用于檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括安裝于所述開口中的配件。透鏡組件安裝到所述配件的第一側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸。光纖束安裝到所述配件的第二側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至攝像機(jī)，所述攝像機(jī)布置為遠(yuǎn)離所述開口。
【專利說明】用于檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開的主題涉及一種用于檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的渦輪機(jī)(例如，燃?xì)鉁u輪機(jī))具有一組或多組同軸且順次安裝的渦輪葉片，每一組渦輪葉片均設(shè)置于其自身的渦輪葉片環(huán)上。渦輪葉片是彎曲的并且有時(shí)被稱作戽斗，因?yàn)樗鼈兓旧蠄?zhí)行與水車中的戽斗相同的功能。熱的、高速的燃燒氣體沖擊渦輪葉片，該渦輪葉片成形為用以捕獲這些氣體。沖擊氣體使渦輪葉片運(yùn)動(dòng)并且該運(yùn)動(dòng)通過渦輪葉片環(huán)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于渦輪發(fā)電機(jī)，渦輪葉片環(huán)的輸出連接到使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置用以產(chǎn)生電力。對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪葉片環(huán)連接到諸如船只的螺旋槳的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，以便使螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0003]燃?xì)鉁u輪機(jī)中的渦輪葉片不僅要經(jīng)受高溫，而且還要經(jīng)受燃燒氣體的侵襲。渦輪葉片的前緣遭遇到最熱的氣體，因此可能要經(jīng)受最嚴(yán)重的磨損。渦輪葉片上經(jīng)受嚴(yán)重磨損的另一區(qū)域是渦輪葉片附接到渦輪葉片環(huán)表面的區(qū)域。如果渦輪葉片在該附接點(diǎn)處惡化，其可能與其渦輪葉片環(huán)脫離并導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪機(jī)的災(zāi)難性故障。由于上述那些及其它原因，周期性地檢查渦輪葉片以及它們的前緣，以確定是否需要在操作過程中、渦輪葉片失效之前更換渦輪葉片是重要的。
[0004]攝像機(jī)，包括紅外(IR)攝像機(jī)，被用于穿過渦輪機(jī)殼體中的開口(例如，端口或管道鏡孔)檢查渦輪機(jī)，包括渦輪葉片。紅外攝像機(jī)也被用于確定溫度。在一些裝置中，對(duì)準(zhǔn)渦輪葉片的高溫光學(xué)元件和光纖從渦輪機(jī)的渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的熱氣路徑延伸至渦輪機(jī)殼體外側(cè)上的、安裝有攝像機(jī)的開口。該攝像機(jī)被安裝到凸緣。由于該開口經(jīng)常被結(jié)構(gòu)支撐件及許多用以將燃燒空氣、燃料及冷卻劑輸送至燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)多個(gè)位置的管道及管路遮擋，攝像機(jī)不能被安裝到那些被遮擋的開口上或其附近，因?yàn)槟抢餂]有足夠的用于該攝像機(jī)的空間。對(duì)于需要更大空間來安裝的多波長(zhǎng)攝像機(jī)來說這尤其如此。此外，使用需要承受熱氣的高溫的高溫光纖束導(dǎo)致嚴(yán)重的信號(hào)損失。此外，在開口上安裝或維修攝像機(jī)需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間地關(guān)閉渦輪機(jī)。
[0005]上述論述僅被提供為總體背景信息，而并非意在用于輔助確定要求保護(hù)的主題的范圍。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型公開了一種用于通過渦輪機(jī)殼體中的開口檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)。上述系統(tǒng)包括安裝于上述開口中的配件。透鏡組件安裝到上述配件的第一側(cè)并在渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸。光纖束安裝到上述配件的第二側(cè)并在渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至攝像機(jī)，上述攝像機(jī)布置為遠(yuǎn)離上述開口。
[0007]由于所述攝像機(jī)可被定位為遠(yuǎn)離上述開口，在上述成像系統(tǒng)的一些公開的實(shí)施例的實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，即使上述開口被結(jié)構(gòu)支撐件、管路或管道遮擋，上述開口仍然能夠被用于檢查渦輪葉片。攝像機(jī)的遠(yuǎn)距離定位也使得能夠使用較大的攝像機(jī)，包括多波長(zhǎng)紅外攝像機(jī)。通過遠(yuǎn)程定位攝像機(jī)，上述成像系統(tǒng)可使用渦輪機(jī)中的多個(gè)開口，包括端口及管道鏡孔，從而使得能夠更大程度地接近以觀察渦輪葉片。在許多情況下，上述開口不必被修改。上述成像系統(tǒng)也允許更快地安裝及維修攝像機(jī)，從而減少或消除所需的渦輪機(jī)的停工時(shí)間。一些公開的實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于，能夠使用具有相對(duì)較小損失的低溫光纖束，因?yàn)樯鲜龉饫w定位于渦輪殼體外側(cè)且遠(yuǎn)離熱氣路徑。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于通過渦輪機(jī)殼體中的開口檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)。