(57)【要約】      （修正有）【課題】高温環境および／または低温環境で動作するデバイスの構成要素を監視する近接センサおよび製作方法を提供する。【解決手段】センサ組立体４０は、ハウジング内の空洞を画定する内面を含んでいるハウジングと、空洞の中に配置された近接センサ４２とを含む。近接センサ４２は、第１のコネクタ、第２のコネクタ、および第１のコネクタと第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイルを含む。検知コイルは、第２のコネクタが第１のコネクタから半径方向の外側になるように、第１のコネクタから外側に延在する。【選択図】図１
2013040931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（５６）であって、前記ハウジング内に空洞（７４）を画定する面（７２）を備えるハウジング（５６）と、
前記空洞内に配置された近接センサ（４２）であって、第１のコネクタ（８０）、第２のコネクタ（８２）、および、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイル（８４）であって、前記第１のコネクタから外側に、前記第２のコネクタが前記第１のコネクタから半径方向の外側になるように延在する検知コイルを備える検知コイル（８４）を備える近接センサとを備えるセンサ組立体（４０）。
【請求項２】
前記検知コイル（８４）が、実質的に矩形の断面形状を有する実質的に平坦な棒（９０）を備える請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項３】
前記センサ組立体が、約−２００℃から約１０００℃の範囲内の動作温度を含む環境で動作するように構成される請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項４】
前記検知コイル（８４）が、チタンおよび超合金のうち少なくとも１つを含んでいる基板材料（１０４）を含む請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項５】
前記ハウジング（５６）がセラミック材料を備える請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項６】
前記検知コイル（８４）が、前記第１のコネクタ（８０）から前記第２のコネクタ（８２）まで外側に延在する実質的な渦巻き形を備える請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項７】
前記ハウジング（５６）が、前記ハウジングを通って延在する少なくとも１つの開口（９５）を備え、前記少なくとも１つの開口が、前記近接センサ（８４）のコンピュータデバイス（３８）への電気的結合を可能にするために、接続ケーブル（９２）を受け取るようにサイズ設定される請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項８】
前記センサ組立体が、前記デバイス（１０）の構成要素（４４）と前記センサ組立体の間の間隙（５２）を示す信号を生成するために渦電流を生成する請求項１記載のセンサ組立体（４０）。
【請求項９】
デバイス（１０）の動作を監視するためのシステム（１２）であって、
前記デバイスの状態を監視するためのコンピュータデバイス（３８）と、
前記コンピュータデバイスに結合されたセンサ組立体（４０）であって、前記センサ組立体が、前記デバイスの構成要素の位置を検知して、検知された位置を示す信号を生成するように構成され、前記センサ組立体が、
内部に空洞（７４）を画定する内面（７２）を備えるハウジング（５６）と、
前記空洞内に配置された近接センサ（４２）であって、第１のコネクタ（８０）、第２のコネクタ（８２）、および、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイル（８４）であって、前記第１のコネクタから外側に、前記第２のコネクタが前記第１のコネクタから半径方向の外側になるように延在する検知コイルを備える近接センサとを備えるセンサ組立体とを備えるシステム（１２）。
【請求項１０】
