(57)【要約】【課題】  スリップリング組立体の中心ボア又は軸に沿う軸方向の間隔を最適にする、スリップリング組立体を横切る高周波信号をインピーダンス整合する。【解決手段】  一対の導電性リングは、第１のツイストペア線を経由して高周波信号源に電子的に結合される。一対の導電性リングは、第２のツイストペア線を経由してデータプロセッサに電子的に結合される。第１及び第２のツイストペア線は、実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する。第１及び第２の導電性リングは、高周波信号源からデータプロセッサまでの高周波信号の伝送時に、第１及び第２の導電性リングを横切る一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさの軸方向距離で軸方向に隔離される。スリップリング組立体は、スリップリング組立体の導電性リングを横切るインピーダンスを整合させる方法を提供する。【選択図】      図１
2016098814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリップリング組立体（１００）であって、
前記スリップリング組立体（１００）の中央軸（１０２）に沿って同軸配置された一対の導電性リング（２００）であって、前記一対の導電性リング（２００）の第１の導電性リング（２０２）は、第１のツイストペア線（２０８）の第１のワイヤ（２０６）を経由して高周波信号源（２０４）に電子的に結合され、前記一対の導電性リング（２００）の第２の導電性リング（２１０）は、前記第１のツイストペア線（２０８）の第２のワイヤ（２１２）を経由して前記高周波信号源（２０４）に電子的に結合され、前記第１のツイストペア線（２０８）は一定ターゲット・インピーダンスを有する、一対の導電性リング（２００）と、
前記第１の導電性リング（２００）に接触した状態の接触部材（２１８）をデータプロセッサ（５６）に電子的に結合する第１のワイヤ（２１６）と、前記第２の導電性リング（２１０）に接触した状態の別の接触部材（２２２）を前記データプロセッサ（５６）に電子的に結合する第２のワイヤ（２２０）とを含み、前記第１のツイストペア線（２０８）と実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する第２のツイストペア線（２１４）と、
を備え、
前記第１及び第２の導電性リング（２０２、２１０）は、前記高周波信号源（２０４）から前記データプロセッサ（５６）までの高周波信号の伝送時に、前記第１及び第２の導電性リング（２０２、２１０）を横切る前記一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさの軸方向距離（２２４）で軸方向に隔離される、スリップリング組立体（１００）。
【請求項２】
前記第１及び第２の導電性リング（２０２、２１０）は、電気絶縁材料（２２６）によって軸方向に隔離される、請求項１に記載のスリップリング組立体。
【請求項３】
前記一対の導電性リング（２０２、２１０）の前記第１の導電性リング（２０２）は、第１セットの導電性リング（２２８）の一部であり、前記第１セットの導電性リング（２２８）は、前記第１の導電性リング（２０２）に隣接して配置された少なくとも１つの導電性リング（２３０）を備え、前記導電性リング（２３０）は、低周波数信号源、接地、又は電源（２３８）のうちの１つに電子的に結合される、請求項１又は２に記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項４】
前記一対の導電性リング（２００）の前記第２の導電性リング（２１０）は、第２セットの導電性リング（２３４）の一部であり、前記第２セットの導電性リング（２３４）は、前記第２の導電性リング（２１０）に隣接して配置される少なくとも１つの導電性リング（２３６）を備え、前記導電性リング（２３６）は、低周波数信号源、接地、又は電源（２３８）のうちの１つに電子的に結合される、請求項１から３のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項５】
前記高周波信号源（２０４）は、センサ（５４）に電子的に結合され、前記センサ（５４）は、ターボ機械（１０）の回転構成要素に結合される、請求項１から４のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項６】
前記ターボ機械は、ガスタービンである、請求項５に記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項７】
スリップリング組立体（１００）であって、
前記スリップリング組立体（１００）の中央軸（１０２）に沿って同軸に整列する第１セットの導電性リング（３００）であって、前記第１セットの導電性リング（３００）は、一定ターゲット・インピーダンスを有する第１のツイストペア線（３０８）の第１のワイヤ（３０６）を経由して高周波信号源（３０４）に電子的に結合される第１の導電性リング（３０２）と、低周波数信号又は電源（３２６）に電子的に結合される第２の導電性リング（３１０）とを含み、前記第１及び第２の導電性リング（３０２、３１０）は、第１の軸方向距離（３１４）で軸方向に隔離される、第１セットの導電性リング（３００）と、