上述成像系統(tǒng)包括用于安裝在渦輪機(jī)殼體中的開口中的配件，上述配件具有面向渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向渦輪機(jī)殼體外側(cè)的第二側(cè)；遠(yuǎn)離所述開口布置在渦輪機(jī)殼體的外側(cè)的攝像機(jī)；安裝到上述配件的第一側(cè)并在渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸的透鏡組件；以及安裝到上述配件的第二側(cè)并在上述渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至上述攝像機(jī)的光纖束。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，上述成像系統(tǒng)包括用于安裝在渦輪機(jī)殼體中的開口中的配件，上述配件具有面向渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向渦輪機(jī)殼體外側(cè)的第二側(cè)；遠(yuǎn)離所述開口設(shè)置在渦輪機(jī)殼體外側(cè)的紅外攝像機(jī)；安裝到上述配件的第一側(cè)并在渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸的透鏡組件，上述透鏡組件包括包圍透鏡的剛性管和在透鏡之間的墊片；以及，安裝到上述配件的第二側(cè)并在渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至上述攝像機(jī)的柔性光纖束。
[0010]本實(shí)用新型的簡(jiǎn)要說明僅是為了提供根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示意性實(shí)施例在本說明書中公開的主題的簡(jiǎn)要概述，并非用作為解釋權(quán)利要求的指南，或是用來限定或限制本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。該簡(jiǎn)要說明被提供為用來以簡(jiǎn)化的方式介紹說明性的概念選擇，在下文的詳細(xì)說明中將進(jìn)一步說明這些概念。該簡(jiǎn)要說明并非意在確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也并非意在用于幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。要求保護(hù)的主題不限于解決【背景技術(shù)】中提到的任何或全部缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了以能夠理解本實(shí)用新型的特征的方式，本實(shí)用新型的詳細(xì)描述可以參照特定實(shí)施例給出，其中一些實(shí)施例在附圖中示出。然而，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此，其不能被認(rèn)為限制其范圍，因?yàn)楸緦?shí)用新型的范圍包括其它等效的實(shí)施例。附圖不一定是按比例繪制的，通常將重點(diǎn)放在說明本實(shí)用新型的某些實(shí)施例的特征。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記用于在各個(gè)視圖中指示相似的零件。因此，為了進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，可參照下文的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖閱讀，其中:
[0012]圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)的一部分的示例性的局部透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1是包含在外殼24中的燃?xì)鉁u輪機(jī)2的一部分的示例性的局部透視圖。燃?xì)鉁u輪機(jī)2具有內(nèi)渦輪機(jī)殼體20，該內(nèi)渦輪機(jī)殼體20是渦輪葉片環(huán)10的一部分并包含最熱的氣體，該最熱氣體的溫度可達(dá)到或超過800°C。外渦輪機(jī)殼體22包圍渦輪葉片環(huán)10，并且可經(jīng)受在300-500°C范圍內(nèi)的溫度。外渦輪機(jī)殼體22具有用于接近并觀察渦輪葉片環(huán)10的開口 23 (例如，端口或管道鏡孔)。應(yīng)當(dāng)理解，燃?xì)鉁u輪機(jī)2可具有單個(gè)殼體而不是內(nèi)渦輪機(jī)殼體20和外渦輪機(jī)殼體22。示出的為在燃?xì)鉁u輪機(jī)2的熱氣路徑25中的渦輪葉片環(huán)10上安裝有單個(gè)渦輪葉片12。渦輪葉片的表面具有缺陷14，其表示可能由熱氣導(dǎo)致的對(duì)渦輪葉片12的損傷。渦輪葉片12的更容易經(jīng)受磨損和損傷的其它部分是渦輪葉片12的前緣15及渦輪葉片12的前緣15與渦輪葉片環(huán)10相交的安裝區(qū)域16。
[0014]為了檢查渦輪葉片12，安裝有成像系統(tǒng)100。該成像系統(tǒng)100包括用于安裝在外渦輪機(jī)殼體22中的開口 23中的配件110。該配件110附接至外渦輪機(jī)殼體22中的開口23。該配件110具有面向外潤(rùn)輪機(jī)殼體22內(nèi)側(cè)的第一側(cè)111和面向外潤(rùn)輪機(jī)殼體22外側(cè)的第二側(cè)112。在一種實(shí)施例中，配件110具有螺紋接套(nipple)，其形成了相對(duì)于外渦輪機(jī)殼體22的壓力密封。在另一種實(shí)施例中，配件110可以是螺紋配件。配件110可包括寶石窗口凸緣。如果必要，配件110可襯有以用于(lined for)凈化空氣或與環(huán)境隔離，其溫度可達(dá)到500°C。
[0015]攝像機(jī)120遠(yuǎn)離開口 23布置在外渦輪機(jī)殼體22外側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)120是安裝在殼體124中的紅外(IR)攝像機(jī)。光纖束140安裝到配件110的第二側(cè)112并在外渦輪機(jī)殼體22外側(cè)延伸至攝像機(jī)120。光纖束140可通過配件1101(例如，螺紋配件)連接到攝像機(jī)120或外殼124。
[0016]透鏡組件130安裝到配件110的第一側(cè)111，并在外渦輪機(jī)殼體22內(nèi)側(cè)延伸用以檢查渦輪葉片12。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡組件130包括包圍高溫玻璃透鏡134的剛性管132和位于透鏡134之間的墊片133。透鏡組件130的剛性管132也可被另一管(未示出)包圍用以提供，如果需要的話，用于冷卻空氣的通道。冷卻空氣可以從壓縮機(jī)排出空氣獲得，并且較高的壓力將會(huì)緩解從熱氣路徑25中的吸入。