前記検知コイル（８４）が、実質的に長方形の断面形状を有する実質的に平坦な棒（９０）を備える請求項９記載のシステム（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される内容は、一般に監視システムに関し、より具体的には、デバイスの動作を監視するのに使用されるセンサ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの既知のタービンエンジンシステムは、圧縮機、圧縮機から下流に結合された燃焼器、タービン、および圧縮機とタービンの間に回転可能に結合された回転子組立体を含む。既知のタービンエンジンシステムは、動作中に振動または他の挙動を示す可能性がある。少なくともいくつかの既知のタービンエンジンシステムには、このような挙動を測定して、例えば、タービンエンジンシステムの、回転子組立体で示される振動の量、回転子組立体の回転速度、および／またはその他の適切な動作特性を求める１つまたは複数のセンサを含んでいる監視システムが含まれる。少なくともいくつかの既知の監視システムは、回転子組立体など回転機械の構成要素の異常および／または欠陥を検出するのに、渦電流（ＥＣ）センサを使用する。他の既知のＥＣ検査デバイスは、亀裂、ノック音、くぼみ、材料の隆起および／または構成要素の表面上の他の表面欠陥を検出するために、かつ／または構成要素の導電率および／または密度を含む構成要素の材料特性を評価するために使用される。
【０００３】
既知のタービンエンジンシステムは、一般に比較的高温で動作する。少なくともいくつかの既知のエンジン構成要素は、既知のＥＣセンサの損傷、信号の劣化、信号強度の低下、および／または信号の信頼性の低下をもたらす可能性がある高温で動作する。そのため、比較的高温で動作するエンジン構成要素の監視にＥＣセンサを使用するのは、制限されるかまたは不可能なことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７２６０９９１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的は、高温環境および／または低温環境で動作するデバイスの構成要素を監視する近接センサおよび製作方法を提供することである。
【０００６】
一態様では、センサ組立体が提供される。このセンサ組立体は、ハウジング内の空洞を画定する内面を含んでいるハウジング、および空洞の中に配置された近接センサを含む。この近接センサは、第１のコネクタ、第２のコネクタ、および第１のコネクタと第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイルを含む。検知コイルは、第２のコネクタが第１のコネクタから半径方向の外側になるように、第１のコネクタから外側に延在する。
【０００７】
別の態様では、デバイスの動作を監視するためのシステムが提供される。このシステムは、デバイスの状態を監視するためのコンピュータデバイスおよびコンピュータデバイスに結合されたセンサ組立体を含む。このセンサ組立体は、デバイスの構成要素の位置を検知して、検知された位置を示す信号を生成するように構成される。このセンサ組立体は、ハウジング内の空洞を画定する内面を備えるハウジング、および空洞の中に配置された近接センサを含む。この近接センサは、第１のコネクタ、第２のコネクタ、および第１のコネクタと第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイルを含む。検知コイルは、第２のコネクタが第１のコネクタから半径方向の外側になるように、第１のコネクタから外側に延在する実質的な渦巻き形を有する。
【０００８】
さらに別の態様では、デバイスの構成要素を監視するのに使用されるセンサ組立体を製作する方法が提供される。この方法は、検知コイルの基板材料の外面にわたってフォトレジスト材料を堆積するステップを含む。第１のコネクタ、第２のコネクタ、および第１のコネクタと第２のコネクタの間に延在する実質的に平面状の検知コイルを含む近接センサと実質的に類似の形状を有するフォトレジストパターンが、検知コイルの基板材料上に現像される。このセンサ基板材料がエッチングされて、近接センサを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的デバイスの概略図である。
【図２】図１に示されたデバイスとともに使用され得る例示的センサ組立体の断面図である。
【図３】図２に示されたセンサ組立体の、ライン３−３に沿って得られた部分的断面図である。
【図４】図２に示されたセンサ組立体の、ライン４−４に沿って得られた別の部分的断面図である。
