DE3003168A1 - Herausnehmbarer messfuehler, insbesondere fuer ein gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Herausnehmbarer Meßfühler, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Meßfühler und betrifft insbesondere einen herausnehmbaren Meßfühler.

Die Erfindung schafft, kurz gesagt, einen herausnehmbaren Meßfühler mit einem hohlen Teil, das vorzugsweise insgesamt zylindrisch ist und sich durch eine Öffnung in einer Wand erstreckt. Das Teil weist zwei in gegenseitigem Abstand angeordnete Bunde auf, die von dem Teil nach außen vorstehen und die Innenseite der Wandöffnung berühren. Der eine Bund besteht aus mehreren, in gegenseitigem Umfangsabstand angeordneten Einzelsegmenten. Jedes Segment ist an seinen beiden Längsenden verjüngt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

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Fig. 1 eine schematische Langsschnittansicht ei

nes typischen Gasturbinentriebwerks, welches die bevorzugte Ausfuhrungsform des Meßfühlers nach der Erfindung enthält,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht (teilweise

im Schnitt) der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von

Fig. 2 und

Fig. 4 eine Ansicht von Fig. 3 längs der Linie

4-4.

In der Zeichnung, in der gleiche Teile gleiche Bezugszahlen tragen, wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Gasturbinentriebwerk zeigt, welches eine Ausführungsform der Erfindung enthält. Das Triebwerk 10 besteht aus einem Primär- oder Kerntriebwerk 12, das in Strömungsrichtung hintereinander einen Axialverdichter 14, einen teilweise durch ein Gehäuse 17 begrenzten Brenner 16 und eine ein Gehäuse 19 aufweisende Hochdruck(HD)-Turbine 18 enthält. Die HD-Turbine 18 steht über eine Welle 20 und einen Primäroder Kernrotor 22 in Antriebsverbindung mit dem Verdichter 14. Das Triebwerk 10 enthält außerdem ein Niederdruck (ND)-System, das eine ND-Turbine 24 enthält, die über eine ND-Welle 26 in Antriebsverbindung mit einer Fan-Anordnung 28 steht. Eine äußere Gondel 3 0 ist mit Abstand von dem Kerntriebwerk 12 angeordnet, so daß zwischen ihnen ein Mantelstromkanal 32 gebildet ist.

Im Betrieb tritt Luft in das Triebwerk 10 ein und wird zuerst durch die Fan-Anordnung 28 verdichtet. Ein erster Teil dieser verdichteten Fan-Luft tritt in den Mantelstromkanal 32 ein und wird anschließend über eine Fan-Mantelstromdüse 34 abgegeben, wodurch eine erste Vortriebskraft erzeugt wird. Der übrige Teil der verdichteten Fan-Luft tritt in einen Einlaß 36 ein, wird

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durch den Verdichter 14 weiter verdichtet und in den Brenner 16 abgegeben, in welchem er mit Brennstoff verbrannt wird, damit Verbrennungsgase hoher Temperatur erzeugt werden. Die Verbrennungsgase gehen durch die HD-Turbine 18 hindurch und treiben diese an, die ihrerseits den Verdichter 14 antreibt. Die Verbrennungsgase gehen anschließend durch die ND-Turbine 24 hindurch und treiben diese an, die ihrerseits den Fan oder das Gebläse 28 antreibt. Die Verbrennungsgase gehen dann einen Abgasströmungsweg 38 entlang, woraufhin sie aus einer Primäroder Kernabgasdüse 40 abgegeben werden, wodurch eine zweite Vortriebskraft erzeugt wird.

Die vorstehende Beschreibung ist für ein Turbofan-Triebwerk zwar typisch, die folgende Beschreibung wird jedoch zeigen, daß die Erfindung auch in Verbindung mit jeder anderen Art von Gasturbinentriebwerk benutzt werden kann, beispielsweise in Verbindung mit einem Turboprop-, einem Turboluftstrahl-, einem Turbowellentriebwerk, usw. Die obige Beschreibung des Turbofan-Triebwerks, das in Fig. 1 gezeigt ist, dient deshalb lediglich zur Veranschaulichung eines derartigen Verwendungszweckes der Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist ein herausnehmbarer Meßfühler 42, der in Fig. 1 als ein Brennergastemperaturfühler dargestellt ist. Es ist jedoch klar, daß darunter keine Beschränkung der Erfindung zu verstehen ist, die auch zum Messen anderer Eigenschaften, beispielsweise von Drücken, oder an anderen Stellen in dem Triebwerk 10, beispielsweise als ein HD-Turbinen-Druckmeßfühler 43, benutzt werden kann. Darüber hinaus kann die Erfindung benutzt werden, um Eigenschaften in Verbindung mit irgendeinem geeigneten Anwendungsfall zu messen, bei dem es sich nicht um Gasturbinentriebwerke handelt.

Gemäß Fig. 2 besteht der Meßfühler 42 in einer Ausführungsform aus einem insgesamt hohlzylindrischen Teil 44, das sich durch eine insgesamt kreisförmige öffnung 46 in dem Brennergehäuse und in den Hochtemperaturbrennergasströmungsweg 48 erstreckt.

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Der innere Hohlraum des zylindrischen Teils 44 kann ein oder mehrere Temperaturabfühlthermoelemente (nicht gezeigt) enthalten, die eine Anzeige der Temperatur des Brennergases einem anderen Teil des Triebwerks 10 zuführen, beispielsweise einem Triebwerksbrennstoffregler (nicht gezeigt). Die Temperaturanzeige kann in Form eines elektrischen Signals geliefert werden, das über eine oder mehrere elektrische Leitungen oder über einen oder mehrere elektrische Drähte 50, die von dem Meßfühler 42 wegführen, zu dem Brennstoffregler geschickt werden kann.

Das zylindrische Teil 44 hat einen ersten und einen zweiten Bund 52 bzw. 54 vergrößerten Durchmessers, die einen gegenseitigen Längsabstand 56 haben, von dem Teil 44 nach außen vorstehen und auf dem Umfang des Teils 44 angeordnet sind. (Der hier benutzte Begriff "längs" bezieht sich auf oben und unten, d.h. auf eine zu der Meßfühlerachse 65 parallele Richtung, wie es Fig. 2 zeigt.) Die Außendurchmesser der erweiterten Bunde 52 und 54 sind etwas kleiner als der Durchmesser der Gehäuseöffnung 46, so daß sie die Innenseite der Gehäuseöffnung 46 mit einer engen mechanischen Passung berühren, damit der Meßfühler 42 richtig ausgerichtet und eine Gasleckage minimal ist. Die radial äußeren Flächen der Bunde 52 und 54 können mit einem verschleißfesten Überzug, beispielsweise aus Chromcarbid mit Chromnickel (nicht gezeigt), versehen sein, um jeglichen Verlust an enger Passung aufgrund eines Oberflächenverschleißes der zusammenpassenden Teile zu verhindern. Für Zwekke, die im folgenden noch deutlicher werden, kann ein Teil des zylindrischen Teils 44, der sich zwischen den erweiterten Bunden 52 und 54 befindetj einen Durchmesser haben, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des übrigen zylindrischen Teils 44.

Der erste Bund 52 vergrößerten Durchmessers besteht aus mehreren, in gegenseitigem ümfangsabstand angeordneten einzelnen Segmenten 60. Gemäß den Fig. 3 und 4 ist jedes Bundsegment 60 an beiden Längsenden in der Breite verkleinert oder konisch zu-

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laufend und insgesamt elliptisch geformt.

Während des Einführens des Meßfühlers 42 in die Gehäuseöffnung 46 werden jegliche Teilchen oder Rückstände, wie Kohle, Oxide oder andere durch die Verbrennung verursachte Verunreinigungen, welche sich in der Gehäuseöffnung 46 angesammelt haben, längs der konisch zulaufenden Enden der Segmente 60 des erweiterten Bundes weggefegt (wie es durch Strömungspfeile 62 in Fig. 3 gezeigt ist), gehen durch die Zwischenräume zwischen den Segmenten 60 hindurch und können sich in dem Teil 58 kleineren Durchmessers sammeln. In ähnlicher Weise wird während des Herausnehmens des Meßfühlers 42 jede derartige Verunreinigung, die sich in der Gehäuseöffnung 46 angesammelt hat, längs der konisch zulaufenden Enden der Segmente 60 des erweiterten Bundes weggefegt (wie es durch Strömungspfeile 64 in Fig. 3 gezeigt ist). Somit können das Einführen und das Herausnehmen des Meßfühlers 42 erfolgen, ohne daß es zum durch Verunreinigung verursachten Fressen des Teils kommt.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß den Gegenstand der Erfindung ein herausnehmbarer Meßfühler bildet, der den Vorteil einer engen mechanischen Passung hat und trotzdem leicht herausgenommen und eingesetzt werden kann, wenn er zum Messen von Eigenschaften in einer agressiven Umgebung benutzt wird. Im Rahmen der Erfindung bietet sich über das beschriebene Ausführungsbeispiel hinaus eine Vielzahl von Abwandlungsmöglichkeiten.

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Claims (6)

1. Patentansprüche :

   iy Herausnehmbarer Meßfühler mit einem hohlen Teil, das sich durch eine öffnung in einer Wand erstreckt, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Bund (52, 54), die sich von dem hohlen Teil (44) aus nach außen erstrecken, auf dessen Umfang angeordnet sind, gegenseitigen Abstand (56) aufweisen und die Innenseite der Wandöffnung (46) berühren, wobei der erste Bund (52) aus mehreren, in gegenseitigem Umfangsabstand angeordneten einzelnen Segmenten (60) besteht, die jeweils an beiden Längsenden eine geringere Breite haben.
2. 2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (60) insgesamt elliptisch geformt sind.
3. 3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Bunde (52, 54) einen verschleißfesten überzug trägt.
4. 4. Herausnehmberer Meßfühler zum Messen von Eigenschaften in einem teilweise durch ein Gehäuse begrenzten Gasströmungsweg eines Gasturbinentriebwerks, mit einem insgesamt hohlzylindrischen Teil, das sich durch eine öffnung in dem Gehäuse hindurch

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   in den Gasströmungsweg erstreckt, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Bund (52, 54) vergrößerten Durchmessers um das zylindrische Teil (44) , die in gegenseitigem Abstand (56) angeordnet sind und die Innenseite der Gehäuseöffnung (46) berühren, wobei der erste erweiterte Bund (52) dem Gasströmungsweg am nächsten ist und aus mehreren, in gegenseitigem ümfangsabstand angeordneten einzelnen Segmenten (60) besteht, die jeweils an beiden Längsenden eine geringere Breite haben.
5. 5. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasströmungsweg in dem Turbinenabschnitt des Triebwerks (10) angeordnet ist.
6. 6. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasströmungsweg (38) in dem Brennerabschnitt (16) des Triebwerks (10) angeordnet ist.

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