JPH04231802A - 電気キャパシタンス間隙計 - Google Patents

電気キャパシタンス間隙計

Info

Publication number
JPH04231802A
JPH04231802A JP3149173A JP14917391A JPH04231802A JP H04231802 A JPH04231802 A JP H04231802A JP 3149173 A JP3149173 A JP 3149173A JP 14917391 A JP14917391 A JP 14917391A JP H04231802 A JPH04231802 A JP H04231802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
electrical
casing
probe body
capacitor electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3149173A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07104125B2 (ja
Inventor
Charles Rickards
チャールス・リッカーズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH04231802A publication Critical patent/JPH04231802A/ja
Publication of JPH07104125B2 publication Critical patent/JPH07104125B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気キャパシタンス間隙
計に関し、特に、機械内の隣り合う固定部品と可動部品
との間隙を両部品間の電気キャパシタンス変化の関数と
して測定するのに特に適する電気キャパシタンス測定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な回転機械において、ロータまたは
回転部材がハウジングまたはケーシング内にそれと接近
して閉じ込められており、ケーシングと回転部材との間
の距離または間隙を、機械の安全かつ効果的な運転のた
めに所定限度内に保つことが重要である。なお、このよ
うな間隙はランニングクリアランス（動間隙）と呼ばれ
る。このような機械の一例、そして本発明を特に適用し
得る機械は、航空機ガスタービンエンジンのような高温
ガスタービンエンジンである。このようなエンジンでは
、周方向に列をなして相隔たる羽根すなわち動翼が突出
しているタービン羽根車またはロータが周囲のハウジン
グまたはケーシング内にそれと接近して閉じ込められ、
翼列を通過する高温ガスの流路を画成している。高温ガ
ス流に対する羽根の反作用はタービン羽根車の回転と適
当な動力発生を引起こす。
【０００３】このような高温ガスタービンエンジンでは
、タービン動翼間の代りに動間隙を通る高温ガスの漏れ
またはバイパスによるタービン動翼の反作用の損失が動
力損失となり得る。しかし、エンジン運転中に最小間隙
を保つことは、動翼と周囲ケーシングとの重大な回転接
触の防止に必要な予防策であり、このような接触はエン
ジン部品の故障を引起こし、エンジンが有効な原動機と
して働かなくなるおそれがある。これらの理由で、ター
ビン羽根車の回転中その動間隙を測定し、そしてタービ
ンの所定作動中の動間隙の連続測定または連続監視用装
置を設けることが実行されてきた。高温ガスタービンエ
ンジンの様々な運転特性により、多くの公知の間隙およ
び距離測定装置、特に、動く部材との実際の接触を要す
る測定装置の使用はかなり困難である。例えば、高速タ
ービン動翼の環境は、高温の腐食性ガス流の存在のもと
で１２００゜　Ｆ　〜１８００゜　Ｆ　の範囲内の極め
て高い温度に達するので、測定装置には不適である。こ
の極めて高い温度範囲は様々な部品にかなりの膨張差を
引起こし、これは関連測定手段だけでなく測定中の動間
隙にも影響を与える。従って、ロータまたは動翼との接
触を要する測定装置は従来回避されてきた。非接触測定
装置については、様々な電気キャパシタンス装置が高温
ガスタービン羽根車と圧縮機ロータの動間隙を測定する
ために開発されてきた。
【０００４】これらの従来の電気キャパシタンス装置で
は、センサ端部つまり検知用端部を備えたプローブ部材
が、例えば、ロータハウジングの適当な開口内に設置さ
れ、このプローブのセンサ端部はタービン動翼の先端に
対して露出するようになっている。動翼に近接するプロ
ーブのセンサ端部には電気コンデンサ電極が設けられ、
タービン羽根車の周囲にある近接包囲ケーシングまたは
ハウジングの内面に近接してあるいはその内面に配置さ
れ得る。この位置で、プローブ電極は動間隙の片側に相
当し、そして通過中の各タービン動翼の先端面は、接地
電位にあって、反対側のコンデンサ電極として有効に用
いられ、動間隙の他の側に相当する。間隙の変化は両コ
ンデンサ電極間の距離の変化であり、また両電極間の電
気キャパシタンスの変化である。プローブ電極と通過中
の動翼先端との間のキャパシタンス変動は、発振器電気
信号の変調に利用され、変調された信号は、動間隙を表
す別の電気信号となるように処理される。幾つかのガス