【図５】図２に示されたセンサ組立体を製作するのに用いられ得る例示的方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で説明される例示的方法およびシステムは、高温環境および／または低温環境で動作するデバイスの構成要素を監視する近接センサを提供することにより、既知の監視システムの少なくともいくつかの不利益を克服する。そのうえ、本明細書で説明される近接センサは、例えばチタン材料などの耐熱材料または超合金材料を含む基板材料を含んでいる平面状で実質的に渦巻き形の検知コイルを含む。また、平面状の検知コイルを含んでいる近接センサを提供することにより、フォトエッチングまたはレーザー切断を用いて検知コイルを製作することができる。高温構成要素および低温構成要素を監視する近接センサを設けることにより、本明細書で説明される監視システムは、監視され得るエンジン構成要素数の増加を促進する。また、フォトエッチングおよび／またはレーザー切断を用いて製作され得る平面状の検知コイルを用意することにより、検知コイルの寸法形状を最適化して、最小限の電気抵抗ならびに小さな巻き線間静電容量を維持するようにコイルの電気的特性を改善することができる。そのため、検知コイルの線形範囲および近接性能が改善される。
【００１１】
図１は例示的デバイス１０の概略図である。図２は、デバイス１０とともに使用することができる例示的監視システム１２のブロック図である。この例示的実施形態では、デバイス１０は、一般に比較的高い動作温度で動作するタービンエンジンである。しかし、本明細書で説明される本発明が、あらゆる適切なデバイスで同様に実施され得て、タービンエンジンでの実施だけに限定されないとことが、本明細書の教示によって導かれた当業者には明らかであろう。例えば、デバイス１０は、例えば比較的低温で動作する低温システムなどの冷房装置でよい。したがって、本明細書で説明され、かつ図示されるタービンエンジン１０は、説明のためだけのものであり、あらゆる態様において、本明細書で説明される装置および／または方法を限定するようには意図されていない。一実施形態では、タービンエンジン１０は、ニューヨーク州スケネクタディのゼネラルエレクトリック社によって提供される９ＦＡタービンまたは類似のデバイスでよい。
【００１２】
この例示的実施形態では、タービンエンジン１０は、吸気区間１４、吸気区間１４から下流に結合された圧縮機区間１６、圧縮機区間１６から下流に結合され燃焼器区間１８、燃焼器区間１８から下流に結合されたタービン区間２０、および排気区間２２を含む。回転子組立体２４は、タービン区間２０および圧縮機区間１６に結合され、タービン区間２０と圧縮機区間１６の間に中心線軸２８に沿って延在する駆動軸２６を含む。また、回転子組立体２４は、駆動軸２６を支持するために、少なくとも１つの軸受け３０などの少なくとも１つの支持要素も含む。燃焼器区間１８は、複数の燃焼器３２を含む。燃焼器区間１８は、燃焼器３２が各圧縮機区間１６と流れ連絡するように圧縮機区間１６に結合される。
【００１３】
燃料集合体３４が各燃焼器３２に結合され、燃焼器３２に燃料の流れを供給する。タービン区間２０は、タービンエンジン１０の動作中は電気エネルギーを供給するために、圧縮機区間１６および発電機３６に対して駆動軸２６で回転可能に結合される。発電機３６は、例えば電力系統に電力を分配するための電気公益事業の送電網（図示せず）などの電源に結合される。
【００１４】
この例示的実施形態では、監視システム１２は、複数のセンサ組立体４０に結合されるコンピュータデバイス３８を含む。各センサ組立体４０は、タービンエンジン１０の動作および環境条件に関する様々な動作パラメータを検出する。センサ組立体４０は、振動センサ、位置センサ、温度センサ、加速度センサ、液圧センサ、電力負荷センサ、および／またはタービンエンジン１０の動作に関する様々なパラメータを検知する他のセンサを含み得るが、これら以外のものを含まないように限定されることはない。本明細書で用いられる用語「パラメータ」は、構成要素の相対位置、振動、温度、液圧、電力負荷、回転速度、および定義された位置における流体の流れなど、その値がタービンエンジン１０の動作条件および環境条件を定義するのに用いられ得る物理的性質を指す。
【００１５】
この例示的実施形態では、監視システム１２は、少なくとも１つのセンサ組立体４０を近接センサ４２の形で含む。例えば圧縮機区間１６、タービン区間２０、駆動軸２６ならびに／あるいは構成要素４４が回転するときの同構成要素の振動および／または相対位置を検知するためのベアリング３０などといったタービンエンジン１０の構成要素４４に隣接して、近接センサ４２が配置される。近接センサ４２は、コンピュータデバイス３８に結合され、近接センサ４２に対する構成要素４４の位置を検知して、検知された位置をコンピュータデバイス３８に伝送するように構成される。
【００１６】