前記中央軸（１０２）に沿って同軸に整列する第２セットの導電性リング（３１８）であって、前記第２セットの導電性リング（３１８）は、前記第１のツイストペア線（３０８）の第２のワイヤ（３２２）を経由して前記高周波信号源（３０４）に電子的に結合される第１の導電性リング（３２０）と、低周波数信号又は電源（３２５）に電子的に結合される第２の導電性リング（３２４）とを含み、前記第１及び第２の導電性リング（３２０、３２４）は、第２に軸方向距離（３２６）で軸方向に隔離される、前記第２セットの導電性リング（３１８）と、
前記第１セットの導電性リング（３１８）の前記第１の導電性リング（３２０）と接触した状態の接触部材（３３６）をデータプロセッサ（５６）に電子的に結合する第１のワイヤ（３２８）と、前記第２セットの導電性リング（３１８）前記第１の導電性リング（３２０）と接触した状態の別の接触部材（３３６）を前記データプロセッサ（５６）に電子的に結合する第２のワイヤ（３３４）とを含み、前記第１のツイストペア線（３０８）と実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する第２のツイストペア線（３３０）と、
を備え、
前記第１及び第２セットの導電性リング（３００、３１８）の前記第１の導電性リング（３０２、３２０）は、第３の軸方向距離（３３８）で軸方向に隔離され、前記軸方向距離（３３８）は、前記第１又は第２の軸方向距離（３１４、３２６）よりも大きく、前記軸方向距離（３３８）は、前記高周波信号源（３４６）から前記データプロセッサ（５６）までの高周波信号の伝送時に、前記第１及び第２セットの導電性リング（３００、３１８）を横切る一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさである、スリップリング組立体（１００）。
【請求項８】
前記第１及び第２セットの導電性リング（３００、３１８）の前記第１の導電性リング（３０２、３２０）は、電気絶縁材料（３１６）によって軸方向に隔離される、請求項７に記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項９】
前記第１及び第２セットの導電性リング（３００、３１８）の両方の前記第１及び第２の導電性リング（３０２、３２０）は、電気絶縁材料（３１６）によって軸方向に隔離される、請求項７又は８に記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１０】
前記第１セットの導電性リング（３００）は、前記第２の導電性リング（３１０）に隣接して配置される第３の導電性リング（３４０）をさらに備え、前記第３の導電性リング（３４０）は、低周波数信号又は電源（３２５）のうちの１つに電子的に結合される、請求項７から９のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１１】
前記第１セットの導電性リング（３００）は、前記第３の導電性リング（３４０）に隣接して配置される第４の導電性リング（３４４）をさらに備え、前記第４の導電性リング（３４４）は、高周波信号源（３４６）に電子的に結合される、請求項７から１０のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１２】
前記第２セットの導電性リング（３１８）は、前記第２の導電性リング（３２４）に隣接して配置される第３の導電性リング（３４８）をさらに備え、前記第３の導電性リング（３４８）は、低周波数信号又は電源（３５０）のうちの１つに電子的に結合される、請求項７から１１のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１３】
前記第２セットの導電性リング（３１８）は、前記導電性リング（３４８）に隣接して配置される第４の導電性リング（３５２）をさらに備え、前記第４の導電性リング（３５２）は、高周波信号源（３５４）に電子的に結合される、請求項１２記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１４】
前記高周波信号源（３０４）はセンサ（５４）に電子的に結合され、前記センサ（５４）は、ターボ機械（１０）の回転構成要素に結合される、請求項７から１２のいずれかに記載のスリップリング組立体（１００）。
【請求項１５】
前記ターボ機械（１０）はガスタービンである、請求項１４に記載のスリップリング組立体（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にターボ機械に結合するスリップリングに関する。より具体的には、本発明は、スリップリングを横切る高周波信号をインピーダンス整合するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービン、ガスタービン、蒸気タービン、ポンプ、ファン、発電機、モータ、及び他の形態の業務用機器等のターボ機械は、軸、ブレード、及び他の回転構成要素を含む場合が多い。従来、回転構成要素の動作を制御、監視、及び／又は強化するために、１又はそれ以上のセンサを回転構成要素に組み込んで、この構成要素の種々の特性を測定することが知られている。例えば、回転構成要素の温度、速度、応力、歪み、振動、及び／又は他の特性を測定するセンサによって、異常の早期検出、補修又は保守スケジュールの調整、及び／又は作動を強化するための他の措置が可能になる。
