[发明专利]一种用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头

说明书

本发明公开了一种用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头。包括外壳(5)，外壳内沿轴向依次设有陶瓷件(1)、陶瓷管(6)、金属套(7)和尾套(8)；陶瓷件(1)内设有电极(2)，电极(2)与电极引线(4)连接，电极引线(4)与中心芯线(14)连接，中心芯线(14)沿外壳(5)依次穿过陶瓷管(6)、金属套(7)后穿出外壳(5)；中心芯线(14)外由外至内依次包覆有外屏蔽层(10)、外绝缘层(11)、内屏蔽层(12)和内绝缘层(13)形成三同轴电缆；陶瓷件(1)头端与外壳(5)间还设置有过渡套(3)。本发明能够满足发动机高温、高振等恶劣环境下的叶尖间隙的实时准确监测。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头。

背景技术

发动机叶尖间隙测量技术主要用于测量叶尖与机匣之间的间隙。发动机的叶尖间隙每增加叶片长度的1％，发动机效率降低1.5％，耗油量增加3％，全寿命费用增加约2.1％，对于实时准确监测叶尖间隙的技术需求迫切。

目前常见的发动机叶尖间隙测量方法为电容原理的测量系统，该系统主要由电容式传感器探头、三同轴矿物线缆、柔性线缆、信号采集和处理单元。但由于电容式传感器探头需要嵌入到发动机机匣上，所处环境的温度可达1300℃，并伴随高振动条件，因此电容式传感器探头容易出现芯线断裂问题，同时在生产中由于电极与陶瓷件、外壳与陶瓷件间高温焊接质量问题频发，导致在产品经受发动机的0℃-1300℃热震条件下，出现焊接密封失效等问题。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头。本发明能够满足发动机高温、高振等恶劣环境下的叶尖间隙的实时准确监测。

本发明的技术方案是：一种用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头，包括外壳，外壳内沿轴向依次设有陶瓷件、陶瓷管、金属套和尾套；陶瓷件内设有电极，电极与电极引线连接，电极引线与中心芯线连接，中心芯线沿外壳依次穿过陶瓷管、金属套后穿出外壳；中心芯线外由外至内依次包覆有外屏蔽层、外绝缘层、内屏蔽层和内绝缘层形成三同轴电缆；陶瓷件头端与外壳间还设置有过渡套。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，所述的尾套与后尾套连接。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，三同轴电缆为金属铠装双屏蔽线缆，内、外双绝缘层采用氧化镁填充，内、外屏蔽层选用耐高温、耐腐蚀性的不锈钢或纯镍材料，中心芯线与电极引线相连，进行信号输出。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，陶瓷件由95氧化铝瓷制得，外壳由耐高温和耐腐蚀的镍基合金制得，过渡套由4J34可伐合金制得。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，电极与陶瓷件的末端通过斜面防脱出结构配合，斜面防脱出结构处设置钎料预置槽用于钎料定位，采用真空钎焊或氢气保护焊实现斜面防脱出结构处的焊接密封。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，三同轴线缆中的中心芯线在陶瓷管内部采用工装弯成半圆弧。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，半圆弧的直径为3mm。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，中心芯线端部与电极引线间采用激光焊或者电阻焊连接。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，过渡套与陶瓷件间通过焊接固定，过渡套与陶瓷件的焊接面间隙配合尺寸精确控制在0.2mm-0.5mm。

前述的用于叶尖间隙测量的电容式传感器探头中，陶瓷件与外壳间通过真空钎焊或氢气保护焊固定。

本发明的优点是：