コンピュータデバイス３８は、プロセッサ４６およびメモリデバイス４８を含む。プロセッサ４６は、近接センサ４２と通信結合され、１つまたは複数のシステムおよびマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および本明細書で説明される機能を実行することができる他の回路を含み得る任意の適切なプログラマブル回路を含む。本明細書で説明される方法は、限定することなく記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含む非一時的コンピュータ読取り可能媒体で実施される、実行可能な命令として符号化することができる。このような命令がプロセッサによって実行されると、プロセッサは、本明細書で説明される方法の少なくとも一部分を実行する。上記の実例は単なる例示であり、したがって、用語「プロセッサ」の定義および／または意味を限定するようには少しも意図されていない。この例示的実施形態では、メモリデバイス４８は、実行可能な命令および／または他のデータなどの情報を、選択的に記憶し、かつ引き出すことができる１つまたは複数のデバイスである。メモリデバイス４８は、限定することなく、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、固体ディスク、および／またはハードディスクなどの１つまたは複数のコンピュータ読取り可能媒体を含むことができる。メモリデバイス４８は、限定することなく、本明細書で説明される方法とともに用いるのに適切な実行可能命令および／またはその他のタイプのデータを記憶するように構成することができる。
【００１７】
コンピュータデバイス３８は、ユーザに対する図的表現および／または通知を表示するためのディスプレイ５０も含む。ディスプレイ５０は、プロセッサ４６に結合され、真空蛍光ランプディスプレイ（ＶＦＤ）および／または１つもしくは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。それに加えて、またはその代わりに、ディスプレイ５０は、限定することなく、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、ならびに／あるいはユーザに対して画像データおよび／またはテキストを表示することができる任意の適切な視覚的出力デバイスを含むことができる。この例示的実施形態では、構成要素４４の振動、構成要素４４の位置、および／またはその他の情報が、ユーザに対してディスプレイ５０に表示され得る。また、構成要素４４の振動および／または位置の図的表現が、ユーザに対してディスプレイ５０に表示され得る。
【００１８】
動作中、吸気区間１４が、空気を圧縮機区間１６の方へ導く。圧縮機区間１６は、流入空気を、より高い圧力および温度へと圧縮し、圧縮空気を燃焼器区間１８の方へ放出する。燃料が、燃料集合体３４から各燃焼器３２へと導かれ、そこで圧縮空気と混合されて、燃焼器区間１８で点火される。燃焼器区間１８が、燃焼ガスをタービン区間２０へと導き、そこでガス流れの熱エネルギーが機械的回転エネルギーに変換されて、圧縮機区間１６および／または発電機３６を駆動する。排気ガスは、タービン区間２０を出て、排気区間２２を通って周囲の大気または熱回復システムなどの利用位置へと流れる。この例示的実施形態では、近接センサ４２が、構成要素４４の位置および／または振動を示す信号を生成するために渦電流を生成する。より具体的には、近接センサ４２は、駆動軸２６と近接センサ４２の間の間隙または空間などの、回転機械の諸構成要素４４の間の間隙５２または空間を示す信号を生成するために渦電流を生成する。近接センサ４２は、信号を、連続的に、周期的に、もしくは１回だけ、および／またはコンピュータデバイス３８による構成要素４４の状態監視を可能にするその他の信号タイミングで、伝送することができる。そのうえ、近接センサ４２は、アナログ形式またはデジタル形式のいずれかで信号を伝送することができる。コンピュータデバイス３８は、近接センサ４２から生成された信号を受け取り、受け取った信号に少なくとも部分的に基づいて、構成要素４４の振動および／または位置を計算する。また、コンピュータデバイス３８は、構成要素４４の計算された位置および／または計算された振動の図的表現をディスプレイ５０上に表示する。そのうえ、構成要素４４の状態が所定の閾値を超えた場合、コンピュータデバイス３８は、可聴警報信号または視覚警報信号を生成してよい。
【００１９】
図２は、例示的センサ組立体４０の断面図である。図３は、ほぼライン３−３に沿って得られたセンサ組立体４０の部分的断面図である。図４は、ほぼライン４−４に沿って得られたセンサ組立体４０の部分的断面図である。この例示的実施形態では、センサ組立体４０は、プローブケーシング５４、ケーシング５４に結合されたセンサハウジング５６、およびセンサハウジング５６の中に配置された近接センサ４２を含む。センサハウジング５６は、前部の端壁６０と反対側の後部の端壁６２の間に延在する側壁５８を含む。後部の端壁６２は、プローブケーシング５４に前部の端壁６０より接近しており、センサハウジング５６がプローブケーシング５４から支持されるように配置されている。
【００２０】