【０００３】
さらなる解析のために解析回転構成要素から静止構成要素にアナログセンサデータを送るための、及び／又はスリップリング組立体の回転部分から又はそこへ電力を伝送するための種々の接触式スリップリングシステムが従来から知られている。従来、センサからのアナログ信号は、伝送線（つまりワイヤ）を経由してスリップリング組立体の個々の導電性リングに送られる。導電性リングは、スリップリング組立体の回転中心ボア又は軸部に沿って同軸に配置される。静止接触アームすなわちブラシは、導電性リングからコントローラやデータプロセッサ等の静止デバイスへ信号を送るための信号経路をもたらす。対応する同軸導電性リングは、一般に、溝、スロット、及び／又は摺動接触に適した略平面又はアーチ形面を含むことができる断面形状により形成される。
【０００４】
ターボ機械の試験及び動作のための絶えず高まるデータ要件に対応するために、多くの場合、デジタル化されたアナログ信号等の高周波信号をセンサから静止デバイスに導電性リングを介して送る必要がある。しかしながら、導電性リングを横切る最大伝送速度は種々の要因で制限される。
【０００５】
１つの可能性のある制限要因は、電気インピーダンス不連続点からの反射に起因する波形の歪みである。インピーダンス不連続点は、異なるサージインピーダンスを有する異なる形態の伝送線及び構成要素が相互接続する場合は必ずスリップリング組立体のあらゆる場所に現れる可能性がある。例えば、導電性リングにおける高周波信号損失及び／又は劣化は、インピーダンス不一致点からの多重反射に起因して信号周波数に従って大きくなる場合がある。インピーダンス不一致点の特定の最大の要因は、センサからのツイストペア線等の伝送線が導電性リングに、及び／又はスリップリング組立体のブラシ式導電性リング接続部に、及び／又はコネクタ接続部に接続する場所で現れる場合が多い。
【０００６】
一般に、インピーダンス不一致は、高周波信号は送る導電性リングの接触面積（つまり、幅）を増減させることで軽減される可能性がある。しかしながら、スリップリング組立体の軸部の中心ボアに沿って設けられる軸方向の間隔が限られるので、この方法は、中心シャフトの所定の軸方向長さに沿って許容される導電性リングの数を制限する場合がある。その結果、特にスリップリング組立体の軸方向の全長が問題になる場合には、センサの数が制限を受ける場合がある。従って、スリップリング組立体の中心ボア又は軸に沿う軸方向の間隔を最適にする、スリップリング組立体を横切る高周波信号をインピーダンス整合するシステム及び方法は有用であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公開第２００４−０１６１９５０号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本発明を実施することによって理解することができる。
【０００９】
本発明の１つの実施形態はスリップリング組立体である。スリップリング組立体は、該スリップリング組立体の中央軸に沿って同軸配置された一対の導電性リングを含む。一対の導電性リングの第１の導電性リングは、第１のツイストペア線の第１のワイヤを経由して高周波信号源に電子的に結合される。一対の導電性リングの第２の導電性リングは、第１のツイストペア線の第２のワイヤを経由して高周波信号源に電子的に結合される。第１のツイストペア線は一定ターゲット・インピーダンスを有する。スリップリング組立体は、第２のツイストペア線をさらに備える。第２のツイストペア線は、第１の導電性リングに接触した状態の接触部材をデータプロセッサに電子的に結合する第１のワイヤと、第２の導電性リングに接触した状態の別の接触部材をデータプロセッサに電子的に結合する第２のワイヤとを含む。第２のツイストペア線は、第１のツイストペア線と実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する。第１及び第２の導電性リングは、高周波信号源からデータプロセッサまでの高周波信号の伝送時に、第１及び第２の導電性リングを横切る一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさの軸方向距離で軸方向に隔離される。
【００１０】