タービン羽根車では、ホイール上に周方向列をなすター
ビン動翼が、それらの自由端に互いに逆向きに突出した
棚状の部片を有し、これらの部片は同列内の隣の動翼の
同様な部片と係合することにより、動翼を囲みかつそれ
らとともに回転する連続的な周方向リムまたはバンド表
面を形成する。一体のバンドまたは別設バンドを備えた
このようなタービン羽根車はシュラウドリングタービン
と呼ばれ、そしてシュラウドはプローブのそばを通過す
る連続表面を呈する。これに対し、シュラウドのないタ
ービン羽根車で動翼が起立自由端をもつものは、プロー
ブ電極を通り越す断続表面と言い得る表面を呈する。特
に有利な間隙計は、シュラウドリングの連続表面と包囲
ケーシングとの間の動間隙の変化を検知する能力を有す
るものである。このような間隙計は、連続面を有する様
々な他のロータ部材、例えば、遠心圧縮機羽根車の側壁
またはリムにも適用し得るものである。
【０００５】前述のように、プローブ部材、そして特に
そのセンサ電極部は、エンジンの燃焼装置からの汚染性
高温燃焼ガスが存在する苛酷な高温環境内に配置され、
早期のプローブ劣化をもたらす状態に置かれる結果、例
えば、感度と精度が低下する。上記要因の結果として、
次のような電気キャパシタンスプローブ、すなわち、極
限温度と汚染に対する耐久性が比較的高く、そして感度
と精度と安定性が比較的高く、さらに連続表面に対する
感応性を含む比較的広範な適用性を有するプローブを提
供することに継続的な努力が払われている。
【０００６】
【発明の目的】本発明の目的は、連続表面に特に適用し
得る、高温と汚染に対して耐久性をもつ改良電気キャパ
シタンス間隙計を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、電気キャパシタンス
測定式間隙測定装置において用いる、感度が高く電気的
に安定した改良キャパシタンスプローブとそのための電
気回路を提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、ろう付け密封された
気密センサユニットを利用して汚染物の侵入を防ぐ改良
電気キャパシタンス間隙計プローブと、このプローブの
そばを通過する動部材の連続表面に関する動間隙の測定
に特に適する構造体とを提供することである。
【０００９】
【発明の概要】航空機ガスタービンエンジンのケーシン
グ内の挿入に特に適しそしてプローブのセンサ端部がタ
ービン羽根車の動間隙に隣接するような改良キャパシタ
ンス形プローブ部材とそのための電気回路を開示する。 プローブのセンサ端部は、特定のコンデンサ電極をセラ
ミックにろう付けした金属セラミック複合構造部を含み
、そしてガスタービンの熱と腐食に対する耐久性に優れ
ているとともに互いに補完的に整合する温度特性を有す
るとわかった材料をろう付けにより組合せたものからな
る。プローブ内に通した低キャパシタンス低騒音３軸電
気ケーブルを利用してセンサ電極と電気キャパシタンス
測定系回路とを電気的に接続しかつプローブ構成部と同
回路とを電気的に統合する。これらの全体的な組合せは
、連続表面用に特に適する高度に正確で安定した電気的
検知要素と関連電気キャパシタンス測定装置をもたらす
。高周波電気発振器がプローブセンサ電極に接続され、
その電気信号は、発振器と適当な電源により電気的に付
勢されるプローブ電極と、接地電位にあるタービン羽根
車の対向離間表面、例えば、シュラウドリングの表面と
の間の容量性リアクタンスによって振幅変調される。変
調された発振器信号は適当な電気回路を経て、プローブ
電極とタービン羽根車の隣接外周または表面との間の距
離に比例する直流電圧を発生する。
【００１０】本発明は添付図面と以下の説明からさらに
良く理解されよう。
【００１１】
【実施例の記載】添付図面の図１はキャパシタンスプロ
ーブの取付けの一例を示す概略図で、作用位置にあるプ
ローブを示す。
【００１２】図１において、高温ガスタービンエンジン
１０のハウジングまたはケーシング１１が、羽根付きの
タービン羽根車１２をそれに接近して囲んでおり、この
タービン羽根車は羽根すなわち動翼１３の列を軸方向に
通流する高温ガス流に対する反作用によりハウジング１
１内で回転し得る。動翼の先端または自由端とハウジン
グ１１の内面との間の動間隙を所定範囲内に保つことは
重要である。タービン羽根車が、動翼端部間の連結をな
すかまたは動翼を自由端で連結して連続表面を画成する
シュラウドリング１４を利用するものである場合も、シ
ュラウドリングとハウジングとの間隙を所定範囲内に保
つことは同様に重要である。本発明のプローブはタービ
ン羽根車に接近して配置され、そして通過表面と協働し
て、相互間の電気キャパシタンスにより、発振器の電気
信号を変調するように利用され、変調された信号は電気
回路において処理され、シュラウドの表面部と包囲ハウ
ジングとの間の動間隙に比例する最終電気信号となる。 図１において、プローブ１５は仮想線で示され、適当な
穴付きケーシング取付けパッドまたはペデスタル１６を
介してケーシング１１に挿入されている。プローブ１５
の内端には電気コンデンサプローブ電極１７がケーシン
グ１１の内面に設けられている。シュラウドリング１４
とプローブ電極１７との組合せは、空気間隙により隔て
られて平面離間関係にある１対のコンデンサ電極を構成
し、前記間隙はケーシング１１に対するタービン羽根車
