[发明专利]一种叶尖间隙监测与控制装置

说明书

本公开提供了一种叶尖间隙的监控装置，包括：环腔，所述环腔环设于与转子叶尖相对设置的机匣内壁上；可调机匣，所述可调机匣以可上下调节的方式设于所述环腔的开口处；测距传感器，若干测距传感器分布设于所述环腔内，实时监测所述可调机匣与转子叶尖之间的距离；所述可调机匣表面分布设有若干通孔，若干所述测距传感器的感应端分别设于若干所述通孔上；调节机构，所述调节机构设于所述环腔内，根据所述测距传感器的实时监测数据，所述调节机构作用于所述可调机匣，实时调节所述可调机匣与转子叶尖之间的距离，使得两者之间的距离在预设阈值范围之内。

技术领域

本公开涉及叶轮机技术领域，尤其涉及一种叶尖间隙的监控装置及监控方法。

背景技术

风扇/压气机转子叶尖与机匣之间的间隙不但直接影响航空发动机性能，还与稳定裕度、叶片颤振断裂、以及噪声等非定常问题密切相关。由于叶尖间隙导致的很多棘手问题，引起了研究人员对叶尖流动的关注。随着对叶尖间隙流动机理认识的加深，人们开始关注叶尖间隙流动控制。目前对叶尖间隙的控制，主要是在机匣上添加一些特殊涂层，以此来降低磨损，防止剐蹭等。在现有技术中，目前还没有看到将主动控制应用到风扇/压气机叶尖间隙的调控。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种叶尖间隙的监控装置及监控方法。

根据本公开的一个方面，一种叶尖间隙的监控装置包括：

环腔，所述环腔环设于与转子叶尖相对设置的机匣内壁上；

可调机匣，所述可调机匣以可上下调节的方式设于所述环腔的开口处；

测距传感器，若干测距传感器分布设于所述环腔内，实时监测所述可调机匣与转子叶尖之间的距离；所述可调机匣表面分布设有若干通孔，若干所述测距传感器的感应端分别设于若干所述通孔上；

调节机构，所述调节机构设于所述环腔内，根据所述测距传感器的实时监测数据，所述调节机构作用于所述可调机匣，实时调节所述可调机匣与转子叶尖之间的距离，使得两者之间的距离在预设阈值范围之内。

根据本公开的至少一个实施方式，所述测距传感器为激光测距传感器、红外线测距传感器及毫米波雷达测距传感器的一种。

根据本公开的至少一个实施方式，所述测距传感器的数量为4-12个。

根据本公开的至少一个实施方式，所述测距传感器的数量为8个。

根据本公开的至少一个实施方式，所述通孔的分布方式为沿所述可调机匣的轴向及周向等间距分布；相应地，所述测距传感器的分布方式为沿所述可调机匣的轴向及周向等间距分布。

根据本公开的至少一个实施方式，所述叶尖间隙的监控装置还包括控制器，所述控制器分别与所述测距传感器及所述调节机构电连接，所述测距传感器将实时监测数据传输至所述控制器，所述控制器比较预设阈值范围与实时监测数据，将含有差值的调节指令发送给所述调节机构进行调节。

根据本公开的至少一个实施方式，所述调节机构包括热电偶及散热孔，所述热电偶设于所述可调机匣内表面，所述散热孔设于所述环腔的两侧，所述热电偶用于加热所述可调机匣，所述散热孔用于调节所述环腔内的温度，通过热膨胀的原理对所述可调机匣进行上下调节。

根据本公开的至少一个实施方式，所述调节机构包括引气孔及排气孔，所述引气孔及排气孔分别设于所述环腔的两侧，通过所述引气孔的引气量及排气孔的排气量，两者相互协调以改变所述环腔内的气压，进而促使所述可调机匣进行上下调节。