(57)【要約】  本発明はローター１０、特にジェットエンジンのコンプレッサー筐体１７に回転可能に収納されたローター１０の回転運動を計測するための計測装置１に関する。前記ローター１０はローター１０の周囲に配置された翼要素１３を有する。計測装置は、又更なる電子処理のための計測信号１２を発する少なくとも一のセンサ１１を有する。少なくとも一の計測基準がローター１０に設けられ、回転運動によりセンサ１１の手段で周期的に検知されうる。計測基準はその端に先端を切り取った部分１５を持つ少なくとも一の改変された翼要素１４により形成され、センサ１１は翼要素１３が通過するときはほぼ同一の計測信号を発し、改変された翼要素１４が通過するときは改変された計測信号１６を発する。本発明はこのようにエンジンの一回転運動２２を検知するための計測装置１を提供し、センサ１１の簡単な構成とその簡単なアクセス性を特徴とする。【選択図】図１
2010503831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェットエンジンのコンプレッサー筐体（１７）に特に回転可能に設置されたローター（１０）の回転運動を検知するための計測装置（１）であって、前記ローター（１０）はその周囲に好ましくは相互に等間隔に配置された翼要素（１３）を有し、さらに少なくとも一のセンサ（１１）が設けられ、前記ローター（１０）には回転運動により前記センサ（１１）で周期的に検知される少なくとも一の計測基準が設けられたものにおいて、
前記計測基準は翼の先端部分（１５）が切り取られた少なくとも一の改変された翼要素（１４）で構成され、前記センサ（１１）は前記翼要素（１３）が各々通過するときは同一の計測信号を出力し、前記改変された翼要素（１４）が通過するときは改変された計測信号（１６）を出力する
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記センサ（１１）は距離感応センサ（１１）である
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記センサ（１１）は容量、磁気そして／また光学センサである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記センサ（１１）は、翼要素（１３，１4）の回転軌跡外周近くに位置するようジェットエンジンの前記コンプレッサー筐体（１７）に設けられる
ことを特徴とする前記請求項各項のいずれか一に記載の計測装置。
【請求項５】
前記改変された翼要素（１４）の先端が切り取られた部分（１５）は前記翼要素（１４）の弦長全体に亘り伸びているか、または弦長の一部にのみ形成されている
ことを特徴とする前記請求項各項のいずれか一に記載の計測装置。
【請求項６】
翼の先端が切り取られた部分（１５）から先端が切り取られていない部分への変わり目は丸み（１８）を帯びている
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
改変された計測信号（１６）は改変されない計測信号（１２）より低い振幅を有する
ことを特徴とする前記請求項各項のいずれか一に記載の計測装置。
【請求項８】
ピーク値曲線（１９）を形成するために、次の計測信号（１２，１６）のピーク値までピーク値を有する計測信号（１２，１６）がサンプリングそして／またホールド素子を用いて、保持される
請求項１乃至７のいずれか一に記載の計測装置（１）により出力された計測信号（１２，１６）の更なる処理のための方法。
【請求項９】
翼要素（１３，１４）間のセンサにより計測される計測信号（１２，１６）の最大信号と最小信号のピーク値の差が検出されることにより、計測装置は低周波信号によるかく乱に影響されない
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
抑制補正と信号曲線（２０）の形成のため前記計測信号（１２，１６）の高域フィルタ処理が行われる
ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号曲線（２０）の平滑化のため計測信号（１２，１６）の低域フィルタ処理が行われる
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一に記載の方法。
【請求項１２】
トリガ閾値（２１）で信号曲線（２０）のエッジトリガが実施され、続いて一回転運動（インパルス）（２２）を形成するためパルス整形がおこなわれる
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローターの回転運動（インパルス）を検出する計測装置に関し、特にジェットエンジンのコンプレッサー筺体内で回転可能なように収納されたローターであって、ローターはローターの周辺に等間隔に位置する翼要素を有し、計測信号を次の電子処理のために出力するよう追加的にセンサが設けられ、そして回転運動に伴いセンサにより周期的に検知されることのできるようローターには少なくとも一つの計測基準が設けられる。
【背景技術】
【０００２】
装備組み立て中のコンプレッサーあるいはタービンといった、ジェットエンジンの部品の試験の間、駆動軸は通常簡単にアクセスできる。この場合には、一回転運動（インパルス）は駆動軸の色標識に反応する光学反射センサにより、または軸上の部分的な凹みや盛り上がり部分を認識する距離センサにより簡単に取り出すことができる。
【０００３】
それにひきかえ、エンジン全体の性能試験のときには、軸へのアクセスがきわめて難しく、軸にセンサを取り付けられるとしても高い費用がかかるという問題が発生する。特に高圧コンプレッサーではセンサの架台を取り付け、計測信号を伝送するケーブルを引き出すために大幅な製造上の出費が必要となる。もし回転速度センサがあり、ローター軸上に備えられた歯車の歯を切り欠くことができれば、それから一回転運動（インパルス）を導き出すことができる。しかしながら、通例これは短期間にはできないし、あるいは少なくとも安い出費ではない。さらには完成したすでに機能しているジェットエンジンの部品に手を加えなければならない。
【０００４】
図４はジェットエンジンのローターの回転を計測するのに適した従来技術による計測機構を示す。歯のついたリング３１がローター軸３０の周囲を巡るように設けられていて、前記リングは複数の歯をその間に短い隙間３３を伴って有する。この歯を有するリング３１は通常ホニック車と呼ばれる。例として、歯を有するリング３１の短い隙間３３あるいは長い隙間３４の近くに取り付けられている二つのマグネットセンサ３２ａ，ｂが示されている。もしローター軸３０がその軸周りに回転動作で運動すれば、センサ３２ａ，ｂの下の隙間３３，３４も移動する。もしこれらのセンサが例えばマグネットセンサで構成されているなら、センサ３２ａは隙間３３と３４で周期的に反復する一定の計測信号を出力し、長い隙間３４ではセンサ３２ｂのみが計測信号を出力する。この計測信号は計測値検出により抽出することができ、その結果一回転運動（インパルス）をそれから導くことができる。
【０００５】
従来技術によるこの構成は、ローター軸３０に設けられた歯のついたリング３１へは、歯のついたリング３１の近くに設けられたセンサ３２ａ，ｂへと同様、アクセスするのがきわめて難しいという問題がある。通常ジェットエンジンの部品は互いに接近して取り付けられていて、組み立てられた状態のジェットエンジンではローター軸自体は外部から全くアクセスできないか、できても非常に難しい。センサを取り付ける架台も又特に空間的な問題のため実現するのは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的はそれ故センサの簡単な構成とアクセスが容易なことを特徴とする、ジェットエンジンローターの一回転運動（インパルス）を検知するための計測装置を創作することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本目的は請求項１の構成を有する計測装置と請求項８の構成を有する方法により達成される。好適な詳細な実施例と本発明の展開は従属請求項に示される。
【０００８】
本発明によれば、先端が切り取られた部分を有する少なくとも一の改変された翼要素によって計測基準が形成され、センサは毎回翼要素が通過したときほぼ同一の計測信号を出力し、改変された翼要素が通過した時は改変された計測信号を出力する。
【０００９】
このようにして本発明に本質的な効果が生まれる、すなわち計測信号を検知するセンサをもはやジェットエンジンのローター軸に設ける必要がない。むしろ、ジェットエンジンの外部に、少なくとも翼要素の回転軌道の外側に、計測信号の検知のためのセンサを設置する可能性が生まれる。ジェットエンジンのコンプレッサー筺体にセンサを設置することはとりわけ好都合で、センサを翼要素の外側回転軌道へ近づけられ、そして翼要素の端部がセンサを通過する。改変されていない翼要素がセンサを通過するとき、計測信号はお互いきわめて似たものが出力される。しかし、改変された翼要素がセンサを通過すると、センサは他の計測信号とは異なる改変された計測信号を出力する。翼要素の改変は翼要素の端部、すなわち翼要素の最大回転半径を有する部分、に設けられる切りとられた部分により形成される。翼要素の切り取りは長さの点でこの要素がはっきり他の翼要素から区別されるように行われる。翼要素の端部の切り取られる量は各翼の長さの変化の幅による。なぜなら少なくともその変化の幅より十分大きな値でなければならないからある。切り取りの典型的な値は０．１−２ｍｍの範囲、好ましくは０．２５−１ｍｍ、特に好ましいのは０．５ｍｍである。
【００１０】
本発明の有利な展開によれば、センサは距離感知センサで構成される。このセンサは容量、磁気そして／また光学計測信号取得原理に基づき動作することができる。容量センサは例えばローターと筺体との間の半径方向の遊びを計測するのにも使われる。一般に他の物理的原理により動作するすべての距離センサを使うことができ、翼要素の対応する位置的改変を検知することができる。例えば非接触で改変された翼要素の位置的改変を検知することのできる光学、特にレーザーに基づくシステムを使うことも考えられる。
【００１１】
本発明の他の例示的実施例では、改変された翼要素の切り取られた部分は翼要素の弦長のすべてに亘るか、あるいは弦長の一部に形成される。この場合、弦長とは外郭の前端から外郭の後端までの翼断面の長さを表す。改変された翼要素の先端を切り取ったことによる質量減に起因する不均衡を最小にするため、改変された翼要素の先端の切り取りはそれゆえ外郭の全長、すなわち弦長の全体に亘らないように、位置的改変は部分領域のみとすることができる。ここでは例えば外郭の後端の領域の翼端の先端切り取りが可能である。センサはこの部分領域、改変されていない計測信号から改変された計測信号を適切に区別するに十分な、改変された翼要素の小さな切り取り部分、に重なるように設置される。
【００１２】
仮に改変された翼要素の弦長の一部領域に先端を切り取った領域を設ける場合は、翼の先端を切り取った部分から切り取っていない部分への変わり目は丸みをつけられる。これは先端を切り取った部分から切り取っていない部分への一様な変わり目を形作る。
【００１３】
有利なことに、改変された計測信号は改変されていない計測信号に比較しより低い振幅を有する。仮に容量センサが使われるとすると、計測信号は翼要素の形作る金属部品にセンサが近づくとより高い振幅の計測信号を出力することとなる。振幅レベルとはここで出力計測電圧の大きさとして表現される。改変されていない翼要素がセンサを通過すると、先端を切り取られていないためセンサにより近づく一方、先端を切り取った部分を有する改変された翼要素は計測センサからより大きな距離を持つことになる。結果として計測信号の電圧は、先端を切り取った部分を持たない改変されない翼要素が通過する場合に比べより低くなる。更なる計測信号の処理を通して、一回転運動（インパルス）を生じさせるため、より小さな計測信号を、互いに似たより大きな計測信号から選別（フィルタリング）することにより、摘出することができる。
【００１４】
加えて、計測信号のさらなる処理方法が提供される。計測装置から計測信号が出力され、そしてサンプリングまたはホールド素子を用いて、ピーク値曲線を形成するため、次に続く計測信号のピーク値までピーク値を持つ計測信号が保持される。もし通常の計測信号が取得された場合、ピーク値は計測電圧の最大値となる。この最大値はメモリに保持され次の計測信号のピーク値が取得され、そしてそのピーク値が先行値と異なるまで、変更されることなく保存される。このような設計は、また「サンプルアンドホールド」としても知られているが、個々のピーク値の変化のみを出力するピーク値曲線の形成を可能とする。
【００１５】
ここで、翼要素間でセンサにより計測される、計測信号の最大信号値と最小信号値で生ずるピーク信号の差分が有利に取得され、そのため計測装置は低周波信号のかく乱に影響を受けない。この利点は、絶対値ではなく最大値と最小値の差分のみが計測される場合に得ることができて、低周波信号のかく乱が起こったときは計測信号の電圧レベル全体が変わってしまうが、信号の最大値と最小値の差分は変わらないので、出力ピーク値曲線は低周波信号のかく乱によっても変わらない。
【００１６】
本発明の他の有利な例示としての実施例では、信号曲線を得るためと抑制補正（オフセット）を行うために計測信号の高周波フィルタ処理がおこなわれる。加えて信号の平滑化のため、そして同様に信号曲線を得るために計測信号の低域フィルタ処理がおこなわれる。信号曲線から一回転運動（インパルス）を分離するため、トリガ閾値に対応して信号曲線のエッジトリガが行われる。エッジトリガの後、さらに引き続くパルス形成が行われるので一回転運動（インパルス）を分離した形で表示できる。もし信号曲線がトリガ閾値を下回れば、パルス形成は一回転運動（インパルス）の開始を出力するが、一回転運動（インパルス）のパルス幅は更なる信号処理には重要ではない。それに代えて、トリガ閾値を超えることも下回ることも夫々ローターの一回転ごとに起こるので、トリガ閾値を超えたことを検出しそれによってパルス形成を行うこともできる。
【００１７】
本発明を改良する追加の構成は従属請求項に説明されており、又更に本発明の好適な例示としての実施例の説明と共に図面に基づき下記に詳細に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるセンサの配置を、改変された翼要素と共に側面図として示す概略図である。
【図２】複数の翼要素を有するローターの平面図であって、一の翼要素が改変された翼要素として示されている。
【図３ａ】計測装置から出力された計測信号の曲線を示す図であって、一の計測信号が改変された計測信号として示されている。
【図３ｂ】図３ａによる計測信号の曲線を示す図であって、ピーク値曲線も示されている。
【図３ｃ】図３ｂによるピーク値曲線を示す図であって、高域フィルタ処理と低域フィルタ処理およびトリガ閾値によるトリガの結果を示す信号曲線が示されている。
【図３ｄ】ジェットエンジンのローターの回転を示す一回転運動（インパルス）を示す図である。
【図４】ローター軸から直接一回転運動（インパルス）を発生させるための従来技術による計測装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は単に例示として本発明の概略を示すものである。
【００２０】
図１は一回転運動（インパルス）を発生するための計測装置を示し、ここで本発明によるセンサ１１はジェットエンジンの外部領域に位置している。特に、センサ１１はコンプレッサー筺体１７内に取り付けられていて、そのためジェットエンジンの外側から簡単にアクセスできる。センサ１１は容量距離センサで構成されていて、センサ１１の下に示された改変された翼要素１４はその半径方向外側に向かった先端部分に切り取られた部分１５を有する。この切り取られた部分１５は改変された翼要素１４の弦長の一部分に伸び、翼要素１４の元の輪郭が点線で示されている。改変された翼要素が通過すると、センサ１１は改変された翼要素１４の本体の縁へのより大きな距離、先端が切り取られた部分１５によって形成されたより大きな距離を検知する。ここでセンサ１１はコンプレッサー筺体１７にねじ込み、締め付け、接着、その他の方法で取り付けられる。センサ１１のセンシングエリアは翼要素１４の方向に向いているため、センサ１１と翼要素との隙間は数ミリあるいは１ミリ程度でも可能である。
【００２１】
図２は複数の翼要素１３を備えたローター１０の平面図であって、一の翼要素が改変された翼要素１４として構成されている。図が示すように、改変された翼要素１４は他の翼要素１３より短く、翼要素１４の先端の切り取りはほんのわずかである。
【００２２】
図３ａは物理量を指定しない値の座標軸上に計測信号をプロットした図である。以下では、計測信号は電圧Ｕと仮定して良い。横軸は計測信号が記録された間の時間がプロットされている。最初に５つの通常の計測信号１２が続いており、各々は実質的に同じピーク値をもつ。６番目の計測信号は著しく低いピーク値をもつ改変された計測信号１６である。続いて３つの追加の通常の計測信号１２が例として示されている。改変された計測信号１６の低いピーク値は改変された翼要素からのセンサの位置的に大きな距離によるものであり、他の計測信号１２とは著しく異なる。他の計測信号１２は互いに完全には同一ではなく、ある程度の変動を免れないが、この変動の幅は異なった翼長と厚み（製造上の誤差）によるものである。しかしながら改変された計測信号１６のピーク値の差は基本的に他の計測信号１２の変化の幅よりも大きい。
【００２３】
図３ｂは図３ａの計測信号１２と１６が示され、ピーク値曲線１９も示されている。このピーク値曲線はサンプリングそして／またはホールド要素を用いて、初めに計測信号の第一のピーク値を検知し、次に次の計測信号が検知されるまでそれをホールド（保持）することにより形成される。この結果連続信号であるピーク値曲線１９の形となり、計測信号１２のピーク値が変化したときにのみ信号１９の大きさが常に変化する。
【００２４】
ピーク値曲線１９は、改変した計測信号１６が計測信号１２に続いたときに大きな変化をする。この変化は改変された計測信号１６の後に通常の計測信号１２が続くまで初期化（リセット）されない。
【００２５】
図３ｃは、ピーク値曲線１９に加えて、信号曲線２０を示す。トリガ閾値２１もまた示されている。信号曲線２０は抑制補正（オフセット）するために信号曲線１９を高域フィルタ処理して得られる。信号曲線の平滑化のため信号の低域フィルタ処理も同様におこなわれる。もし信号曲線２０が計測信号１２に対応していれば、トリガ閾値２１を下回ることはない。しかし改変された計測信号１６が続いて来ると、トリガ閾値２１を下回り、トリガ閾値２１に応答して信号曲線２０のエッジトリガがそこで最初に形成される。
【００２６】
図３ｄは、一回転運動（インパルス）２２によるローターの回転を示すために図３ｃの信号曲線２０のエッジトリガにより分離することができる一回転運動（インパルス）を示す。ここで一回転運動（インパルス）２２は信号曲線２０がトリガ閾値２１を下回った瞬間に正確に形成される。幅、すなわち一回転運動（インパルス）２２の期間は計測値の表示として特に重要な役割を担っていないし、加えて、計測信号のトリガはまた信号曲線２０がトリガ閾値を再び超えたところで行われてもよい。
【００２７】
本発明の実現化は上述の好適な例示的な実施例に限らない。むしろ、基本的に異なった形で実現された態様であっても、提案した解決策を利用して数多くの変形例が考えうる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
2010503831.tif 000006
【図３ｃ】
2010503831.tif 000007
【図３ｄ】
2010503831.tif 000008
【図４】
2010503831.tif 000009
【国際調査報告】
2010503831.tif 000010
2010503831.tif 000011
2010503831.tif 000012
2010503831.tif 000013
2010503831.tif 000014
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