の動間隙である。本発明のプローブは、連続表面に対す
る動間隙用の電気キャパシタンスセンサとして特に適す
る構造体を具現する。プローブ１５の好適組立体を図２
に示す。
【００１３】図２に示すように、プローブ１５は、一端
に同心の取付円板フランジ１９を備えそして他端にろう
付け密封したセンサ先端組立体２０を有する筒形本体１
８を有する。センサ先端部２０の重要な一構成部は、張
り開き口を有する薄壁のセンサハウジング部材２１であ
り、この部材は、ほぼ倒立した開端円錐または漏斗形の
もので、中央内孔２２と、一連の段々に拡大した同心の
穴ぐり形凹み２３、２４、２５を有する。電気絶縁性か
つ耐熱性の材料、例えばアルミナＡｌ２　Ｏ３　の厚い
円板または座金２６が、ハウジング部材２１の口端部ま
たは穴ぐり凹み２５内に同心的にはめ込まれてハウジン
グ２１のリム２７と係合している。別の厚い環状Ａｌ２
　Ｏ３　座金２８が漏斗形ハウジング２１上に同心的に
設けられ、穴ぐり凹み２３を囲みかつ穴ぐり凹み２３、
２４間の肩に載置されている。白金合金製の中空の薄壁
遷移金属スリーブ２９がセンサハウジング２１の周囲に
同心的にはめられ、その内壁面は座金２８の外周と当接
関係にある。座金２６はセンサハウジング２１の口２５
にはまり込みそして密封センサ先端組立体２０の露出端
を占有して、センサ帯片電極ユニット３０を支持するよ
うになっている。図２のユニット３０は、座金２６と同
心的に平面接触をなす薄く狭いほぼ長方形の平面状帯片
電極３１と、座金２６を貫通して穴ぐり凹み２４に入り
込んでいる一体の中央ステム部材３２を有する。
【００１４】漏斗形ハウジング部材２１はセンサ先端部
２０の主要構成部であり、座金２６を囲むとともに、載
置された座金２８を支持する。座金２６は、その両側の
横方向平面の一つに帯片電極３１が平面接触状にろう付
けされて大面積高強度接合をなすように、また帯片電極
３１を動部材またはロータの対向コンデンサ電極に対し
て平面離間関係に置くように、ハウジング２１により担
持されている。センサハウジング部材２１は、両側開端
円錐形、張り開き形またはベル形ハウジングと言ってよ
いもので、電気ケーブルケーシング３５を包囲する小さ
な開端と、電気絶縁性の環状体または座金２６を周沿い
に同心関係に保持する大きな張り開き形リム付き開端２
５とを有する。座金２６、２８はアルミナＡｌ２Ｏ３　
で作られ、この材料は極めて高い温度に耐えかつまたス
リーブ２９とハウジング２１の前述の隣接遷移金属表面
に対して溶射接着しやすいものである。センサハウジン
グ部材２１は座金２６、２８に溶射ろう付けにより封着
され、そしてセンサハウジング部材２１と座金２６、２
８とスリーブ２９とコンデンサ電極ユニット３０とから
なるセンサ先端組立構造体の主要担持部材である。漏斗
形ハウジング２１の口における座金２６は、コンデンサ
電極帯片３１をタービン羽根車外周に近接して露出する
ように担持する。電気信号が、プローブ本体１８内に同
心的に挿入される３軸ケーブル３３によりプローブ１５
に伝達される。ケーブル３３は中心導線３４と、相隔た
る導電性の内側および外側金属外装３５、３６とからな
る。ケーブル３３はプローブ本体１８を同心的に貫通し
、外側外装３６はプローブ本体１８と電気接触をなし、
本体１８の端部における中央凹み３７に達しそこで終わ
っている。内側外装３５はその内部の中心導線３４とと
もにさらに進んでハウジング２１の内孔２２に入り、そ
こで内側外装３５はハウジング２１の内孔２２と電気接
触をなし、さらに凹み２３に入りその端で終わっている
。中心導線３４はさらに進んで電極ユニット３０の中央
ステム３２に入り、その中にろう付けされてセンサ電極
３１に電気的に接続されている。プローブ本体１８用と
内側および外側外装３５、３６用の外装金属は、インコ
ネル合金と呼ばれる耐高温性合金からなり、これは主と
して鉄とニッケルとクロムを含有する合金である。ケー
ブル３３内の介在空間には誘電率（ＤＫ）の高い電気絶
縁性性鉱物材料、例えばＳｉＯ２　を充填し、そして汚
染ガスの流入を防ぐために末端部を密封してある。 外側外装３６はプローブ本体１８に電気的に接続されて
いるのに対し、内側外装３５はセンサハウジング部材２
１に電気的に接続されている。センサハウジング２１は
酸化マグネシウム座金２８によりスリーブ２９とプロー
ブ本体１８から電気的に絶縁されている。本発明のセン
サ先端部２０は、構成部品相互間の気密溶射ろう付けシ
ールを利用して、プローブを通り越す燃焼ガス流からの
燃料と高温ガスのプローブ内への侵入を防ぐ。これらの
汚染物は導体相互間の電気絶縁抵抗に悪影響を及ぼして
装置の機能を損ねるおそれがある。一好適組立体では、
座金２６、２８（図２）のような絶縁体はＡｌ２　Ｏ３
　であり、周知のモリブデンマンガン方式により溶射さ
れた後、ニッケルめっきされて良好なろう付け用表面を
呈した。その後、スリーブ２９とセンサハウジング２１
と座金２６、２８と電極ユニット３０とシールド４６（
図３）とを含むセンサ先端部２０（図２）を組立てそし
て真空ろう付けしてセンサユニット組立体とした。この
組立体は、ハウジング２１とスリーブ２９と電極ユニッ
ト３０用の白金合金と、座金２６、２８用のＡｌ２　Ｏ
３　のような温度的に整合された構成材の気密溶射ろう
付け組合せ物からなる。ろう付け封着を用いるので、ガ
スを通しやすい機械的継手を使わないですむ。さらに重