本発明の他の実施形態はスリップリング組立体である。スリップリング組立体は、該スリップリング組立体の中央軸に沿って同軸に整列する第１セットの導電性リングを含む。第１セットの導電性リングは、一定ターゲット・インピーダンスを有する第１のツイストペア線の第１のワイヤを経由して高周波信号源に電子的に結合される第１の導電性リングを含む。第１セットの導電性リングは、低周波数信号又は電源に電子的に結合される第２の導電性リングをさらに含む。第１及び第２の導電性リングは、第１の軸方向距離で軸方向に隔離される。スリップリング組立体は、中央軸に沿って同軸に整列する第２セットの導電性リングをさらに含む。第２セットの導電性リングは、第１のツイストペア線の第２のワイヤを経由して高周波信号源に電子的に結合される第１の導電性リングと、低周波数信号又は電源に電子的に結合される第２の導電性リングとを含む。第１及び第２の導電性リングは、第２の軸方向距離で軸方向に隔離される。第２のツイストペア線の第１のワイヤは、第１セットの導電性リングの第１の導電性リングと接触した状態の接触部材をデータプロセッサに電子的に結合する。第２のツイストペア線の第２のワイヤは、第２セットの導電性リングの第１の導電性リングと接触した状態の別の接触部材をデータプロセッサに電子的に結合する。第２のツイストペア線は、第１のツイストペア線と実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する。第１及び第２セットの導電性リングの第１の導電性リングは、第３の軸方向距離で軸方向に隔離され、軸方向距離は、第１又は第２の軸方向距離よりも大きい。軸方向距離は、高周波信号源からデータプロセッサまでの高周波信号の伝送時に、第１及び第２セットの導電性リングを横切る一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさである。
【００１１】
本発明の１つの実施形態は、スリップリング組立体の導電性リングを横切る高周波信号をインピーダンス整合する方法である。本方法は、各々が実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する第１のツイストペア線及び第２のツイストペア線を選択する段階を含む。第１のツイストペア線は、高周波信号源を、第１セットの導電性リングの第１の導電性リング及び第２セットの導電性リングの第１の導電性リングに電子的に結合する。第２のツイストペア線は、第１及び第２セットの導電性リングの両方の第１の導電性リングをデータプロセッサに電子的に結合する。また、本方法は、第１及び第２セット導電性リングの各第１の導電性リングを、電気絶縁材料を用いて所定の軸方向距離で軸方向に隔離させる段階を含む。軸方向距離は、周波信号源から、第１のツイストペア線を経由して、第１の導電性リングを横切り、さらに第２のツイストペア線を経由する高周波信号のインピーダンスを実質的に整合させるような大きさである。本方法は、高周波信号を、高周波信号源から、第１のツイストペア線を経由して、第１の導電性リングを横切り、さらに第２のツイストペア線を経由して送る段階をさらに含む。
【００１２】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１３】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】種々の本発明の実施形態に組み込むことができる、ターボ機械の軸方向中心線に沿って延びるロータ軸を有する例示的なターボ機械の機能ブロック図。
【図２】１又はそれ以上の本発明の実施形態を組み込むことができる例示的なスリップリング組立体の一部の部分切り取り側面図。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示すスリップリング組立体の一部の拡大図。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示すスリップリング組立体の一部の拡大図。
【図５】スリップリング組立体の導電性リングを横切る高周波信号をインピーダンス整合するための例示的な方法のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、例示の目的でガスタービンに関して全体に説明しているが、当業者であれば、本発明の実施形態は、データ、制御又は他の信号、もしくは回転軸に結合した種々の電子機器及び／又はセンサから又はそこへ電力を送るためのスリップリング組立体を含む、蒸気タービン、風力タービン、ファン等のターボ機械に適用できることを容易に理解できるであろう。本明細書は、請求項で特に明記しない限り、ガスタービンターボ機械に限定することを意図していない。
【００１７】
ここで各図を参照すると、各図を通して同じ参照符号は同じ要素を示し、図１は、ロータ軸１２を有する例示的なターボ機械１０の機能ブロック図を提示し、ロータ軸１２は、ターボ機械１０の軸方向中心線に沿って延びる。特定の実施形態において、図１に示すように、ターボ機械１０はガスタービン１４である。ガスタービン１４は、一般に、ガスタービン１４に流入する空気１８を浄化又は調節するための一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、及び／又は他のデバイス（図示せず）を含む、吸気セクション１６を有する。圧縮機２２を含む圧縮機セクション２０は、吸気セクション１６の下流側に配置される。燃焼セクション２４は、圧縮機セクション２０の下流側に配置され、圧縮機の吐出ケーシング等の外側ケーシング２８の周りに環状に配置された複数の燃焼器２６を含むことができる。
【００１８】