[0017]在圖1中可以看到，光纖束140的使用使得攝像機(jī)120能夠遠(yuǎn)離開口 23定位在外渦輪機(jī)殼體22外側(cè)。光透射過透鏡組件130到達(dá)該光纖束140并被傳遞至攝像機(jī)130，在攝像機(jī)130處捕捉渦輪葉片12的圖像。捕捉到的渦輪機(jī)葉片12的圖像可通過信號(hào)線122被發(fā)送至控制攝像機(jī)120的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。這種布置使得可能被結(jié)構(gòu)支撐件、管路和管道遮擋的開口 23能夠被用于接近并觀察渦輪葉片12，該渦輪葉片12將由遠(yuǎn)離被遮擋的開口安裝的攝像機(jī)120檢查。由于光纖束140定位于外渦輪機(jī)殼體22外側(cè)并且不會(huì)經(jīng)受熱氣體，可使用具有相對(duì)較低損失的低溫光纖束140。該光纖束140也可以是柔性的以便于安裝。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)120定位于外渦輪機(jī)殼體22上，而在另一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)120定位于燃?xì)鉁u輪機(jī)2的外殼24內(nèi)部或外部上。攝像機(jī)120也可被安裝到檢查井蓋上，在該處具有更多可用空間。攝像機(jī)120的遠(yuǎn)距離定位也使得能夠使用包括多波長(zhǎng)紅外攝像機(jī)的較大的攝像機(jī)。通過遠(yuǎn)距離地定位攝像機(jī)120，允許更快速地安裝和維修成像系統(tǒng)100，從而減少或消除了所需的渦輪機(jī)的停工時(shí)間。
[0019]本說明書描述使用了示例來公開包括最佳模式的本實(shí)用新型，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員都能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型，包括制作并使用任何裝置或系統(tǒng)并支撐任何所包含的方法。本實(shí)用新型的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其它示例。如果所述這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或是，如果所述這些其它示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)元件，那么它們被確定為落在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過渦輪機(jī)殼體中的開口檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括: 配件，所述配件用于安裝在所述渦輪機(jī)殼體中的所述開口中，所述配件具有面向所述渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)的第二側(cè)； 攝像機(jī)，所述攝像機(jī)遠(yuǎn)離所述開口設(shè)置在所述渦輪機(jī)殼體的外側(cè)； 透鏡組件，所述透鏡組件安裝到所述配件的所述第一側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸；以及 光纖束，所述光纖束安裝到所述配件的所述第二側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至所述攝像機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述配件是螺紋配件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述配件在所述渦輪機(jī)殼體上提供壓力密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)是紅外攝像機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件包括包圍透鏡的剛性管和所述透鏡之間的墊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖束通過螺紋配件連接到所述攝像機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖束通過配件連接到所述攝像機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)安裝到所述渦輪機(jī)的外殼上。
9.一種用于通過渦輪機(jī)殼體中的開口檢查渦輪機(jī)的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括: 配件，所述配件用于安裝在所述渦輪機(jī)殼體中的所述開口中，所述配件具有面向所述渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)的第二側(cè)； 紅外攝像機(jī)，所述紅外攝像機(jī)遠(yuǎn)離所述開口設(shè)置在所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)； 透鏡組件，所述透鏡組件安裝到所述配件的所述第一側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體內(nèi)側(cè)延伸，所述透鏡組件包括包圍透鏡的剛性管和所述透鏡之間的墊片；以及 柔性光纖束，所述柔性光纖束安裝到所述配件的所述第二側(cè)并在所述渦輪機(jī)殼體外側(cè)延伸至所述攝像機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述配件是螺紋配件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述配件在所述渦輪機(jī)殼體上提供壓力密封。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖束通過螺紋配件連接到所述攝像機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)安裝到所述渦輪機(jī)的外殼上。
【文檔編號(hào)】G01J5/06GK203772419SQ201320851208
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】L.S.吉亞梅塔 申請(qǐng)人:通用電氣公司