要なことは、通常ガス漏れ箇所になり得る各対の当接表
面をろう付けするので、センサユニットは温度整合また
は温度補完構成部をもつ気密ろう付けユニットとなるこ
とである。また、電極帯片３１を含む電極ユニット３０
を座金２６にろう付けするので、先端部２０内の主要構
成部については、機械的継手が回避される。
【００１５】プローブ先端部２０は、プローブ本体１８
の材料と同様の金属のアダプタシリンダまたはスリーブ
３８を用いてプローブ本体１８に組付けられるので便利
である。アダプタシリンダ３８は、スリーブ２９内に同
心的に滑り込ませる外径減少部３９を有し、本体１８は
アダプタシリンダ３８内に同心的に滑り込ませる外径減
少部４０を有する。スリーブ３８の面取り縁４１がプロ
ーブ本体１８の肩に当接し、先端部２０を本体１８に接
合するに便利な溶接用の溝を画成する。
【００１６】予備の安全策として、スリーブ２９をその
内側の構成部とともにピン係止手段によりアダプタスリ
ーブ３８に機械的に接合する。この手段には１対の開口
４２、４３が含まれ、アダプタシリンダ３８とスリーブ
２９の重ね合わせ部を貫通し、本体１８の端部とＡｌ２
　Ｏ３　座金２８との間の空間を横切り、再びシリンダ
３８とスリーブ２９の重ね合わせ部を貫通している。小
径の金属棒またはピン４４、４５を開口４２、４３に通
し、ピン端面がスリーブ２９の外面と同面内にあるよう
にする。ピン４４、４５は、ろう付けが不具合な場合に
プローブ先端部２０の軸方向の分離を防止する。
【００１７】Ａｌ２　Ｏ３　と白金合金の接触表面の組
合せは、前述の苛酷なタービン環境に対して優れたろう
付け特性と温度整合特性をもたらす。センサ先端部２０
はまた、図３に示すようにセンサ電極３１用の保護シー
ルドを含む。
【００１８】図３は図２の先端部２０の端面図であり、
タービン羽根車の外周に面する電極３１を示す。好まし
くは白金合金の薄い円板またはシールド４６が、電極帯
片３１と概して同じ形であるが周囲が比較的大きな切除
部またはスロット部４７を有する。シールド４６は絶縁
体２６（図２）の横方向平端面に設けられ、その切除部
４７は電極帯片３１を包囲するがそれから離間している
。しかし、シールド４６の外周は漏斗形ハウジング２１
のリム内に同心的にはめ込まれ、そのリムに念入りにレ
ーザ溶接されている。
【００１９】狭いほぼ長方形の帯片電極は、例えば円板
形電極に比べ、本発明のセンサには好適である。前述の
帯片電極を、通過中の表面に対して適切な方向に向けて
用いれば、タービン羽根車のある予想した軸方向移動が
起こってもそれはプローブの機能に悪影響を及ぼさない
。例えば、プローブの主要目的は、シュラウド付き羽根
車の半径方向の間隙変化に対して機能し、しかも羽根車
の予想される小さな軸方向移動に対しては感応しないよ
うに機能することである。
【００２０】様々な電気回路を本発明のプローブ１５用
に設け得る。一般に、このような回路は定交流電源と発
振器からなる。図１と図２に示すように、電力が電極１
７に供給され、そしてシュラウド１４が接地電位にある
時、プローブ電極１７をコンデンサの１対の対向電極の
一電極面とし、またプローブ電極１７の近辺を通過中の
シュラウド１４をコンデンサの反対側の他の電極面とす
ることにより、電気コンデンサ構造体が構成される。
【００２１】こうして構成したコンデンサ構造体の電気
キャパシタンスは、向かい合う電極面間の距離、例えば
、前述の動間隙に比例する。電気キャパシタンスは、プ
ローブ電極１７を発振器の被同調回路内に設けることに
より測定される。プローブを通り越すシュラウドの表面
積は実質的に一定であり、そしてプローブ電極は一定表
面をもつので、両者間のキャパシタンスは所与の先端間
隙に対して一定に近い値に保たれる。しかし、非常に高
い温度のエンジン運転中、タービン羽根車にはかなりの
熱膨張差と遠心力が生じ、先端間隙の変化を引起こすと
ともにタービン羽根車の外周を真円から変化させる。 さらに、軸受の摩耗がタービン羽根車のわずかな軌道回
転を引起こす可能性がある。どちらの状態も、動間隙の
変化を羽根車の１回転毎に１度ではあるが発生させ得る
もので、１回転毎に１度の現象と呼ばれる状態である。 各間隙変化は電極３１と動翼先端またシュラウドリング
との間にキャパシタンス変化をもたらす。キャパシタン
ス変化は、発振器信号の振幅変調に利用され、次いでこ
の信号は整流されてフィルタにかけられ、動間隙に比例
する直流信号となる。このような信号は、操作者用の読
出し信号として、あるいは動間隙を変えるのに有効な制
御装置用の開始手段として使用され得る。ガスタービン
ロータの外周における露出動翼先端面のような不連続表
面に対する動間隙を測定するための周波数変調キャパシ
タンス間隙測定装置の周波数応答は１００ｋＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚの範囲で生じ得る。しかしシュラウドリングに関す
る測定は、比較的低い周波数で満足になされる。本発明
の一実施例における装置は０〜２００Ｈｚ　の周波数応
答範囲を有し、１ＭＨｚ　発振器を利用して１６ｋＨｚ
　交流電圧を発生し、この交流電圧は同期検出器を経て
、動間隙に比例する直流電圧となる。
【００２２】本発明用の好適電気回路の一例を図４に構
成図で示す。
【００２３】図４において、電気回路５０は図１のプロ
ーブ電極１７または図２と図３の電極３１に接続される
