用于檢查渦輪機的成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于檢查渦輪機的成像系統(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)并在所述渦輪機殼體外側(cè)延伸至攝像機，所述攝像機布置為遠離所述開口。
【專利說明】用于檢查渦輪機的成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型公開的主題涉及一種用于檢查渦輪機的成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的渦輪機(例如，燃氣渦輪機)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被稱作戽斗，因為它們基本上執(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動并且該運動通過渦輪葉片環(huán)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。對于渦輪發(fā)電機，渦輪葉片環(huán)的輸出連接到使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置用以產(chǎn)生電力。對于渦輪發(fā)動機，渦輪葉片環(huán)連接到諸如船只的螺旋槳的馬達驅(qū)動裝置，以便使螺旋槳轉(zhuǎn)動。
[0003]燃氣渦輪機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)受最嚴重的磨損。渦輪葉片上經(jīng)受嚴重磨損的另一區(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處惡化，其可能與其渦輪葉片環(huán)脫離并導(dǎo)致燃氣渦輪機的災(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，包括紅外(IR)攝像機，被用于穿過渦輪機殼體中的開口(例如，端口或管道鏡孔)檢查渦輪機，包括渦輪葉片。紅外攝像機也被用于確定溫度。在一些裝置中，對準渦輪葉片的高溫光學(xué)元件和光纖從渦輪機的渦輪機殼體內(nèi)側(cè)的熱氣路徑延伸至渦輪機殼體外側(cè)上的、安裝有攝像機的開口。該攝像機被安裝到凸緣。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氣渦輪機內(nèi)多個位置的管道及管路遮擋，攝像機不能被安裝到那些被遮擋的開口上或其附近，因為那里沒有足夠的用于該攝像機的空間。對于需要更大空間來安裝的多波長攝像機來說這尤其如此。此外，使用需要承受熱氣的高溫的高溫光纖束導(dǎo)致嚴重的信號損失。此外，在開口上安裝或維修攝像機需要相當長時間地關(guān)閉渦輪機。
[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的主題的范圍。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型公開了一種用于通過渦輪機殼體中的開口檢查渦輪機的成像系統(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)并在渦輪機殼體外側(cè)延伸至攝像機，上述攝像機布置為遠離上述開口。
[0007]由于所述攝像機可被定位為遠離上述開口，在上述成像系統(tǒng)的一些公開的實施例的實踐中可以實現(xiàn)這樣的優(yōu)點，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。攝像機的遠距離定位也使得能夠使用較大的攝像機，包括多波長紅外攝像機。通過遠程定位攝像機，上述成像系統(tǒng)可使用渦輪機中的多個開口，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，從而減少或消除所需的渦輪機的停工時間。一些公開的實施例的另一優(yōu)點在于，能夠使用具有相對較小損失的低溫光纖束，因為上述光纖定位于渦輪殼體外側(cè)且遠離熱氣路徑。
[0008]在一個實施例中，公開了一種用于通過渦輪機殼體中的開口檢查渦輪機的成像系統(tǒng)。上述成像系統(tǒng)包括用于安裝在渦輪機殼體中的開口中的配件，上述配件具有面向渦輪機殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向渦輪機殼體外側(cè)的第二側(cè)；遠離所述開口布置在渦輪機殼體的外側(cè)的攝像機；安裝到上述配件的第一側(cè)并在渦輪機殼體內(nèi)側(cè)延伸的透鏡組件；以及安裝到上述配件的第二側(cè)并在上述渦輪機殼體外側(cè)延伸至上述攝像機的光纖束。
[0009]在另一個實施例中，上述成像系統(tǒng)包括用于安裝在渦輪機殼體中的開口中的配件，上述配件具有面向渦輪機殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向渦輪機殼體外側(cè)的第二側(cè)；遠離所述開口設(shè)置在渦輪機殼體外側(cè)的紅外攝像機；安裝到上述配件的第一側(cè)并在渦輪機殼體內(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)并在渦輪機殼體外側(cè)延伸至上述攝像機的柔性光纖束。
[0010]本實用新型的簡要說明僅是為了提供根據(jù)一個或多個示意性實施例在本說明書中公開的主題的簡要概述，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用新型的范圍，本實用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。該簡要說明被提供為用來以簡化的方式介紹說明性的概念選擇，在下文的詳細說明中將進一步說明這些概念。該簡要說明并非意在確定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也并非意在用于幫助確定要求保護的主題的范圍。要求保護的主題不限于解決【背景技術(shù)】中提到的任何或全部缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了以能夠理解本實用新型的特征的方式，本實用新型的詳細描述可以參照特定實施例給出，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應(yīng)當注意，附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此，其不能被認為限制其范圍，因為本實用新型的范圍包括其它等效的實施例。附圖不一定是按比例繪制的，通常將重點放在說明本實用新型的某些實施例的特征。在附圖中，相似的附圖標記用于在各個視圖中指示相似的零件。因此，為了進一步理解本實用新型，可參照下文的詳細說明并結(jié)合附圖閱讀，其中:
[0012]圖1是燃氣渦輪機的一部分的示例性的局部透視圖。
【具體實施方式】
[0013]圖1是包含在外殼24中的燃氣渦輪機2的一部分的示例性的局部透視圖。燃氣渦輪機2具有內(nèi)渦輪機殼體20，該內(nèi)渦輪機殼體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到或超過800°C。外渦輪機殼體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)當理解，燃氣渦輪機2可具有單個殼體而不是內(nèi)渦輪機殼體20和外渦輪機殼體22。示出的為在燃氣渦輪機2的熱氣路徑25中的渦輪葉片環(huán)10上安裝有單個渦輪葉片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殼體22中的開口 23中的配件110。該配件110附接至外渦輪機殼體22中的開口23。該配件110具有面向外潤輪機殼體22內(nèi)側(cè)的第一側(cè)111和面向外潤輪機殼體22外側(cè)的第二側(cè)112。在一種實施例中，配件110具有螺紋接套(nipple)，其形成了相對于外渦輪機殼體22的壓力密封。在另一種實施例中，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，其溫度可達到500°C。
[0015]攝像機120遠離開口 23布置在外渦輪機殼體22外側(cè)。在一個實施例中，攝像機120是安裝在殼體124中的紅外(IR)攝像機。光纖束140安裝到配件110的第二側(cè)112并在外渦輪機殼體22外側(cè)延伸至攝像機120。光纖束140可通過配件1101(例如，螺紋配件)連接到攝像機120或外殼124。
[0016]透鏡組件130安裝到配件110的第一側(cè)111，并在外渦輪機殼體22內(nèi)側(cè)延伸用以檢查渦輪葉片12。在一個實施例中，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排出空氣獲得，并且較高的壓力將會緩解從熱氣路徑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120能夠遠離開口 23定位在外渦輪機殼體22外側(cè)。光透射過透鏡組件130到達該光纖束140并被傳遞至攝像機130，在攝像機130處捕捉渦輪葉片12的圖像。捕捉到的渦輪機葉片12的圖像可通過信號線122被發(fā)送至控制攝像機120的遠程計算機。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將由遠離被遮擋的開口安裝的攝像機120檢查。由于光纖束140定位于外渦輪機殼體22外側(cè)并且不會經(jīng)受熱氣體，可使用具有相對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]在一個實施例中，攝像機120定位于外渦輪機殼體22上，而在另一個實施例中，攝像機120定位于燃氣渦輪機2的外殼24內(nèi)部或外部上。攝像機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120的遠距離定位也使得能夠使用包括多波長紅外攝像機的較大的攝像機。通過遠距離地定位攝像機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的停工時間。
[0019]本說明書描述使用了示例來公開包括最佳模式的本實用新型，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員都能夠?qū)嵤┍緦嵱眯滦?，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殼體中的開口檢查渦輪機的成像系統(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殼體中的所述開口中，所述配件具有面向所述渦輪機殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向所述渦輪機殼體外側(cè)的第二側(cè)； 攝像機，所述攝像機遠離所述開口設(shè)置在所述渦輪機殼體的外側(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)并在所述渦輪機殼體外側(cè)延伸至所述攝像機。
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，所述攝像機是紅外攝像機。
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。
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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機安裝到所述渦輪機的外殼上。
9.一種用于通過渦輪機殼體中的開口檢查渦輪機的成像系統(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殼體中的所述開口中，所述配件具有面向所述渦輪機殼體內(nèi)側(cè)的第一側(cè)和面向所述渦輪機殼體外側(cè)的第二側(cè)； 紅外攝像機，所述紅外攝像機遠離所述開口設(shè)置在所述渦輪機殼體外側(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)并在所述渦輪機殼體外側(cè)延伸至所述攝像機。
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。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機安裝到所述渦輪機的外殼上。
【文檔編號】G01J5/06GK203772419SQ201320851208
【公開日】2014年8月13日 申請日期: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 申請人:通用電氣公司