(57)【要約】【課題】  ガス・タービン・エンジン用の翼先端間隙測定センサおよび間隙測定方法を提供する。【解決手段】  ガス・タービン・エンジンにおける翼先端間隙測定用の電磁界センサ・アセンブリ１００が開示される。この電磁界センサ・アセンブリ１００は、セラミックのセンサ本体１４０ａ、１４０ｂと、電磁界を作り出すためにセンサ本体１４０ａ、１４０ｂの末端部分の回りに巻回される多層の導線コイル１４４ａ，１４４ｂと、センサ本体１４０ａ、１４０ｂおよびコイルを閉囲するセラミック筺体１３０と、その筺体１３０を取り囲みかつ開放末端を有する金属ハウジングとを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）セラミックのセンサ本体と、
ｂ）電磁界を作り出すために前記セラミックのセンサ本体の末端部分の回りに巻回される導線コイルであって、白金族の金属またはその合金から形成される導線コイルと、
ｃ）前記セラミックのセンサ本体および前記導線コイルを閉囲するセラミック筺体と、
ｄ）前記セラミック筺体の周囲を取り囲みかつ開放末端を有する金属ハウジングと、
を含む電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項２】
前記センサ本体が、酸化アルミニウムから形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項３】
前記センサ本体が、前記セラミック筺体の内部に堅固に取り付けられる、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項４】
前記導線コイルが、酸化物分散強化型の白金族の金属またはその合金から形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項５】
前記導線コイルが、セラミック被覆導線から形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項６】
前記導線コイルが、それぞれ複数の巻き数を有する複数の層によって形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項７】
前記センサ本体の末端部分が、前記導線コイルを収納するための環状の凹部を有する、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項８】
前記導線コイルが、前記環状の凹部の内部において前記センサ本体に接合剤によって固定される、請求項７に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項９】
前記セラミック筺体が、酸化アルミニウムから形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１０】
前記セラミック筺体が、シールされた閉止体である、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１１】
前記金属ハウジングが、冷却チャンネルを有するように形成される、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１２】
前記セラミック筺体を前記金属ハウジングに接合する金属の境界部材をさらに含む、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１３】
前記金属ハウジングの基端部分に接合されるケーブル・アダプタをさらに含む、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１４】
１対の同軸のケーブル組立品が、前記コイルとの接続用として前記ケーブル・アダプタに繋ぎ込まれる、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１５】
ケーブルリード線が、前記コイルの反対端への接続用として前記同軸ケーブルの中心導体に接合される、請求項１４に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１６】
各同軸ケーブルの中心導体が、相互に直列に接続される２つの異なる導体材料から形成される、請求項１５に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１７】
前記センサ・アセンブリが２つのセンサ本体を含み、この２つのセンサ本体は、それぞれ、その末端部分に取り付けられる巻回コイルを有する、請求項１に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【請求項１８】
前記２つのセンサ本体の末端部分が、軸方向に互いにずらして配置される、請求項１７に記載の電磁界センサ・アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界センサに関し、特に、マージナル発振器回路および耐熱センサ・アセンブリを用いて、ガス・タービン・エンジンのケーシング内にＲＦ電磁界を発生させる翼先端間隙測定装置に関する。この装置においては、回転する翼の先端の列による電磁界の摂動が、回路に影響を及ぼす磁化率の変化を表して、翼の先端およびエンジン・ケーシングの間の間隙測定の指標となる。
【背景技術】
【０００２】
軸流ガス・タービン・エンジンにおいては、タービン・ロータの翼の先端と、ロータを取り囲むエンジン・ケーシングとの間の間隙を最小化することが望ましい。これは、翼の先端とエンジン・ケーシングとの間に過度の間隙が存在するとエンジンの効率が低下し、翼の先端およびエンジン・ケーシングが接触するとエンジンが損傷するからである。
【０００３】
先行技術は、ガス・タービン・エンジンにおける翼先端間隙の維持に関する多様な解決策を含んでいる。このような解決策の１つは、エンジン効率を改善するための、ロータ翼を取り囲むケーシングの半径方向位置を調整する機械装置であり、これは、例えば米国特許第５，１０４，２８７号明細書に開示されている。別の解決策は、例えば米国特許第５，３３０，３２０号明細書に開示されているような、エンジン・ケーシングに対してロータ・ディスクを動かす機械装置である。翼の先端およびエンジン・ケーシングの間の最小設計間隙を維持するために、エンジン・ケーシングに対してロータ翼組立体を動かすアクチュエータを含む能動的間隙制御装置が、米国特許第７，４０７，３６９号明細書に開示されており、この開示内容はすべてそのまま参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００４】
これらの間隙制御装置は、翼先端の間隙を、タービンのガス径路内部に存在する厳しい環境条件の下において高精度で監視する機構を必要とする。この厳しい条件には、翼先端の高速度、振動モード、高い圧力変動、および、１４００℃の高温にも達することがあるタービン・ガスの非常な高温が含まれる。
【０００５】
先行技術の翼先端間隙監視装置の例がＨａｙｗｏｒｔｈに付与された米国特許第６，６７８，０６０号明細書に開示されている。この装置は、検出される画像の形状の変化を検知することによって翼先端の位置を監視する一群の光電セルを用いる。先行技術の翼先端監視装置の別の例がＦａｌｌｙに付与された米国特許第５，７３９，５２４号明細書に開示されている。この装置は、反射される放射を測定することによって物体の距離を感知する光学プローブを用いる。
【０００６】
当該技術分野で知られる光学的測定装置は翼先端間隙の測定に有効ではあるが、ガス・タービン・エンジンの厳しい熱的環境には敏感過ぎる場合が多い。この結果、校正が困難になり、次第に不正確な測定がもたらされることになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電磁界センサ・アセンブリに関し、特に、ガス・タービン・エンジンにおける翼先端間隙を監視し、もしくは測定するセンサ・アセンブリおよび装置に関する。このセンサ・アセンブリは、ガス・タービン・エンジン内部に存在する高温の運転環境に特によく適合している。この場合、センサ・アセンブリは、セラミックのセンサ本体と、そのセンサ本体の末端部分の回りに巻回される導線コイルで電磁界を作り出すための導線コイルと、センサ本体およびコイルを閉囲するセラミック筺体と、そのセラミック筺体の周囲を取り囲みかつ開放末端を有する金属の外側ハウジングとを含む。センサ・アセンブリの外側のハウジングは、翼先端の列に隣接するエンジン・ケーシングに装着し得るように構成される。
【０００８】
センサ本体は、酸化アルミニウムまたは同様の耐火材料から形成することが望ましい。センサ本体の末端部分の回りを包み込む導線コイルは、白金族の金属またはその合金からなる導線から形成することが望ましい。例えば、この導線は、１０％のロジウムを含む白金の合金であるＰｔ−１０Ｒｈから形成することができる。別の方式として、導線を、酸化物分散強化型の白金族の金属またはその合金から形成することができる。コイルは、セラミック被覆導線から形成することが望ましく、コイル形成導線を酸化アルミニウムで被覆することがさらに望ましい。コイルは複数層に形成することが望ましく、各層は複数の巻き数を有するものとする。センサ本体の末端部分は、多層コイルを収納するための環状の凹部を有することが望ましく、コイルを、この環状の凹部の内部において接合剤でセンサ本体に固定することが望ましい。
【０００９】
セラミック筺体は、シールされた閉止体であり、酸化アルミニウムから形成することが望ましい。また、それは、金属の外側ハウジングへの取り付けを容易にするために金属化の部分を有する。金属の外側ハウジングは、例えばＮｉ−Ｃｒ合金６００のような、隣接するエンジン・ケーシングの構成材料と適合する耐熱金属から形成することが望ましい。外側ハウジングは、エンジン・ケーシングの外部と連絡する、縦方向に延びる複数の冷却チャンネルを含み得ることが想定される。
【００１０】
セラミック筺体を金属ハウジングに接合すると共に、一方ではセンサ・アセンブリにおける熱応力の緩和に寄与する境界部材を設けることが望ましい。金属ハウジングには、その基端部分に隣接してケーブル・アダプタも接合され、そのケーブル・アダプタに、１対の同軸ケーブル組立品がセンサ本体のコイルとの接続用として繋ぎ込まれる。さらに具体的には、ケーブルリード線が、同軸ケーブルの中心導体をコイルの両反対端に接合する。本発明の１つの実施形態においては、各同軸ケーブルの中心導体が、センサ・アセンブリに近接して配置される第１の耐熱材料と、温度が低い領域においてセンサ・アセンブリから離して配置される第２の材料とを含む２つの異なる材料から形成される。
【００１１】
本発明の別の実施形態においては、センサ・アセンブリが２つのセンサ本体を含み、この２つのセンサ本体は、それぞれ、その末端部分に装着される多層のコイルを有する。この場合、各コイルは、別個のマージナル発振器回路によって駆動されるか、あるいは逆にその一部を形成する。このような例においては、２つのセンサ本体の末端部分は、システム・レベルの自己校正を容易にするために軸方向に互いにずらして配置される。
【００１２】
本発明は、さらに、ガス・タービン・エンジン用の翼先端間隙測定装置に関する。この装置は、ガス・タービン・エンジンのケーシング内に翼先端の列に隣接して配置される電磁界センサ・アセンブリと、翼先端に関係する電磁界の発生用としてセンサ・アセンブリに操作接続されるマージナル発振器回路と、翼の先端が電磁界を通過することによる電磁界の摂動に反応してセンサ・アセンブリから受け入れられる出力信号を処理する手段とを含む。この場合、この出力信号が、エンジン・ケーシングに対する翼先端の位置の指標である。本質的には、耐熱センサ・アセンブリの内部に配置されるコイル導線は、マージナル発振器回路の遠隔延長部である。
【００１３】
本発明は、またさらに、ガス・タービン・エンジンにおける翼先端間隙の測定方法に関する。この方法は、エンジン・ケーシングと、回転する翼の先端の列との間に電磁界を発生させるステップと、回転する翼の先端が電磁界を通過する際の電磁界の変化を感知するステップと、その電磁界の変化に基づいてエンジン・ケーシングに対する翼先端の位置を決定するステップとを含む。
【００１４】
本発明の翼先端間隙測定装置とセンサ・アセンブリと測定方法とのこれらの特徴および他の特徴は、次の図面に関連付けてなされる本発明についての以下の詳細な説明から、当業者にはさらに容易に明らかになるであろう。
【００１５】
本発明が属する分野の当業者が、本発明の翼先端間隙センサ、感知装置および感知方法を如何に製作しかつ利用するのかを、余分な実験操作なしに容易に理解するようにするため、本発明の好ましい実施形態を、いくつかの図面を参照して以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従って構成された、ガス・タービン・エンジンにおける翼先端間隙測定用の電磁センサ・アセンブリの斜視図である。この場合、センサ・アセンブリは、ガス・タービン・エンジンのエンジン・ケーシングに、タービン翼列を担持するロータ・ディスクの外周に隣接して取り付けられ、かつ、ＲＦ電磁界を発生させるマージナル発振器回路と、エンジン運転の間の翼先端による電磁界の摂動に反応するセンサ・アセンブリからの出力信号を処理する信号処理回路とに操作接続される。
【図２】本発明の電磁センサ・アセンブリの斜視図である。
【図３】図２に示す電磁センサ・アセンブリの分解斜視図であり、分かり易くするために部品が分離されている。
【図４】図２および図３の電磁センサ・アセンブリのセラミック筺体およびセンサ本体の分解斜視図であり、セラミック本体の末端部分に形成される凹部の中に巻回されるコイルを示す。
【図５】図１の線５−５に沿う断面図であり、エンジン運転中の電磁センサ・アセンブリを示す。エンジン・ケーシングおよび翼先端の間の間隙を測定もしくは監視するためにＲＦ電磁界を発生させる。
【図５ａ】センサ・アセンブリの末端部分の局所図であり、多層に包み込まれたコイルの巻き数を示す。
【図６】本発明のセンサ・アセンブリの基端部分の断面図であり、センサの空洞をセラミック粉末またはフェルトで充填するステップを示す。
【図７】図６に続いて、本発明のセンサ・アセンブリの基端部分の断面図であり、ケーブルのリード線の酸化を防止するために空洞内に不活性ガスを導入するステップを示す。
【図８】本発明の電磁センサ・アセンブリで、図９に示すように、中心導体を形成する２つの異なる材料を含む同軸の導体を用いる電磁センサ・アセンブリの斜視図である。
【図９】２つの異なる材料からなる中心導体を有する同軸ケーブルを示す。
【図１０】２つのセンサ本体を含む、本発明の電磁センサ・アセンブリの別の実施形態の分解斜視図である。
【図１１】図１０の電磁センサ・アセンブリの断面図であり、センサ・アセンブリの内部に軸方向にずらして配置されるセンサ本体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態に従って構成された翼先端間隙測定センサ・アセンブリが示されており、全体として参照符号１０が付されている。図のように、センサ・アセンブリ１０は、ガス・タービン・エンジンのケーシング１２内に、タービン翼１６の翼先端１４に隣接して取り付けられる。図示されていないが、当業者は、タービン翼１６の列がエンジン・ケーシング１２内部の回転ディスクに装着されることを容易に認めるであろう。
【００１８】
センサ・アセンブリ１０は、翼先端１４およびエンジン・ケーシング１２の間に存在する間隙を高精度で測定もしくは監視するためにＲＦ電磁界を使用する。以下に詳述するように、センサ・アセンブリ１０は、運転温度がしばしば１４００℃の高温にも達するような、タービン・ガス径路内部およびそれに接する部分に存在する厳しい環境条件および運転条件に耐え得るように構成される。
【００１９】
図１に模式的に示すように、センサ・アセンブリ１０は、マージナル発振器回路２０と操作上関連付けられる。マージナル発振器回路２０は、翼先端間隙測定用のＲＦ電磁界をほぼリアルタイムで発生するように設計される。このような回路の例が、米国特許第６，９８４，９９４号明細書に開示されており、この開示内容は、すべてそのまま参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２０】
エンジン運転の間、ＲＦ電磁界の中を動く翼先端１４によるＲＦ電磁界の摂動が、マージナル発振器回路２０に影響を及ぼす磁化率の変化を表し、これが、エンジン・ケーシング１２に対する翼の先端１４の位置の指標となる信号を提供する。この場合、電磁界がエネルギーを貯蔵すると周波数における変化（ＦＭ）がもたらされ、電磁界からエネルギーが失われるとその振幅における変化（ＡＭ）がもたらされる。これらのシグナチャは、共に、出力信号のデータ・ストリームの一部である。換言すれば、センサ・アセンブリ１０は、発振器の周波数に関係する１つのデータ・ストリームと、発振器の振幅に関係する１つのデータ・ストリームとを含む、翼先端間隙に関連する２つの同時データ・ストリームをサポートしている。
【００２１】
信号処理回路２２は、センサ・アセンブリ１０および発振器２０からの出力信号を条件付けて、当業者には容易に解釈される翼先端間隙の測定出力を提供する。さらに、センサ・アセンブリ１０および発振器２０からの出力信号は、信号プロセッサ２２によって、例えば図５に示すような、回転する翼の先端１４とエンジン・ケーシング１２との間に存在する間隙距離の指標となるように条件付けられる。
【００２２】
ここで図２を参照すると、本発明のセンサ・アセンブリ１０は、図１および図５に示すように、ガス・タービン・エンジンのケーシング１２に取り付けるように調整されかつ構成される円筒状の外側ハウジング２４を含む。外側ハウジング２４は、周囲のエンジン・ケーシングの構成材料と適合する耐熱金属、例えばＮｉ−Ｃｒ合金６００または同様の材料から形成することが望ましい。センサ・アセンブリ１０の外側ハウジング２４は、図２に示すよう開放された末端と、エンジン・ケーシング１２の外側表面に対して取り付け得るような寸法の基部の取り付けフランジ２６とを有する。
【００２３】
図５から明らかなように、外側ハウジング２４の開放末端は、エンジン運転中のセンサ・アセンブリ１０の損傷を防ぐために、エンジン・ケーシング１２の内面から僅かに後退している。この特別な収納方式のために、エンジン・ケーシング１２および電磁界感知素子の間の付加的な距離を補正するように、センサ・アセンブリからの出力信号を修正して先端間隙感知装置を校正しなければならない。
【００２４】
外側ハウジング２４の外面には、円周方向に間隔をおいて配置される複数の縦方向の冷却チャンネル２８が形成される。冷却チャンネル２８は、冷却空気を、エンジン・ケーシング内部に位置するセンサの末端ヘッドに向けて導く。これは、フランジ２６が配置されるエンジン・ケーシングの外部と、センサ・アセンブリの末端の感知ヘッドが位置するエンジン・ケーシングの内側との間に存在する圧力差の結果として実現されるものである。当業者は、この冷却チャンネルは、エンジン・ケーシングの高温側の圧力がエンジン・ケーシングの低温側の圧力よりも低いようなエンジン構成の場合にのみ有効であることを容易に認めるであろう。この圧力差が存在しないエンジン構成の場合には、外側ハウジングにおける冷却チャンネルは省略できる。
【００２５】
続けて図２を参照すると、センサ・アセンブリ１０は円筒状のセラミック筺体３０をさらに含み、この円筒状のセラミック筺体３０は、図３および図４に関連して以下に詳述するように、内部のセンサ構成要素を包み込むかもしくは閉囲する。センサ・アセンブリ１０は、また、外側ハウジング２４の基端部において取り付けフランジ２６に溶接されるフランジ２５を有する金属のケーブル・アダプタ３２をも含む。ケーブル・アダプタ３２は、１対の金属外装同軸ケーブル３４および３６とセンサ・アセンブリ１０との接続を容易にする。金属外装同軸ケーブル３４および３６は、ロウ付けまたは同様の機械的接合技法によって金属のケーブル・アダプタ３２に装着される。
【００２６】
同軸ケーブル３４および３６は、それぞれ、センサ・アセンブリ１０をマージナル発振器回路２０および信号処理回路２２に操作接続する。同軸ケーブル３４および３６は、高周波損失を最小化するように調整された、低損失の金属外装セラミック絶縁ＲＦケーブル（例えば酸化ケイ素絶縁ＲＦケーブルまたは同等品）である。本発明によれば、信号は、同軸ケーブル３４および３６の中心導体によって、センサ・アセンブリ１０に、またセンサ・アセンブリ１０から伝送される。外側の導体は、中心導体に対する誘電遮蔽となり、センサ・アセンブリ１０を規定する気密シールされた閉止体の一部を形成する。
【００２７】
ここで図３および図４を参照すると、センサ・アセンブリ１０のセラミック筺体３０が、酸化アルミニウムから形成され、金属の境界リング３８によって外側ハウジング２４に固定される。特に、セラミック筺体３０の基端部分には、参照符号３５で表示される金属被覆が施される。適切な金属被覆の１つの例は、ニッケルめっきされたモリブデン・マンガンのフィルムである。境界リング３８の内周面の環状の一部分が、セラミック筺体３０の金属化された表面３５にロウ付けされるかもしくは機械的に接合され、境界リング３８の外周面の環状の一部分が、図５から明らかなように、取り付けフランジ２６の下部において、金属の外側ハウジング２４の内側の環状部分２７にロウ付けされるかもしくは機械的に接合される。境界リング３８は、Ｐｔ−１０Ｒｈから形成することが望ましく、セラミック筺体３０および金属の外側ハウジング２４の間の熱応力を緩和するのに寄与する。
【００２８】
図４から明らかなように、センサ・アセンブリ１０は、さらに、セラミック筺体３０の内部に支持される円筒状のセンサ本体４０または形成体を含む。センサ本体４０は、例えば酸化アルミニウムまたは同様の耐火材料のようなセラミック材料から形成される。センサ本体の末端部分には、巻回された導線コイル４４を収納するための環状の凹部４２が形成される。導線コイル４４は、例えば図５に示すように、エンジン・ケーシング１２および翼先端１４の間の間隙を測定するために、マージナル発振器回路２０が発生させるＲＦ電磁界を作り出すことによって、センサ・アセンブリ１０の機能的な感知素子としての役割を果たす。本質的には、導線コイル４４は、被感知目標物または対象物すなわち翼先端１４に隣接して配置される、マージナル発振器回路２０の遠隔延長部である。
【００２９】
上述のように、センサ・アセンブリ１０の末端部分、従ってコイル導線４４は、エンジン運転中にセンサ・アセンブリ１０を保護するために、エンジン・ケーシングの壁面内に後退している。コイル４４およびエンジン・ケーシング１２の間の距離は固定されているので、コイル４４からの出力信号を装置校正の一部として補正して、エンジン・ケーシング１２および翼先端１４の間の必要な間隙距離を得ることができる。
【００３０】
コイル４４は、白金族の金属またはその合金、例えば、１０％のロジウムを含む白金の合金であるＰｔ−１０Ｒｈからなる耐熱導線から形成される。コイル４４の導線は、例えば０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）のような比較的小ゲージのものであり、導線コイル４４の高密度集積された多層構造のための電気絶縁を生成するために、セラミック、例えば酸化アルミニウムで被覆することが望ましい。
【００３１】
さらに、図５ａから明らかなように、センサ本体４０の末端の環状凹部４２の中に極力多量の導線を嵌め込むために、コイル４４は、それぞれが多重の巻き数を含む複数の巻回層に形成される。センサ・アセンブリ１０の１つの実施例においては、半径方向の内側の巻回層は８回の巻き数を有し、中央の巻回層は７回の巻き数を、半径方向の外側の巻回層は６回の巻き数を有する。コイル４４は、センサ本体４０に導線を固定するために接合剤（例えば酸化アルミニウムおよびコロイドシリカ）で被覆される。
【００３２】
センサ本体４０は、また、２つの同軸ケーブル３４および３６から延びるリード線３４ａおよび３６ａをそれぞれ納めるための、直径の反対側に位置する側面溝４６および４８を含む。リード線３４ａおよび３６ａは、同軸ケーブル３４および３６の中心導体に溶融接合することが望ましい。リード線３４ａおよび３６ａは、また、直径の反対側に形成される窪み５０内部において、導線コイル４４の両反対端にも接続される。窪み５０の内の１つは、例えば図４に示される。
【００３３】
この場合、リード線３４ａおよび３６ａは、それぞれの側面溝４６および４８から、セラミックのセンサ本体４０の内部に形成される内部通路を通って導かれ、反対側に形成される窪み５０のところに出る。リード線３４ａおよび３６ａは、この窪み５０において、導線コイル４４の両反対端を接合する。リード線３４ａおよび３６ａは、導線コイル４４の両反対端に、機械的圧着または溶融接合または同様の機械的手段によって取り付けられる。このリード線３４ａおよび３６ａはＰｔ−１０Ｒｈから形成することが望ましい。
【００３４】
別の方式として、リード線３４ａおよび３６ａと、導線コイル４４とを、センサ・アセンブリ１０の高温信頼性を高めるために、酸化物分散強化型の白金族の金属またはその合金から製作することができる。この材料は、高温で用いられる場合の結晶粒の構造の安定化に寄与するジルコニアまたはイットリアのようなセラミックの微細粒子を金属全体に分散させて製造される。温度測定の分野では、この方式によって、センサ構成要素の耐久性が改善されることが知られている。温度感知に用いられる耐熱導線の例が米国特許第７，０２６，９０８号明細書に開示されており、この開示内容はすべてそのまま参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３５】
図３および図５から明らかなように、ケーブル・アダプタ３２のリード線３４ａおよび３６ａの基端部分は内部空洞４５の中に位置するが、この基端部分は直角に曲げられている。この構造の形状によって、リード線における熱ひずみの緩和手段が提供され、リード線とコイル導線４４の両反対端との間の確実な機械的接続が維持される。
【００３６】
図５を参照すると、セラミックのセンサ本体４０は、セラミックベースのポッティング材料６０によって、センサ・アセンブリ１０のセラミック筺体３０内部の所定位置に組み込まれるかもしくは嵌め込まれる。ポッティング材料６０によって、筺体３０内部におけるセンサ本体４０の確実な位置決めが保証され、コイル４４の位置が堅固に維持される。セラミック筺体と、センサ・アセンブリ１０のセラミックのセンサ本体とを、後に一緒に接合して１つの一体構造にする２つの個別要素としてではなく、単一のセラミック構成部品として形成し得ることが考えられるが、これも本発明に範囲内である。リード線および導線コイルの形成に白金族の金属またはその合金を使用することはセンサ・アセンブリの製作において特に有利であることを、当業者は容易に認めるであろう。この材料は、単一のセラミック構成部品の製作に必要な焼結温度に耐え得るからである。
【００３７】
続いて図５を参照すると、金属の外側ハウジング２４の内径は、コイル４４の領域において低減されて、セラミック筺体３０の末端部分を取り囲む環状の凹部５５を形成している。これは、コイル４４が作り出す電磁界に対する金属ハウジング２４の影響を最小化すために採られる方策である。
【００３８】
図５に示すように、ケーブル・アダプタ３２の基端部には、その内部空洞４５を閉止しかつシールするカバー６４が設けられる。しかし、カバー６４をケーブル・アダプタ３２に溶接する前に、ケーブル・アダプタ３２の内部空洞４５に、例えば図６に示すように、セラミック粉末またはフェルトを充填する。その後、アダプタ３２の上にカバー６４を溶接する。続いて、カバー６４のポート６６を通して空洞４５内に不活性ガスを導入する。ポート６６はその後溶接プラグ６８で閉止する。セラミック粉末またはフェルトは、ケーブルのリード線３４ａおよび３６ａに対する機械的な支持体となり、一方、不活性ガスは、ケーブルリード線３４ａおよび３６ａの酸化を防止する。
【００３９】
本発明の別の実施形態においては、例えば図８および図９に示すように、より強靭なケーブル構成を用いることができる。すなわち、各同軸ケーブル３４、３６の中心導体を、接合点７５において直列に接合される２つの異なる材料からなる２つの異なる導体７４、７６から形成するのである。同軸ケーブルの中心導体を形成する２つの導体材料は、Ｐｔ−１０Ｒｈまたは同様の白金ベースの合金のような第１の耐熱導体材料と、銅のような第２の導体材料とを含むであろう。第１の耐熱導体材料は、センサ・アセンブリ１０に近接する比較的高温（例えば９００℃）の領域「ａ」に配置され、第２の導体材料は、センサ・アセンブリ１０から離れた比較的低温（例えば２５０℃）の領域「ｂ」に配置される。この接続導体の場合は、ケーブル・アダプタ３２の内部空洞４５に保護不活性ガスを充填する必要性はなくなるであろう。
【００４０】
図５を参照すると、エンジン運転の間、エンジン・ケーシング１２および翼の先端１４の間に存在する間隙「ｘ」を、最小間隙を維持する過程において監視するために、センサ本体４０の末端におけるコイル４４が、マージナル発振器回路２０が発生させるＲＦ電磁界を作り出す。センサ・アセンブリ１０は、回転する翼の先端１４がその電磁界を通過する際の電磁界の変化を検出する。続いて、信号処理回路２２が、エンジン・ケーシング１２に対する翼の先端１４の位置を、コイル４４が作り出す電磁界における変化に基づいて決定する。この情報を利用して、翼の先端およびエンジン・ケーシングの間の間隙を最小化するように、ロータ・ディスクおよび／またはエンジン・ケーシングに対して調整を行うことができ、従ってエンジン効率を改善できる。
【００４１】
図１０および図１１を参照すると、本発明の電磁センサ・アセンブリの別の実施形態が、全体として参照符号１００を付して示されている。センサ・アセンブリ１００は２つのセンサ本体１４０ａおよび１４０ｂを含んでおり、この２つのセンサ本体１４０ａおよび１４０ｂは、平行な筺体チャンバ１３０ａ、１３０ｂを有する単一のセラミック筺体１３０の内部に並べて組み込まれている。セラミック筺体１３０は金属の外側ハウジング１２４の内部に閉囲される。この場合、各センサ本体１４０ａ、１４０ｂは、独立の電磁界を作り出す別個の導線コイル１４４ａ、１４４ｂを有する。すなわち、各コイルは、別個のマージナル発振器回路によって駆動されるか、あるいは、その遠隔部分である。
【００４２】
図１１から明らかなように、センサ本体１４０ａ、１４０ｂの末端部分、従ってこの部分に装着されるコイル１４４ａおよび１４４ｂは軸方向に互いにずらして配置される。例えば、１つのコイルをもう一方のコイルから約０．５ｍｍだけ軸方向に変位させることができる。その結果、各コイルは、翼の先端が電磁界を通過する際に、異なる電圧および周波数応答を発生するであろう。この二重コイル構成によって、センサ装置のシステム・レベルの自己校正が容易になるであろう。
【００４３】
本発明の耐熱電磁センサ・アセンブリおよび感知装置を、好ましい実施形態を参照して提示しかつ説明したが、当業者は、これに対して、本発明の本質および／または範囲から逸脱することなく、種々の変更および／または修正を加えることが可能であることを容易に認めるであろう。
【符号の説明】
【００４４】
１０      センサ・アセンブリ
１２      エンジン・ケーシング
１４      翼先端
１６      タービン翼
２０      マージナル発振器回路
２２      信号処理回路
２４      金属ハウジング
２５      フランジ
２６      フランジ
２７      ハウジングの内側の環状部分
２８      冷却チャンネル
３０      セラミック筺体
３２      ケーブル・アダプタ
３４      同軸ケーブル
３４ａ    リード線
３５      金属被覆
３６      同軸ケーブル
３６ａ    リード線
３８      境界リング
４０      センサ本体
４２      環状の凹部
４４      導線コイル
４５      内部空洞
４６      側面溝
４８      側面溝
５０      窪み
５５      環状の凹部
６０      ポッティング材料
６４      カバー
６６      ポート
６８      プラグ
７４      導体
７５      接合点
７６      導体
１００    センサ・アセンブリ
１３０    セラミック筺体
１３０ａ  チャンバ
１３０ｂ  チャンバ
１４０ａ  センサ本体
１４０ｂ  センサ本体
１４４ａ  導線コイル
１４４ｂ  導線コイル
ａ        高温領域
ｂ        低温領域
ｘ        翼先端間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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