。電極１７は、前述のようにタービン羽根車表面１４例
えばシュラウドリング１４（図１）から隔たっている。
【００２４】１．０ＭＨｚのディジタル発振器５１と電
源５２が１６ｋＨｚ　の交流電気信号を変圧器を介して
プローブ電極１７に送給し、そして前述のようなキャパ
シタンス変化が発振器出力信号の振幅を変調する。この
信号は増幅器５３により増幅され同期検出器５４に達し
て整流された後、フィルタ５５を経て動間隙を表す直流
電圧信号となる。フィルタ５５からの信号は適当な可聴
または可視信号手段５６に伝達されそして（または）動
間隙修正装置の付勢に利用され得る。
【００２５】本発明は、特に連続表面用の大いに改良さ
れたキャパシタンス間隙測定装置を提供し、キャパシタ
ンスプローブセンサの利点と組合わせて、動間隙測定回
路内のキャパシタンス変化振幅変調式発振器と結合した
高温整合構成部の気密ろう付け組合せを用いるものであ
る。
【００２６】以上、本発明の実施例を説明したが、それ
に対し本発明の範囲内で様々な改変を施し得ることはも
ちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】タービンハウジングに装着したキャパシタンス
プローブの概略図である。
【図２】図１の適用例における本発明の改良プローブを
示す断面図である。
【図３】図２の線３ー３に沿う図２の好適プローブセン
サ先端部の端面図である。
【図４】図２のプローブ用の電気回路の構成図である。
【符号の説明】
１１　　エンジンケーシング １２　　タービン羽根車 １３　　動翼 １４　　シュラウドリング １５　　プローブ １７　　プローブ電極 １８　　プローブ本体 ２０　　センサ先端組立体（検知先端部）２１　　セン
サハウジング ２６　　座金 ２８　　座金 ２９　　遷移金属スリーブ（シリンダ）３１　　帯片電
極 ３３　　ケーブル ３４　　中心導線 ３５　　内側金属外装 ３６　　外側金属外装 ３８　　アダプタスリーブ ４４　　ピン ４５　　ピン ５０　　電気回路 ５１　　ディジタル発振器 ５２　　交流電源 ５３　　増幅器 ５４　　同期検出器

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ケーシングと、このケーシング内にあ
    ってそれに近接する動部材との間の間隙を測定するため
    の電気キャパシタンス測定装置において、（ａ）端部が
    前記動部材に近接するように前記ケーシング内に挿入さ
    れる狭い筒形プローブ本体と、（ｂ）前記動部材に近接
    する前記プローブ本体の前記端部に設けたセンサ先端組
    立体であって、（１）張り開き口形開端ハウジング部材
    と、（２）このセンサハウジング部材の張り開き口内に
    同心的に配置されたもので、横方向平面が前記動部材と
    平面離間関係にあるようにそれに対して露出されるよう
    な電気絶縁性酸化金属円板部材と、 （３）前記酸化金属部材の前記横方向平面にろう付けさ
    れかつ前記ハウジング部材から電気的に絶縁されている
    平面状の概して長方形の電気コンデンサ電極帯片と、（
    ４）前記プローブ本体内に同心的に挿通されそして同プ
    ローブ本体と前記コンデンサ電極とに電気的に接続され
    て前記コンデンサ電極を次のような電気キャパシタンス
    測定回路、すなわち、振幅変調される発振器を含み、前
    記コンデンサ帯片電極と前記動部材との間の距離の変化
    により前記発振器の出力信号の振幅変調が起こるような
    キャパシタンス測定回路に接続するような電気ケーブル
    とからなるセンサ先端組立体との組合せからなる改良キ
    ャパシタンスプローブとそのための電気回路。
  2. 【請求項２】　　前記電気ケーブルは中心導線と、相隔
    たる内側および外側の包囲金属外装とからなる３軸ケー
    ブルであり、前記外側外装は前記プローブ本体に電気的
    に接続され、前記内側外装は前記センサハウジング部材
    に電気的に接続され、そして前記３軸ケーブル内の介在
    空間にＳｉＯ２　が充填されている、請求項１記載の発
    明。
  3. 【請求項３】　　同期検出器が前記発振器に接続され、
    前記の振幅変調された信号を処理して前記コンデンサ電
    極と前記動部材との間の距離に比例する電気信号を発す
    る、請求項１記載の発明。
  4. 【請求項４】　　前記センサハウジングと前記ろう付け
    電気コンデンサ電極は白金合金からなりそして前記酸化
    金属部材はＡｌ２　Ｏ３　である、請求項１記載の発明
    。
  5. 【請求項５】　　環状酸化金属絶縁体が前記ハウジング
    を囲みかつそれにろう付けされている、請求項１記載の
    発明。
  6. 【請求項６】　　前記平面状コンデンサ電極は狭い長方
    形帯片からなる、請求項１記載の発明。
  7. 【請求項７】　　遷移金属シリンダが前記環状絶縁体を
    囲みかつそれにろう付けされて前記環状絶縁体を前記セ
    ンサハウジング部材とその中の前記電気絶縁性酸化金属
    円板部材とともに前記プローブのセンサ先端部として合
    体気密関係に保持する、請求項５記載の発明。
  8. 【請求項８】　　アダプタスリーブを前記の狭い筒形プ
    ローブ本体に同心的に接合しまた前記遷移シリンダを前