この例示的実施形態では、センサハウジング５６は、実質的に円板の形状を有する外面６４も含む。前部の端壁６０および後部の端壁６２は、それぞれが、内面６８と外面７０の間に延在する円盤状の本体６６を含む。側壁５８は、半径方向に内面７２を含み、内面７２は、実質的に円筒状であって、空洞７４を画定する。空洞７４は、前部の端壁６０と後部の端壁６２の間に延在する。内面７２は、端壁６０と端壁６２の間の中心線軸７６に沿って軸方向に延在する。空洞７４は、近接センサ４２を受け取るようにサイズ設定して成形される。代替実施形態では、ハウジング５６は、三角形、正方形、長方形、多角形、またはセンサ組立体４０が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な形状でよい。
【００２１】
図３および図４を参照すると、この例示的実施形態では、３つの直交する軸Ｘ、Ｙ、およびＺが近接センサ４２を通って延在し、近接センサ４２に対して３次元デカルト座標系を定義する。より具体的には、この例示的実施形態では、Ｚ軸は、近接センサ４２の中心点７８と実質的に共軸であり、Ｘ軸とＹ軸が交差してＸＹ基準面を形成する。この例示的実施形態では、近接センサ４２は、第１のコネクタ８０、第２のコネクタ８２、および第１のコネクタ８０と第２のコネクタ８２の間に延在する検知コイル８４を含む。
【００２２】
検知コイル８４は、実質的に平面状であり、ＸＹ基準面に実質的に含まれている実質的な渦巻き形８６を有する。検知コイル８４は、第２のコネクタ８２が第１のコネクタ８０から半径方向の外側に配置されるように、第１のコネクタ８０から外側に延在する複数の巻き８８を含む。代替実施形態では、検知コイル８４は、三角形、正方形、長方形、多角形、または近接センサが本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な形状を含むことができる。
【００２３】
この例示的実施形態では、第１のコネクタ８０が中心点７８に対して配向され、検知コイル８４が第１のコネクタ８０から外側に延在し、第２のコネクタ８２は、Ｘ軸に沿って第１のコネクタ８０から第１の距離Ｄ1に配置され、Ｙ軸に沿って第１のコネクタ８０から第２の距離Ｄ2に配置される。この例示的実施形態では、第２のコネクタ８２がＹ軸に対して実質的に平行に配向され、第１のコネクタ８０がＸ軸に対して実質的に平行に配向されて、第２のコネクタ８２は、ＸＹ基準面内で第１のコネクタ８０に対して実質的に垂直に配向される。代替実施形態では、第２のコネクタ８２が第１のコネクタ８０に対して斜めに配向されてよく、あるいは、第２のコネクタ８２が第１のコネクタ８０に対して実質的に平行に配向されてよい。一実施形態では、検知コイル８４は、第１のコネクタ８０が中心線軸７６に対して配向されるように、ハウジングの空洞７４の中に配置される。あるいは、検知コイル８４は、第１のコネクタ８０が、中心線軸７６から、ある距離だけオフセットされるように、ハウジング５６の中に配置されてもよい。
【００２４】
検知コイル８４は、実質的に平坦な棒９０を含み、棒９０は、長方形の断面形状を有し、Ｘ−Ｙ基準面に沿って測定された半径方向の幅Ｗ（図２に示されている）およびＺ軸に沿って測定された厚さＴを含む。代替実施形態では、検知コイル８４は、センサ組立体４０が本明細書で説明されるように機能することを可能にする任意の適切な断面形状を有することができる。この例示的実施形態では、半径方向の幅Ｗが厚さＴより大きい。あるいは、半径方向の幅Ｗが厚さＴ以下でもよい。
【００２５】
この例示的実施形態では、センサ組立体４０には、検知コイル８４とコンピュータデバイス３８の間に延在して、検知コイル８４をコンピュータデバイス３８（図１に示されている）に対して電気的に結合する１つまたは複数の接続ケーブル９２が含まれる。各接続ケーブル９２が、１つまたは複数の電線（図示せず）を含むことができる。プローブケーシング５４は、コンピュータデバイス３８からプローブケーシング５４を通って検知コイル８４まで延在する接続ケーブル９２を受け取るようにサイズ設定されている空洞９４を画定する内面９３を含む。ハウジング５６は、そこに画定された１つまたは複数の開口９５を含み、開口９５のそれぞれが、コンピュータデバイス３８に対する検知コイル８４の電気的結合を容易にするために、そこを通る１つまたは複数の接続ケーブル９２を受け取るようにサイズ設定して成形される。この例示的実施形態では、後部の端壁６２は、第１のコネクタ８０に対して配向された第１の開口９６、および第２の開口９８に対して配向された第２の開口９８を含む。第１の接続ケーブル１００は、第１の開口９６を通って延在して第１のコネクタ８０に結合される。第２の接続ケーブル１０２は、第２の開口９８を通って延在して第２のコネクタ８２に結合される。
【００２６】