高圧及び／又は低圧タービン３２を有するタービンセクション３０は、燃焼セクション２４の下流側に配置される。また、ガスタービン１４は、タービン３２の出口の下流側に配置された排気ダクトすなわちディフューザ３６を有する排気セクション３４を含むことができる。特定の実施形態において。吸気セクション１６、圧縮機２２、燃焼セクション２４、タービン３２、及び排気ダクト３６は、ガスタービン１２を通る主流れ通路を定める。
【００１９】
一般に、圧縮機２０は、多列又は多段の圧縮機ブレード３８を含み（１段だけが示されている）、圧縮機ブレード３８の各列は、圧縮機ロータディスク４０を用いてロータ軸１２に結合される。加えて、一般に、タービン３２は、多列又は多段のタービンブレード４２を含み（１段だけが示されている）、タービンブレード４２の各列は、タービンロータディスク４４を用いてロータ軸１２に結合することができる。一般に、圧縮機及びタービンブレード３８、４２は、ロータ軸１２の回転によって空気１８が吸気セクション１６を通って圧縮機２２に引き込まれるように取り付けられる、角度付けされる、及び／又は形成される。
【００２０】
特定の実施形態において、ロータ軸１２は、ロータ軸１２を回転させるために及び／又は電力及び／又は機械的仕事を発生させるために、モータ及び／又は発電機４６に結合することができる。ロータ軸１２は、単軸とすること、又はターボ機械１０又はガスタービン１４を貫通する単一の軸を形成する、連結された複数の軸を含むことができる。特定の実施形態において、ロータ軸１２は、軸方向に貫通する内部通路４８を形成するか又は定める環状に形成される。
【００２１】
作動時、空気１８は吸気セクション１６を通って圧縮機２２に引き込まれ、空気は徐々に加圧されて加圧空気５０が燃焼セクション２４に供給される。加圧空気５０は、燃焼器２６に送られて燃料と混合する。各燃焼器２６内で燃料−空気混合気は燃焼して高速の高温燃焼ガス５２が発生する。燃焼ガス５２は、タービン３２を通って送られ、ここでは、燃焼ガス５２からタービンブレード４２に熱及び運動エネルギが伝達されてロータ軸１２が回転することになる。燃焼ガス５２は、排気ダクト３６を通って排出される。
【００２２】
本明細書で説明するガスタービン１４等のターボ機械１０の作動中に、圧縮機ブレード３８、圧縮機ロータディスク４０、タービンブレード４２、タービンロータディスク４４、ロータ軸１２、及び種々の他の回転ターボ機械等の種々の回転構成要素は、寿命を制限する可能性のある熱的及び／又は機械的応力を受ける。その結果、一般に、ターボ機械１０の異常の早期検出、補修又は保守スケジュールの調整、及び／又は、作動及び／又は効率を向上させるための他の措置を可能にする、回転構成要素の温度、速度、応力、歪み、振動、及び／又は他の特性といった種々の作動パラメータを監視することが望ましい。
【００２３】
種々の回転構成要素の種々の作動パラメータを監視するために、センサ５４をターボ機械１０の内部の種々の回転構成要素に結合するか又はその近くに配置することができる。センサ５４は、圧縮機ブレード３８、タービンブレード４２、又は他の回転構成要素の振動又は動きを反映する１又はそれ以上の信号を発生する、圧力検出器、歪みゲージ、又は加速度計を含むことができる。他の実施形態において、センサ５４は、種々の回転構成要素の温度を反映する１又はそれ以上の信号を発生する熱電対又は抵抗温度検出器を含むことができる。当業者であれば、本発明の実施形態は、請求項で特に明記しない限り、何らかの特定のセンサに限定されないことを容易に理解できるであろう。
【００２４】
センサ５４は、圧縮機ブレード３８、圧縮機ロータディスク４０、タービンブレード４２、及びタービンロータディスク４４上に、ロータ軸１２の内部通路４８の中に、又はターボ機械の何らかの回転構成要素上に配置することができる。信号は、回転センサ５４からワイヤ５８及びスリップリング組立体を経由してコントローラ又はコンピュータデバイス等の静止したデータプロセッサ５６に送られる。特定の実施形態において、少なくとも一部のセンサ５４は、ワイヤ５８を経由して、スリップリング組立体の上流側で比較的高い周波数でアナログ信号をデジタル化された信号に変換する種々の電子機器に電子的に結合される。
【００２５】
図２は、１又はそれ以上の本発明の実施形態に組み込むことができる例示的なスリップリング組立体１００の一部の部分的に切り取った側面図を提示する。特定の実施形態において、図２に示すように、スリップリング組立体１００は、一般に、ステータ又は静止部分１０４で周囲が囲まれた回転可能な中央軸１０２を含む。中央軸１０２の一端は、ガスタービン１０のロータ軸１２に結合される。特定の実施形態において、中央軸１０２は、中央軸１０２及びロータ軸１２に同軸整列した回転支持軸１０６を介してロータ軸１２に結合される。
【００２６】
種々の実施形態において、少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器１０８は、支持軸１０６の内部に配置される。熱電対等の特定のセンサ５４（図１）は、ワイヤ５８を経由してアナログ・デジタル変換器１０８に接続される。アナログ・デジタル変換器１０８は、センサ５４からのアナログ信号をデジタル化高周波信号にデジタル化する。
【００２７】
種々の実施形態において、図２に示すように、複数の導電性リング１１０は、中央軸１０２に対して同軸に整列するとともに、中央軸１０２の軸方向中心線１１２に沿って軸方向に離間する。少なくとも一部の導電性リング１１０は、センサ５４からスリップリング組立体１００を通ってデータプロセッサ５６にアナログ及びデジタル信号を伝送するために使用される。少なくとも一部の導電性リング１１０は、アナログ・デジタル変換器１０８又は中央軸１０２の下流側の他のデバイスに電力を伝送するために使用することができる。各導電性リング１１０は、電気絶縁材料１１４によって隣接する導電性リング１１０から軸方向に隔離される。
【００２８】
種々の実施形態において、スリップリング組立体は、ステータ部１０４に固定的に結合される複数のブラシ又は接触部材１１６をさらに備える。各接触部材１１６は、対応する導電性リング１１０に位置合わせされ、対応する導電性リング１１０に摺動可能に係合するように構成されており、２つの構成要素の間で信号経路又は電流経路を形成する。種々の実施形態において、接触部材１１６は、ワイヤ１１８を経由してデータプロセッサ５６及び／又は電源（図示せず）に電子的に結合される。前述のように、特にアナログ・デジタル変換器１０８から供給されるデジタル化信号に関して、センサ５４とデータプロセッサ５６との間の信号のインピーダンス整合は、これらの間に定められた信号経路に沿ったインピーダンス不連続点／不一致点からの高速信号反射に起因する信号ノイズ及び／又は破損の低減に重要である。
【００２９】
図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるスリップリング組立体１００の一部の拡大図を提示し、これは、データプロセッサ５６（図１及び２）に送られるデジタル化された及び／又は高周波信号のインピーダンス不連続点及び／又は不一致点を低減及び／又は阻止する。１つの実施形態において、図３に示すように、スリップリング組立体１００は、中央軸１０２に沿って同軸に整列した一対の導電性リング２００を含む。一対の導電性リング２００の第１の導電性リング２０２は、第１のツイストペア線２０８の第１のワイヤ２０６を経由してアナログ・デジタル変換器１０８等の高周波信号源２０４に電子的に結合される。一対の導電性リング２００の第２の導電性リング２１０は、第１のツイストペア線２０８の第２のワイヤ２１２を経由して高周波信号源２０４に電子的に結合される。第１のツイストペア線２０８は、一定ターゲット・インピーダンスを有する。
【００３０】
スリップリング組立体１００は、第２のツイストペア線２１４をさらに備える。第２のツイストペア線２１４は、第１の導電性リング２０２と接触状態にある接触部材２１８をデータプロセッサ５６へ電子的に結合する第１のワイヤ２１６を含む。第２のツイストペア線２１４の第２のワイヤ２２０は、第２の導電性リング２１０と接触状態にある他の接触部材２２２をデータプロセッサ５６へ電子的に結合する。第２のツイストペア線２１４は、第１のツイストペア線２０８と実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する。
【００３１】
第１及び第２の導電性リング２０２、２１０は、所定の軸方向距離２２４だけ軸方向に離間し、この距離は、高周波信号が第１のツイストペア線２０８から導電性リング２０２、２１０を横切って第２のツイストペア線２１４を経由して高周波信号源２０４からデータプロセッサ５４へ伝達される場合に、第１及び第２の導電性リング２０２、２１０を横切る第１及び第２のツイストペア線２０８、２１４の一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさである。軸方向距離は、第１及び第２の導電性リング２０２、２１０の各々の外縁、内縁、又は中心から測定することができる。
【００３２】
特定の実施形態において、第１及び第２のツイストペア線２０８、２１４の一定ターゲット・インピーダンスは、約５０から１５０オームとすることができる。特定の実施形態において、第１及び第２のツイストペア線２０８、２１４の一定ターゲット・インピーダンスは、約１００オームである。特定の実施形態において、一対の導電性リング２００の第１及び第２の導電性リング２０２、２１０は、電気絶縁材料２２６によって軸方向に隔離される。
【００３３】
特定の実施形態において、図３に示すように、一対の導電性リング２００の第１の導電性リング２０２は、第１セットの導電性リング２２８の一部である。第１セットの導電性リング２２８は、第１の導電性リング２０２に隣接して配置され、二次信号又は電源２３２に電子的に結合される少なくとも１つの追加の導電性リング２３０を備える。特定の実施形態において、追加の導電性リング２３０は、センサ５４又は他のアナログ又は低周波数信号源のうちの１つ、電源、及び／又は接地に電子的に結合することができる。
【００３４】
特定の実施形態において、図３に示すように、一対の導電性リング２００の第２の導電性リング２１０は、第２セットの導電性リング２３４の一部とすることができ、第２セットの導電性リング２３４は、一対の導電性リング２００の第２の導電性リング２１０に隣接して配置された少なくとも１つの導電性リング２３６を含む。追加の導電性リング２３６は、二次信号又電源２３８に電子的に結合する。特定の実施形態において、追加の導電性リング２３６は、センサ５４又は他のアナログ又は低周波数信号源のうちの１つ、電源、及び／又は接地に電子的に結合することができる。
【００３５】
図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるスリップリング組立体１００の一部の拡大図を提示し、これは、データプロセッサ５６（図１及び２）に送られるデジタル化された及び／又は高周波信号のインピーダンス不連続点及び／又は不一致点を低減及び／又は阻止する。１つの実施形態において、図４に示すように、スリップリング組立体１００は、中央軸１０２に沿って同軸に整列した第１セットの導電性リング３００を含む。第１セットの導電性リング３００は、一定ターゲット・インピーダンスを有する第１のツイストペア線３０８の第１のワイヤ３０６を経由して、各アナログ・デジタル変換器１０８のうちの１つといった高周波信号源３０４に電子的に結合される第１の導電性リング３０２を含む。第１セットの導電性リング３００は、センサ５４又は他のアナログ又は低周波数信号源のうちの１つといった低周波数信号又は電源３１２に、又は接地に電子的に結合する第２の導電性リング３１０をさらに含む。第１セットの導電性リング３００の第１及び第２の導電性リング３０２、３１０は、第１の軸方向距離３１４で軸方向に隔離される。特定の実施形態において、第１セットの導電性リング３００の第１及び第２の導電性リング３０２、３１０は、中央軸１０２に沿って設けられた電気絶縁材料３１６によって軸方向に隔離される。
【００３６】
スリップリング組立体１００は、中央軸１０２に沿って同軸に整列した第２セットの導電性リング３１８をさらに含む。第２セットの導電性リング３１８は、第１のツイストペア線３０８の第２のワイヤ３２２を経由して高周波信号源３０４に電子的に結合される第１の導電性リング３２０を含む。第２セットの導電性リング３１８は、センサ５４又は他のアナログ又は低周波数信号源のうちの１つといった低周波数信号又は電源３２５に、又は接地に電子的に結合された第２の導電性リング３２４をさらに含む。第２セットの導電性リング３１８の第１及び第２の導電性リング３２０、３２４は、第２の軸方向距離３２６だけ軸方向に隔離される。
【００３７】
第２のツイストペア線３３０の第１のワイヤ３２８は、第１セットの導電性リング３００の第１の導電性リング３０２と接触状態にある接触部材３３２をデータプロセッサ５６に電子的に結合する。第２のツイストペア線３３０の第２のワイヤ３３４は、第２セットの導電性リング３１８の第１の導電性リング３２０と接触状態にある他の接触部材３３６をデータプロセッサ５６に電子的に結合する。第２のツイストペア線３３０は、第１のツイストペア線３０８の一定ターゲット・インピーダンスと実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する。
【００３８】
第１及び第２セットの導電性リング３００、３１８の第１の導電性リング３０２、３２０は、第１又は第２の軸方向距離３１４、３２６よりも大きな第３の軸方向距離３３８で軸方向に隔離される。第３の軸方向距離３３８は、高周波信号の高周波信号源３０４からデータプロセッサ５６への伝送時に、第１及び第２セットの導電性リング３００、３１８の第１の導電性リング３０２、３２０を横切る一定ターゲット・インピーダンスを維持するような大きさである。
【００３９】
特定の実施形態において、第１及び第２のセットの導電性リング３００、３１８の第１の導電性リング３０２、３２０は、電気絶縁材料３１６によって軸方向に隔離される。１つの実施形態において、第１及び第２セットの導電性リング３００、３１８の第１及び第２の導電性リング３０２、３１０及び３２０、３２４は、電気絶縁材料３１６によって軸方向に隔離される。１つの実施形態において、第１セットの導電性リング３００は、第２の導電性リング３１０に隣接して配置された第３の導電性リング３４０をさらに含み、第３の導電性リング３４０は、センサ５４、又は他のアナログ又は他の低周波数信号源の１つといった低周波数信号又は電源３４２に、若しくは低周波数信号又は電源に対する接地に電子的に結合することができる。１つの実施形態において、第１セットの導電性リング３１８は、導電性リング３４０に隣接して配置された第４の導電性リング３４４をさらに備える。第４の導電性リング３４４は、各アナログ・デジタル変換器１０８のうちの１つといった高周波信号源３４６に電子的に結合することができる。
【００４０】
１つの実施形態において、第２セットの導電性リング３１８は、第２の導電性リング３２４に隣接して配置された第３の導電性リング３４８をさらに備える。第３の導電性リング３４８は、センサ５４又は他のアナログ又は低周波数信号源の１つといった低周波数信号又は電源３５０に、又は接地に電子的に結合することができる。特定の実施形態において、第２セットの導電性リング３１８は、導電性リング３４８に隣接して配置された第４の導電性リング３５２をさらに備える。第４の導電性リング３５２は、各アナログ・デジタル変換器１０８のうちの１つといった高周波信号源３５４に電子的に結合することができる。
【００４１】
図２から４に例示して本明細書で説明するスリップリング組立体１００の種々の実施形態は、スリップリング組立体の導電性リングを横切る高周波信号をインピーダンス整合するための方法（以下「方法」と呼ぶ）を提供する。図５は、スリップリング組立体の導電性リングを横切る高周波信号をインピーダンス整合するための例示的な方法４００のブロック図である。４０２において、方法４００は、各々が実質的に同じ一定ターゲット・インピーダンスを有する第１のツイストペア線２０８、３０８及び第２のツイストペア線２１４、３３０を選択する段階を含む。第１のツイストペア線２１４、３３０は、高周波信号源２０４、３０４を第１セットの導電性リング２２８、３００の第１の導電性リング２０２、３０２、及び第２セットの導電性リング２３４、３１８の第１の導電性リング２１０、３２０に電子的に結合する。第２のツイストペア線２１４、３３０は、第１及び第２セットの導電性リング２２８、３００の両方の第１の導電性リング２０２、３０２をデータプロセッサ５６に電子的に結合する。
【００４２】
４０４において、方法４００は、第１及び第２セットの導電性リング２２８、２３４及び３００、３１８の第１の導電性リング２０２、３０２を、電気絶縁材料２２６、３１６を用いて軸方向距離２２４、３３８で軸方向に離間させる段階を含む。軸方向距離は、高周波信号源２０４、３０４から、第１のツイストペア線２０８、３０８を経由して、第１の導電性リング２０２、２１０及び３０２、３２０を横切り、さらに第２のツイストペア線２１４、３３０を経由する高周波信号のインピーダンスを実質的に整合させるような大きさである。４０６において、方法４００は、高周波信号を、高周波信号源２０４、３０４から、第１のツイストペア線２０８、３０８を経由して、第１の導電性リング２０２、２１０及び３０２、３２０を横切り、第２のツイストペア線２１４、３３０及びデータプロセッサ５６に送る段階を含む。
【００４３】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、又は請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ターボ機械
１２  ロータ軸
１４  ガスタービン
１６  吸気セクション
１８  空気
２０  圧縮機セクション
２２  圧縮機
２４  燃焼セクション
２６  燃焼器
２８  外側ケーシング
３０  タービンセクション
３２  タービン
３４  排気セクション
３６  排気ダクト
３８  圧縮機ブレード
４０  圧縮機ディスク
４２  タービンブレード
４４  ロータディスク
４６  発電機／モータ
４８  内部通路
５０  加圧空気
５２  燃焼ガス
５４  センサ
５６  データプロセッサ
５８  ワイヤ
１００  スリップリング組立体
１０２  中央軸
１０４  静止部分
１０６  支持軸
１０８  アナログ・デジタル変換器
１１０  導電性リング
１１２  軸方向中心線
１１４  電気絶縁材料
１１６  ブラシ／接触部材
１１８  ワイヤ
２００  一対の導電性リング
２０２  第１の導電性リング
２０４  高周波信号源
２０６  第１のワイヤ
２０８  第１のツイストペア線
２１０  第２の導電性リング
２１２  第２のワイヤ
２１４  第２のツイストペア線
２１６  第１のワイヤ
２１８  接触部材
２２０  第２のワイヤ
２２２  接触部材
２２４  軸方向距離
２２６  電気絶縁材料
２２８  第１セットの導電性リング
２３０  追加の導電性リング
２３２  二次信号／電源
２３４  第２セットの導電性リング
２３６  追加の導電性リング
２３８  二次信号／電源
３００  第１セットの導電性リング
３０２  第１の導電性リング
３０４  高周波信号源
３０６  第１のワイヤ
３０８  第１のツイストペア線
３１０  第２の導電性リング
３１２  低周波数信号又は電源
３１４  第１の軸方向距離
３１６  電気絶縁材料
３１８  第２セットの導電性リング
３２０  第１の導電性リング
３２２  第２のワイヤ
３２４  第２の導電性リング
３２５  低周波数信号又は電源
３２６  第２の軸方向距離
３２８  第１のワイヤ
３３０  第２のツイストペア線
３３２  接触部材
３３４  第２のワイヤ
３３６  接触部材
３３８  第３の軸方向距離
３４０  第３の導電性リング
３４２  低周波数信号又は電源
３４４  第４の導電性リング
３４６  高周波信号源
３４８  第３の導電性リング
３５０  低周波数信号又は電源
３５２  第４の導電性リング
３５４  高周波信号源
４００  方法
４０２  ステップ
４０４  ステップ
４０６  ステップ
【図１】
2016098814.tif 000003
【図２】
2016098814.tif 000004
【図３】
2016098814.tif 000005
【図４】
2016098814.tif 000006
【図５】
2016098814.tif 000007
【外国語明細書】
2016098814000001.pdf