    記アダプタシリンダ（スリーブ）に同心的に接合した請
    求項５記載の発明。
  9. 【請求項９】　　前記プローブ本体と前記アダプタスリ
    ーブは鉄ニッケルクロム合金からなり、そして前記遷移
    シリンダは白金合金からなる、請求項８記載の発明。
  10. 【請求項１０】　　前記プローブ本体は前記アダプタス
    リーブ内に同心的にはまり込んでそれと重なり合い、ま
    た前記アダプタスリーブは前記遷移シリンダ内に同心的
    にはまり込んでそれと重なり合っている、請求項８記載
    の発明。
  11. 【請求項１１】　　ピン部材を前記アダプタスリーブと
    前記遷移シリンダとの前記重ね合わせ部に横方向に挿通
    してそれらの軸方向分離を防ぐようにした請求項１０記
    載の発明。
JP3149173A 1990-05-29 1991-05-27 電気キャパシタンス間隙計 Expired - Fee Related JPH07104125B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US530,059 1990-05-29
US07/530,059 US5101165A (en) 1990-05-29 1990-05-29 Electrical capacitance clearanceometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04231802A true JPH04231802A (ja) 1992-08-20
JPH07104125B2 JPH07104125B2 (ja) 1995-11-13

Family

ID=24112288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3149173A Expired - Fee Related JPH07104125B2 (ja) 1990-05-29 1991-05-27 電気キャパシタンス間隙計

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5101165A (ja)
JP (1) JPH07104125B2 (ja)
DE (1) DE4116450C2 (ja)
FR (1) FR2662807B1 (ja)
GB (1) GB2245070B (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006098403A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 General Electric Co <Ge> センサシステムおよびその動作方法
JP2007010656A (ja) * 2005-06-27 2007-01-18 General Electric Co <Ge> クリアランス測定システムおよび動作方法
JP2007155734A (ja) * 2005-12-06 2007-06-21 General Electric Co <Ge> マルチレンジ間隙測定システム及びそれを動作させる方法
JP2008089590A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 General Electric Co <Ge> 間隔測定についてのシステムおよびそのシステムの操作方法
JP2011501167A (ja) * 2007-10-25 2011-01-06 エムティーユー エアロ エンジンズ ゲーエムベーハー タービン機械、すきま測定システムおよびロータのすきまを判定する方法
JP2014092544A (ja) * 2012-10-31 2014-05-19 General Electric Co <Ge> 静電容量センサデバイスおよび製造の方法

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196800A (en) * 1991-09-13 1993-03-23 Eastman Kodak Company Apparatus and method for non-contact measurement of the edge sharpness of a knife
DE4216512C2 (de) * 1992-05-19 2001-06-28 Schlafhorst & Co W Verfahrbare Wartungseinrichtung mit Sensor zur Feststellung von Hindernissen
DE4227052C1 (de) * 1992-08-13 1994-03-10 Schmidt Werner Dr Sensorsystem zur berührungsfreien Abtastung von Etiketten
FR2712690B1 (fr) * 1993-11-17 1995-12-15 Snecma Dispositif pour effectuer la mesure dynamique de la distance entre les faces en regard du rotor et du stator d'une machine tournante.