この例示的実施形態では、センサ組立体４０は、約−２００℃から約１０００℃の範囲内の動作温度の環境で稼働することができる。この例示的実施形態では、ハウジング５６およびプローブケーシング５４のそれぞれが、少なくとも部分的にセラミック材料から製作される。一実施形態では、ハウジング５６およびプローブケーシング５４のそれぞれが、アルミナ（例えば９２％のアルミナ）、窒化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、水晶、サイアロン、低温で同時焼成されたセラミック、窒化シリコン、アルミナ、炭化シリコン、サファイア、ジルコニア、またはその他の適切な工業用セラミック材料のうち少なくとも１つを含む材料から製作される。この例示的実施形態では、検知コイル８４は、チタン材料を含んでいる基板材料１０４を含む。代替実施形態では、基板材料１０４は、例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）またはＩｎｃｏｌｏｙ（登録商標）などの超合金を含む。あるいは、基板材料１０４は、ステンレス鋼または例えばニッケルコバルトなどのニッケル合金を含む。この例示的実施形態では、検知コイル８４は、実質的に平坦な板から、フォトエッチングまたはレーザー切断を用いて製作される。
【００２７】
図５は、センサ組立体４０を製作するのに実行され得る例示的方法２００の流れ図である。この例示的実施形態では、方法２００は、検知コイルの基板材料１０４の外面にわたってフォトレジスト材料を堆積するステップ２０２を含む。２０４で、検知コイルの基板材料１０４にわたって現像されたフォトレジストパターンは、第１のコネクタ８０、第２のコネクタ８２、および検知コイル８４を含んでいる近接センサ４２に対して実質的に類似した形状を有し、検知コイル８４は、一般に渦巻き形に成形される。検知コイルの基板材料１０４は、次いで、２０６でエッチングされて近接センサ４２を形成する。この例示的実施形態では、方法２００は、チタン材料および超合金材料のうち少なくとも１つを含んでいる材料から検知コイルの基板材料１０４を形成するステップ２０８を含む。また、方法２００は、空洞７４を含むハウジング５６を形成するステップ２１０、および空洞７４に検知コイル８４を挿入して近接センサ４２を形成するステップ２１２も含む。そのうえ、方法２００は、少なくとも１つのセラミック材料からハウジング５６を形成するステップ２１４を含むことができる。一実施形態では、方法２００は、アルミナ（例えば９２％のアルミナ）、窒化アルミニウム、ホウ珪酸ガラス、水晶、サイアロン、低温で同時焼成されたセラミック、窒化シリコン、アルミナ、炭化シリコン、サファイア、およびジルコニアのうち少なくとも１つを含んでいる材料からハウジング５６およびプローブケーシング５４を形成するステップ２１４を含む。
【００２８】
一実施形態では、基板材料１０４の第１の面および反対側の第２の面にわたってフォトレジスト材料が堆積される。次いで、検知コイル８４の画像が、例えばマイラーシートなどの複数の膜シート上にプリントされる。プリントされた各シートは、基板材料１０４の各面に取り付けられ、基板材料１０４の各面が検知コイル８４の実質的に同一の画像を含むように配向される。プリントされたシートは、検知コイル８４の形状に対応する部分のフォトレジスト材料が露出したまま残るように、フォトレジストコーティングされた基板材料１０４に結合される。次いで、基板材料１０４の各面を、所定の期間にわたってＵＶ光に露光して、露出したフォトレジスト材料を硬化させる。硬化されないフォトレジスト材料を、基板材料１０４から除去して、裸の材料を露出させる。次いで、基板材料１０４から素材をエッチングして除去するのを促進するために、基板材料１０４がエッチング液でコーティングされる。次いで、残りのフォトレジスト材料を基板材料から除去して、検知コイル８４を形成する。
【００２９】
検知コイル８４のサイズおよび形状は、センサ組立体４０が、約−２００℃から約１０００℃の範囲内の温度で動作しているガスタービン構成要素の振動および／または位置を検知することを可能にするように選択される。そのうえ、検知コイル８４のサイズおよび形状は、検知コイル８４が、フォトエッチングおよび／またはレーザー切断を用いて製作され得て、例えばチタンまたは超合金などの高耐熱性材料を含む基板材料１０４を含み得るように選択される。本明細書で説明された監視システムは、高温構成要素および低温構成要素を監視する近接センサを設けることにより、既知の監視システムを使用して監視され得る構成要素と比較して、監視され得るエンジン構成要素の数を増加することを容易にする。また、フォトエッチングおよび／またはレーザー切断を用いて製作され得る平面状の検知コイルを用意することにより、検知コイルの寸法形状を最適化して、最小限の電気抵抗ならびに小さな巻き線間静電容量を維持するようにコイルの電気的特性を改善することができる。そのため、検知コイルの線形範囲および近接性能が、既知の検知コイルと比較して改善される。
【００３０】
前述の方法およびシステムは、高温環境および／または低温環境で動作するデバイス構成要素を監視することができる近接センサを設けることにより、既知の監視システムの少なくともいくつかの不利益を克服する。そのうえ、本明細書で説明された近接センサは、例えばチタン材料または超合金材料などの耐熱材料を含んでいる基板材料を含む。また、本明細書で説明されたセンサ組立体は、フォトエッチングまたはレーザー切断を用いて検知コイルを製作することを容易にする実質的に渦巻き形の平面状検知コイルを含む。フォトエッチングおよび／またはレーザー切断を用いて製作され得る平面状の検知コイルを用意することにより、既知の監視システムに対して監視システムの製造コストが低減される。
【００３１】
デバイスの動作を監視するのに使用するセンサ組立体および同センサ組立体を製作する方法の例示的実施形態が、上記で詳細に説明されている。このシステムおよび方法は、本明細書で説明された特定の実施形態に限定されることなく、むしろ、同システムの構成要素および／または同方法のステップは、本明細書で説明された他の構成要素および／またはステップから独立して別個に利用され得る。例えば、これらの方法は、他の監視システムと組み合わせて用いることもでき、本明細書で説明されたシステムだけとともに実施することに限定されない。むしろ、例示的実施形態は、他の多くの監視システム用途に関連して実施し、かつ利用することができる。
【００３２】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、いくつかの図面で示されて他の図面では示されないこともあるが、これは便宜上の理由のみによるものである。本発明の原理によれば、図面のあらゆる特徴が、その他の図面のあらゆる特徴と組み合わせて参照され、かつ／または特許請求され得る。
【００３３】
この書かれた説明は、最善の様式を含めて本発明を開示するために、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイスまたはシステムを製作し使用することならびにあらゆる具体化された方法を実行することを含めて本発明を実施することも可能にするために、実例を用いている。本発明が特許権を受けられる範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の実例を含み得る。そのような他の実例は、それらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字どおりの言葉との実質のない相違点を有する同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲に入るように意図されている。
【符号の説明】
【００３４】
１０  デバイス
１２  監視システム
１４  吸気区間
１６  圧縮機区間
１８  燃焼器区間
２０  タービン区間
２２  排気区間
２４  回転子組立体
２６  駆動軸
２８  中心線軸
３０  軸受け
３２  燃焼器
３４  燃料集合体
３６  発電機
３８  コンピュータデバイス
４０  センサ組立体
４２  近接センサ
４４  構成要素
４６  プロセッサ
４８  メモリデバイス
５０  ディスプレイ
５２  間隙
５４  プローブケーシング
５６  センサハウジング
５８  側壁
６０  前部の端壁
６２  後部の端壁
６４  外面
６６  円盤状の本体
６８  内面
７０  外面
７２  半径方向の内面
７４  空洞
７６  中心線軸
７８  中心点
８０  第１のコネクタ
８２  第２のコネクタ
８４  検知コイル
８６  渦巻き形
８８  巻き
９０  平坦な棒
９２  接続ケーブル
９３  内面
９４  空洞
９５  開口
９６  第１の開口
９８  第２の開口
１００  第１の接続ケーブル
１０２  第２の接続ケーブル
１０４  基板材料
２００  方法
２０２  フォトレジスト材料を堆積する
２０４  フォトレジストパターンを現像する
２０６  検知コイルの基板材料をエッチングする
２０８  検知コイルの基板材料を形成する
２１０  ハウジングを形成する
２１２  検知コイルを挿入する
２１４  ハウジングを形成する
【図１】
2013040931.tif 000003
【図２】
2013040931.tif 000004
【図３】
2013040931.tif 000005
【図４】
2013040931.tif 000006
【図５】
2013040931.tif 000007
【外国語明細書】
2013040931000001.pdf