面上带有一层耐磨材料，所述级的特征在于，测量叶尖间隙的至少一个平面传感器设在机匣的内表面上，由该层耐磨材料覆盖。 

现有技术的相对沉重且庞大的圆柱形传感器可用轻型平面传感器取代，其径向尺寸非常小，从而可使其直接置放在机匣的内表面上。此外，平面传感器的使用避免了在机匣上制作凸起的需要，或者在机匣上制作孔口的需要，从而使得机匣的机械强度得以改善，噪声降低，因为面向叶片径向外端的空腔没有了。还有，传感器的堵塞也会避免，因为其采用耐磨材料保护。最后，将传感器覆盖在耐磨材料层内，可保护其不会受潮。 

有利的是，平面传感器是一种电容式传感器。其呈圆形，直径约30mm，厚度小于1mm。 

有利的是，传感器上覆盖一层耐磨材料，厚度为大约5mm到7mm。 

根据本发明的一个具体实施例，机匣携带有三个上述平面传感器。 

根据具体实施例，第一个传感器置放在侧向位置，另外两个传感器对称置于第一个传感器两侧的机匣上。 

另外两个传感器可以布置在机匣的顶部或底部。 

根据本发明的另一个特性，机匣包括至少一个孔口，供电缆穿过，连接到传感器上，所述孔口轴向位于叶片旋转的区域外部，这样，可避免因在叶片径向外端通过的轴向区域内形成空气腔室而增加的噪声。 

有利的是，上述孔口在叶片前缘上游形成。 

本发明还提供了一种风扇或压缩机，包括至少一个上述级。 

本发明还提供了一种涡轮发动机，诸如飞机涡轮喷气发动机，包括至少一个风 扇或压缩机级，安装有上述类型的测量叶尖间隙的传感器。 

通过阅读以非限定性示例并参照附图给出的如下说明，本发明的其他优点和特性会显现出来。 

附图说明

图1为涡轮喷气发动机风扇轴向截面半视图； 

图2为图1所示风扇的机匣所携带的现有技术传感器轴向截面的示意图； 

图3为本发明实施例的示意图；以及 

图4为图3实施例上使用的平面传感器的前视图。 

具体实施方式