DE4415249A1 (de) * 1994-04-30 1995-11-02 Thomson Brandt Gmbh Recorder mit magnetooptischer Aufzeichnung
CA2127135A1 (en) * 1994-06-30 1995-12-31 Bryan P. Mclaughlin Apparatus and method of determining the best position for inner and outer members in a rotary machine
DE4442238C1 (de) * 1994-11-28 1996-04-04 Precitec Gmbh Verfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere mittels Laserstrahlung
DE19508916A1 (de) * 1995-03-11 1996-09-12 Abb Management Ag Hochtemperatursonde
US5723980A (en) * 1995-06-07 1998-03-03 Aerogage Corporation Clearance measurement system
AU1608497A (en) * 1996-02-02 1997-08-22 Bicc Public Limited Company Capacitance transducer apparatus and cables
FR2750490B1 (fr) * 1996-06-26 1998-08-28 Philips Electronics Nv Dispositif du type capteur capacitif integre
FR2750489B1 (fr) * 1996-06-26 1998-08-28 Philips Electronics Nv Dispositif du type capteur capacitif composite
GB9620053D0 (en) * 1996-09-26 1996-11-13 Rolls Royce Plc Method and apparatus for measurement
GB9702760D0 (en) * 1997-02-11 1997-04-02 Rotary Power Couple Engines Li Rotary device
JP3356043B2 (ja) * 1997-12-26 2002-12-09 三菱電機株式会社 レーザ加工装置用距離検出器
DE19850290C2 (de) * 1998-10-30 2001-10-25 Rechner Ind Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung zur linearen kapazitiven Messung
US6717418B2 (en) 2001-11-16 2004-04-06 General Electric Company Method and apparatus for measuring turbine blade tip clearance
US6692222B2 (en) 2002-05-14 2004-02-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Micro gas turbine engine with active tip clearance control
US6949939B2 (en) * 2003-06-10 2005-09-27 General Electric Company Methods and apparatus for measuring rotating machine clearances
GB2406381B (en) * 2003-09-27 2005-10-12 Future Technology Sensors
US7466143B2 (en) * 2005-09-16 2008-12-16 General Electric Company Clearance measurement systems and methods of operation
US7631498B2 (en) * 2005-10-11 2009-12-15 Honeywell International Inc. Bearing health monitor
GB0621620D0 (en) * 2006-10-31 2006-12-06 Rolls Royce Plc A sensor
US7918642B2 (en) * 2007-01-10 2011-04-05 United Technologies Corporation Instrument port seal for RF measurement
US7891938B2 (en) * 2007-03-20 2011-02-22 General Electric Company Multi sensor clearance probe
US8177474B2 (en) * 2007-06-26 2012-05-15 General Electric Company System and method for turbine engine clearance control with rub detection
US7765875B2 (en) * 2007-12-31 2010-08-03 Rosemount Aerospace Inc. High temperature capacitive static/dynamic pressure sensors
DE102008006833A1 (de) * 2008-01-30 2009-08-06 Mtu Aero Engines Gmbh Sonde für eine kapazitive Sensoreinrichtung und Spaltmesssystem
US8087880B2 (en) * 2008-12-03 2012-01-03 General Electric Company Active clearance control for a centrifugal compressor
US8115494B2 (en) 2009-04-03 2012-02-14 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for rub detection in a machine
US8141429B2 (en) 2010-07-30 2012-03-27 Rosemount Aerospace Inc. High temperature capacitive static/dynamic pressure sensors and methods of making the same
FR2977316B1 (fr) * 2011-07-01 2014-02-21 Snecma Dispositif et procede de mesure des temps de passage de sommets d'aubes dans une turbomachine
US8970228B2 (en) * 2012-05-31 2015-03-03 General Electric Company Rotational clearance measurement system and method of operation
US9285205B2 (en) * 2012-08-22 2016-03-15 United Technologies Corporation Turbomachine probe retention feature
US9279336B2 (en) 2012-09-05 2016-03-08 United Technologies Corporation High temperature split-face probe
US9103738B2 (en) 2012-09-07 2015-08-11 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor with intrinsic temperature compensation
US8943895B2 (en) 2012-09-07 2015-02-03 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor
US8984952B2 (en) 2012-09-07 2015-03-24 Dynisco Instruments Llc Capacitive pressure sensor
US9518850B2 (en) * 2012-09-28 2016-12-13 United Technologies Corporation Embedded cap probe
US9250056B2 (en) 2012-12-31 2016-02-02 General Electric Company System and method for monitoring health of airfoils
US9476318B2 (en) * 2013-09-03 2016-10-25 General Electric Company Systems and methods to monitor a rotating component
US9719816B2 (en) * 2014-09-02 2017-08-01 General Electric Company Fitting for positioning a probe in a hot gas path of a gas turbine engine
US10551220B2 (en) 2016-06-27 2020-02-04 Rolls-Royce Corporation Capacitive measurement device
US10330455B2 (en) * 2016-09-19 2019-06-25 United Technologies Corporation Tri-axial capacitance probe with case integrated housing
US10641595B2 (en) * 2018-04-09 2020-05-05 United Technologies Corporation Low profile triaxial blade tip clearance probe assembly with driven guard
US10641596B2 (en) 2018-06-19 2020-05-05 United Technologies Corporation Systems and methods for pseudo-triaxial capacitance probe assemblies
