專利名稱：測量旋轉軸扭曲的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量旋轉軸的扭曲，其更具體地涉及一種裝置，所述裝置輕質且精確， 并可直接測量所述旋轉軸的扭曲，且有利地可由此得出其傳送的扭矩。其中，本發(fā)明可連續(xù)監(jiān)測所述扭曲的值是否保持在臨界值之下，若超出所述臨界值，則可能出現(xiàn)斷裂。本發(fā)明特別適于測量飛機渦輪噴氣發(fā)動機中的風扇軸的扭曲，然而其原理也可應用于其他推進系統(tǒng)，特別是應用于具有兩個逆時針旋轉(contrarotating)螺旋槳的渦輪噴氣發(fā)動機。
背景技術：
在旁置渦輪噴氣發(fā)動機(bypass turbojet)中，不存在直接測量用于驅動風扇的 “低壓”軸扭曲的裝置。然而，這樣的信息將會是有用的，不僅可用于監(jiān)測渦輪噴氣發(fā)動機的操作，而且可用作預測故障的著手點。這樣的渦輪噴氣發(fā)動機通常裝配有用于測量由渦輪所傳輸扭矩的機械裝置。這種裝置笨重而且不很精確。文獻WO 2004/067215也是已知的，其描述用于測量軸扭曲的電磁機構。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于測量此種軸的扭曲的光學裝置。更具體地，本發(fā)明提供一種用于測量一旋轉軸、特別是一驅動軸扭曲的裝置，該裝置包括激光束發(fā)生器，兩個緊固到所述軸并相互分開的偏振濾鏡，和激光輻射接收器，所述發(fā)生器被安裝而使得其發(fā)射的激光束經過兩個濾鏡，所述接收器被安裝以在所述束經過兩個所述濾鏡之后接收所述束，所述裝置的特征在于，反射系統(tǒng)安裝在這樣的濾鏡附近，以將已經經過所述濾鏡的所述束反射并使所述束平行于其自身地朝向所述接收器返回，所述反射系統(tǒng)包括45°截錐鏡。在有利實施例中，所述兩個濾鏡安裝在所述軸自身上而處于其兩端中的各端附近。當軸中空時，兩個濾鏡有利地均安裝在軸內。根據(jù)另一有利特征，所述發(fā)生器和所述接收器被布置為垂直于所述軸的旋轉軸線并處于所述軸的兩側上，該布置方式使得所述發(fā)生器和所述接收器的光學軸線對準。然而， 由所述軸承載的另一 45°截錐鏡被置于所述發(fā)射器與所述接收器之間。根據(jù)另一有利特征，所述濾鏡之一包括環(huán)，所述環(huán)中的偏振區(qū)域和非偏振區(qū)域交替以獲得體現(xiàn)出測量值和基準值的周期性連續(xù)的偏振。這提供一種測量系統(tǒng)的連續(xù)校準。


通過以下僅利用示例性方式并參照附圖給出的對根據(jù)本發(fā)明原理用于測量旋轉軸扭曲的裝置的描述，本發(fā)明可被更好地理解，而且本發(fā)明的其他優(yōu)點將顯得更清楚，其中
圖1是裝配有根據(jù)本發(fā)明的扭曲測量裝置的旁路渦輪噴氣發(fā)動機的半視縱截面的整體示意圖；圖2是以更大比例顯示出所述裝置的上游部分的局部圖；圖3是以更大比例顯示出所述裝置的下游部分的示意圖；圖4是顯示出基準值測量的示意圖；和圖5是顯示出體現(xiàn)軸扭曲的值的測量的示意圖。
具體實施例方式參見圖1至3可見，飛機旁路渦輪噴氣發(fā)動機11的主要子組件從上游至下游包括風扇13，低壓壓縮機15，高壓壓縮機16，燃燒室19，高壓渦輪21，和低壓渦輪23。低壓渦輪連接到中空軸向軸25，軸25具有軸線X并用于驅動風扇13的轉子。所有這些元件都是公知的，不進行更詳細描述。本發(fā)明的主要目的在于，連續(xù)測量軸25的扭曲角度。在所述實施例中，此軸呈現(xiàn)出大致管狀結構，其有利于將根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的部件置入。所述裝置包括激光束發(fā)射器27，第一偏振濾鏡四，第二偏振濾鏡31，和光電電池類型的激光輻射接收器33。兩個濾鏡均緊固到軸25上。濾鏡被布置以使激光束經它們穿過。所述束首先經過的第一濾鏡四位于接近所述軸的上游端(在風扇旁邊)，而第二個被經過的第二濾鏡31位于接近所述軸的下游端(在高壓渦輪旁邊)。通常，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)生器27被安裝為使得激光束經過兩個濾鏡，而接收器33被安裝為在所述束經過兩個濾鏡之后接收所述束。而且，在此實例中，在下游，反射系統(tǒng)35安裝在一個濾鏡(在此為第二濾鏡31)附近，以反射已經經過所述濾鏡的所述束并使所述束平行于其自身地朝向所述接收器33返回。所述裝置的此部分在圖3中可見。更準確地，所述第二偏振濾鏡31和反射系統(tǒng)35布置在被安裝于軸25內的公共支撐部39上，接近于下游端，即，在渦輪23旁邊。此支撐部39 從上游至下游沿軸向布置，并承載所述第二偏振濾鏡31和相對于旋轉軸線X成45°角的截錐鏡。結果，在與旋轉軸線X分開一距離d處經過一第一時間穿過偏振濾鏡31的激光束F 被反射兩次，并沿相對于旋轉軸線X對稱的方向平行于其自身地返回。在軸25的上游端旁邊，激光束發(fā)生器27和接收器33被布置為垂直于所述軸的旋轉軸線X而相互面對并處于所述軸的兩側上。因而它們的光學軸線成一直線；由軸25沿軸向承載的另一 45°截錐鏡43被置于所述發(fā)射器與所述接收器之間。在軸的此上游端附近， 支撐部45被限制隨其一同旋轉，并從上游至下游承載此截錐鏡43和所述第一偏振濾鏡四。這種布置使得由發(fā)生器發(fā)射的平行于軸線X的激光束F能夠朝向第一偏振濾鏡四被導引，并使得所述束能夠在經過一第二時間穿過第一偏振濾鏡四之后被反射而朝向所述接收器33返回。透明屏46從軸的上游沿橫向設置，以避免油霧逸出而部分地污染設備。在發(fā)生器27與鏡43之間，并在鏡43與接收器33之間，激光束經過在風扇盤中加工出的孔49。根據(jù)本發(fā)明的另一有利特征，濾鏡中的一個(在此具體為第一濾鏡29)包括一個環(huán)，在該環(huán)中，偏振區(qū)域51和非偏振區(qū)域52交替，由此可獲得分別體現(xiàn)出測量值和基準值的周期性連續(xù)的偏振。參照圖4和5闡釋操作。發(fā)生器發(fā)射垂直于旋轉軸線的束，所述束被朝向截錐鏡43導引。因而所述束平行于軸線X而返回。此束經過一第一時間穿過位于上游的所述第一濾鏡四，然后穿過位于下游的所述第二濾鏡31。所述束通過截錐鏡35被反射兩次，并平行于其自身返回。所述束再次經過所述第二濾鏡31并最終經過第一濾鏡四，然后最后一次朝向接收器33返回。所述第一濾鏡具有四個扇區(qū)51、52，每個扇區(qū)占據(jù)90°并具有以下偏振豎直偏振；無偏振；水平偏振；和無偏振。以Itl作為由發(fā)生器27發(fā)射的激光束的強度。當軸25相對于所述束的角度位置如圖4中所示時(沒有由于第一濾鏡所致的衰減)，由接收器33測得的強度值構成不大于 10/2的基準值。當軸25相對于束F的角度位置如圖5中所示時，測得的強度值是基準值和扭曲角度θ的函數(shù)。接收器33因而發(fā)射可變的信號。此信號的最小/最大比率表示為Sin2O θ )。于是獲得扭曲θ的直接測量值。而且，此信號的頻率表示軸的速度。已知速度和扭曲(由此的扭矩)，則可以在所有時間獲知由軸傳送的機械力。
權利要求
1.一種用于測量一旋轉軸(25)，特別是一驅動軸的扭曲的裝置，該裝置包括激光束發(fā)生器(27)，兩個緊固到所述軸并相互分開的偏振濾鏡09，31)，和激光輻射接收器(33)， 所述發(fā)生器的安裝使得其發(fā)射的激光束經過兩個濾鏡，所述接收器安裝為在所述束經過兩個所述濾鏡之后接收所述束，其特征在于，一反射系統(tǒng)(35)安裝在這樣的濾鏡(31)的附近，以將已經穿過所述濾鏡的所述束反射并使所述束平行于其自身地朝向所述接收器返回，所述反射系統(tǒng)包括45°截錐鏡(35)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述兩個濾鏡09，31)安裝在所述軸 (25)上而處于其兩端中各端的附近。
3.根據(jù)任一前述權利要求所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)生器(XT)和所述接收器 (33)布置為垂直于所述軸05)的旋轉軸線(X)而相互面對并處于所述軸的兩側上，該布置方式使得所述發(fā)生器(XT)和所述接收器(3 的光學軸線成一直線；由所述軸承載的另一 45°截錐鏡被置于所述發(fā)射器(XT)與所述接收器(3 之間。
4.根據(jù)任一前述權利要求所述的裝置，其特征在于，所述濾鏡09)中的一個包括一環(huán)，在所述環(huán)中，偏振區(qū)域(51)和非偏振區(qū)域(5 交替以獲得分別表示測量值和基準值的周期性連續(xù)的偏振。
5.根據(jù)任一前述權利要求所述的裝置，其特征在于，所述軸05)是中空的，所述軸容納所述濾鏡09，31)。
6.根據(jù)權利要求1和5所述的裝置，其特征在于，所述軸容納所述反射系統(tǒng)(35)。
7.根據(jù)權利要求3和5所述的裝置，其特征在于，所述軸容納所述另一截錐鏡03)。
8.根據(jù)任一前述權利要求所述的裝置，其特征在于，其與飛機渦輪噴氣發(fā)動機中的風扇軸05)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用激光束和偏振濾鏡測量旋轉軸的扭曲。測量裝置包括激光束發(fā)生器(27)，兩個緊固到所述軸(25)并相互分開的偏振濾鏡(29，31)，和在激光束經過兩個濾鏡之后接收激光束的激光輻射接收器(33)。
文檔編號G01B11/16GK102272567SQ201080004260
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者弗朗索瓦·加萊特, 斯特凡·羅思林 申請人:斯奈克瑪