GB2579671B (en) * 2018-12-12 2022-12-14 Weston Aerospace Ltd A probe for monitoring a moving engine element
CN114608435B (zh) * 2022-03-10 2023-09-26 天津大学 低压涡轮带冠叶片篦齿的径向和轴向间隙测量系统及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2842738A (en) * 1956-04-05 1958-07-08 Ford Motor Co Capacitance probe
CH444501A (de) * 1966-06-23 1967-09-30 Bbc Brown Boveri & Cie Elektrische Abstandsmesseinrichtung
US3826980A (en) * 1967-12-27 1974-07-30 Pfaudler Werke Ag Enameled electrical sensing probe
US3593127A (en) * 1968-06-12 1971-07-13 Reliance Electric & Eng Co Directional displacement capacitive pickup
US4063167A (en) * 1976-06-07 1977-12-13 Avco Corporation Blade tip clearance measuring apparatus
GB2071852A (en) * 1980-03-12 1981-09-23 Rolls Royce Capacitance frequency modulation probe for blade tip clearance measurement
US4329644A (en) * 1980-04-03 1982-05-11 Avco Corporation Electrode structure for a high temperature capacitance probe for sensing turbine speed
JPS58144215U (ja) * 1982-03-23 1983-09-28 岩崎通信機株式会社 変位計の静電容量プロ−プ
DE3328210C2 (de) * 1983-08-04 1986-01-09 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Kapazitiver Sensor
DE3433351C1 (de) * 1984-09-11 1986-01-02 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Kapazitives Messsystem zur Messung des Abstandes zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen
DE8613968U1 (de) * 1986-05-23 1987-01-22 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 80995 München Meßvorrichtung
US4818948A (en) * 1986-08-05 1989-04-04 Pratt & Whitney Canada Inc. Capacitive bridge-type probe for measuring blade tip clearance
US4806848A (en) * 1987-03-11 1989-02-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Compressor blade clearance measurement system
GB2204693B (en) * 1987-05-14 1991-02-13 Rolls Royce Plc Turbomachine tip clearance sensor
GB2225855B (en) * 1988-11-05 1993-01-20 Rolls Royce Plc Capacitance probe
US4918376A (en) * 1989-03-07 1990-04-17 Ade Corporation A.C. capacitive gauging system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006098403A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 General Electric Co <Ge> センサシステムおよびその動作方法
JP2007010656A (ja) * 2005-06-27 2007-01-18 General Electric Co <Ge> クリアランス測定システムおよび動作方法
JP2007155734A (ja) * 2005-12-06 2007-06-21 General Electric Co <Ge> マルチレンジ間隙測定システム及びそれを動作させる方法
JP2008089590A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 General Electric Co <Ge> 間隔測定についてのシステムおよびそのシステムの操作方法
JP2011501167A (ja) * 2007-10-25 2011-01-06 エムティーユー エアロ エンジンズ ゲーエムベーハー タービン機械、すきま測定システムおよびロータのすきまを判定する方法
JP2014092544A (ja) * 2012-10-31 2014-05-19 General Electric Co <Ge> 静電容量センサデバイスおよび製造の方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2662807A1 (fr) 1991-12-06
US5101165A (en) 1992-03-31
GB9110726D0 (en) 1991-07-10
DE4116450C2 (de) 1994-09-22
JPH07104125B2 (ja) 1995-11-13
GB2245070A (en) 1991-12-18
FR2662807B1 (fr) 1993-04-16
DE4116450A1 (de) 1991-12-05
GB2245070B (en) 1994-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04231802A (ja) 電気キャパシタンス間隙計
US5119036A (en) Electrical capacitance clearanceometer
US5166626A (en) Electrical capacitance clearanceometer
JP4221210B2 (ja) タービンブレード先端間隙を測定する方法及び装置
US4804905A (en) Capacitive measuring system for measuring the distance between two relatively movable parts
JP6186177B2 (ja) 回転クリアランス測定システム及び動作方法
US5973502A (en) Capacitive sensor including a coaxial cable and a probe
US5760593A (en) Gap measurement device
US8558538B2 (en) Blade tip clearance measurement sensor for gas turbine engines
US5442285A (en) NDE eddy current sensor for very high scan rate applications in an operating combustion turbine
CA1199090A (en) System for monitoring metal-to-metal contact in rotating machinery
US3208269A (en) Electro-magnetic rotation measuring apparatus
US20100242293A1 (en) Time-indicating rub pin for transient clearance measurement and related method
US2575710A (en) Apparatus for measuring rotor blade vibration
US3628136A (en) Means for measuring clearances in a gas turbine including a coaxial cable capacitor
EP1918679B1 (en) Rotor assembly with a sensor for determining movement of the rotor.
US4147982A (en) Turbine generator ground current arcing detection apparatus and method
US4861168A (en) Electronic thermometer
US4523451A (en) Hydraulic proximity probe
JP2014163434A (ja) 温度検出装置、温度検出システム、軸受パッド、軸受装置及び回転機械
WO2005073667A1 (en) Inductive apparatus and method for measuring compressor blade tip clearance in a gas turbine engine
JPH0257916A (ja) 極温流量計
US20060012377A1 (en) Turbo engine
Hester et al. Electrical capacitance clearanceometer
Guérin et al. Experimental Analysis of Blade-Casing Contacts in a Centrifugal Compressor: Vibration and Thermal Aspects

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960618

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees