CH706959A2 - Radraumströmungsvisualisierung mit druck- oder temperaturempfindlicher Farbe. - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Messen von lokalen Temperaturabweichungen an einer Schnittstelle zwischen heissen Verbrennungsgasen in einem Heissgaspfad einer Turbine und einer kühleren Spülluft in einem Turbinenrotorradraum beinhaltet den Schritt einer Aufbringung einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe (64, 66, 68) auf eine drehbare Turbinenkomponente dort, wo das heisse Verbrennungsgas mit der Spülluft in Wechselwirkung tritt; den Schritt einer Anordnung einer Beleuchtungsvorrichtung (70, 72, 74) und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung (76, 78, 80) auf einer stationären Komponente, die unmittelbar an der druckempfindlichen Farbe angeordnet ist; und während des Betriebs der Turbine den Schritt der bildlichen Aufnahme von Farbänderungen in der druckempfindlichen Farbe, die durch lokale Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks verursacht werden, welcher sich mit der Temperatur verändert.
Description
Hintergrund zu der Erfindung
[0001] Diese Erfindung betrifft allgemein die Gasturbinentechnologie und die Untersuchung von Fluiddynamik innerhalb von Radräumen und Rotorhohlräumen der Gasturbine.
[0002] In Gasturbinen wurden bereits Versuche unternommen, ein mehrdimensionales Verständnis der Fluiddynamik innerhalb Turbinenradräumen und Rotorhohlräumen zu erzielen, diese waren aber zum Teil aufgrund der Anforderungen des herkömmlichen optischen Zugangs mittels Laserdiagnoseverfahren, wie etwa PIV, und der Oberflächenströmungsvisualisierung, wie z.B. mittels Ölströmung, nicht erfolgreich.
[0003] Druckempfindliche Farben wurden als Diagnosewerkzeug in Windkanaluntersuchungen verwendet (siehe U.S. Patent Nr. 7,290,444 und 5,186,046), um Wärmeübertragungseigenschaften eines dreidimensionalen Schaufelblattmodells (siehe U.S. Patent Nr. 8,104,953) usw. zu ermitteln. Steuerelemente eines mit druckempfindlichen Farben arbeitenden Systems mit Beleuchtungs- und Detektionsvorrichtungen sind in dem U.S. Patenten Nr. 6,474,173 und dem U.S. Patent Nr. 5,612,492 dargestellt.
[0004] Es besteht weiter ein Bedarf nach einer Anordnung, die eine dreidimensionale Strömungsanalyse in beengten schwer zugänglichen Bereichen einer Turbine, wie z.B. den Rotorradraumhohlräumen und dem schmalen Bereich ermöglicht, wo die Rotorhohlräume eine Schnittstelle zu dem Heissgasströmungspfad bilden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0005] Gemäss einer exemplarischen, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsform, weist ein Verfahren zum Messen von lokalen Temperaturabweichungen an einer Schnittstelle zwischen heissen Verbrennungsgasen in einem Heissgaspfad einer Turbine und einer kühleren Spülluft in einem Turbinenrotorradraum den Schritt einer Aufbringung einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine drehbare Turbinenkomponente auf, an welcher das heisse Verbrennungsgas mit der Spülluft in Wechselwirkung tritt; den Schritt einer Anordnung einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente, die unmittelbar an der druckempfindlichen Farbe angeordnet ist; und während des Betriebs der Turbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druckempfindlichen Farbe, die durch lokale Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks verursacht werden, welcher sich mit der Temperatur verändert.
[0006] Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen lokaler Temperaturabweichungen an einer Schnittstelle zwischen heissen Verbrennungsgasen im Heissgaspfad einer Turbine und von kühlerer Spülluft in einem Turbinenrotorradraum, mit den Schritten:
a. Aufbringen einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine drehbare Turbinenkomponente dort, wo heisses Verbrennungsgas mit der Spülluft in Wechselwirkung tritt;
b. Anordnen wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente, die unmittelbar an der druckempfindlichen Farbe angeordnet ist; und
c. während des Betriebs der Turbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druck- oder temperaturempfindlichen Farbe, die durch lokale Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks verursacht werden, welcher sich mit der Temperatur verändert.
[0007] Die drehbare Turbinenkomponente kann einen Turbinenrotor umfassen, der mehrere Laufschaufeln befestigt.
[0008] Die druck- oder temperaturempfindliche Farbe kann über, zwischen und unter einem Paar von Dichtungen aufgebracht werden, die sich axial von einer stromaufwärts liegenden Seite von wenigstens einer von mehreren Schaufeln aus erstrecken.
[0009] Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine LED aufweisen.
[0010] Die Bilddetektionsvorrichtung kann eine Hochgeschwindigkeitskamera aufweisen.
[0011] Die druck- und temperaturempfindliche Farbe kann in radial beabstandeten Stellen an wenigstens einer von den mehreren in Umfangsrichtung um den Rotor herum beabstandeten Schaufeln aufgebracht werden.
[0012] Die druck- und temperaturempfindliche Farbe kann im Wesentlichen in einer zusammenhängenden Ringform auf dem Rotor und den mehreren Schaufeln aufgebracht werden.
[0013] Die Dichtungsstege können sich axial aus der stationären Komponente erstrecken und wenigstens teilweise mit dem Paar von Dichtungen dergestalt verschachtelt sein, dass die Schnittstelle einen gewundenen Strömungspfad zwischen dem Heissgaspfad und dem Radraum aufweist.
[0014] Bei der Anwendung eines der vorstehend erwähnten Verfahren kann ein Paar radial beabstandeter Engelsflügeldichtungen axial von jeder von den mehreren Schaufeln vorstehen, und wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe auf den Rotor und wenigstens eine von den mehreren Schaufeln radial ausserhalb von einer radial äusseren von den Engelsflügeldichtungen; radial zwischen dem Paar radial beabstandeter Engelsflügel; und radial innerhalb von einer radial inneren von den Engelsflügeldichtungen aufgebracht werden kann.
[0015] Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen von Temperaturabweichungen in einem gewundenen radial ausgerichteten Pfad zwischen einem Heissgasströmungspfad von Verbrennungsgasen und einem SpülluftStrömungspfad in einem Turbinenrotorradraum, wobei der radial ausgerichtete Pfad stromaufwärts und stromabwärts liegende Seiten in Bezug auf die Strömung von Verbrennungsgasen entlang dem Heissgaspfad besitzt und das Verfahren die Schritte aufweist:
a. Aufbringen einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine rotierende Komponente auf der stromabwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades;
b. Anordnen wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente auf der stromaufwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades; und
c. während des Betriebs der Gasturbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druck- oder temperaturempfindlichen Farbe; und
d. Entwickeln einer Strömungsdarstellung auf der Basis der Farbe in dem radial ausgerichteten Spalt.
[0016] Die rotierende Turbinenkomponente kann einen mehrere Schaufeln befestigenden Turbinenrotor aufweisen.
[0017] Die druck- oder temperaturempfindliche Farbe kann über, zwischen und unter einem Paar von Dichtungen aufgebracht werden, die sich axial von einer stromaufwärts liegenden Seite von wenigstens einer von den Schaufeln aus erstrecken.
[0018] Die wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung kann eine LED aufweisen.
[0019] Die wenigstens eine Bilddetektionsvorrichtung kann eine Hochgeschwindigkeitskamera aufweisen.
[0020] Die druck- und temperaturempfindliche Farbe kann in radial und in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen an wenigstens zwei von den mehreren um den Rotor herum beabstandeten Schaufeln aufgebracht werden.
[0021] Die druck- und temperaturempfindliche Farbe kann im Wesentlichen in einer zusammenhängenden Ringform auf dem Rotor und den mehreren Schaufeln aufgebracht werden.
[0022] Die Dichtungsstege können sich axial aus der stationären Komponente erstrecken und wenigstens teilweise mit dem Paar von Dichtungen verschachtelt sein.
[0023] Das Paar radial beabstandeter Engelsflügeldichtungen kann axial von jeder von den mehreren Schaufeln vorstehen, und wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe auf wenigstens eine von den mehreren Schaufeln radial ausserhalb von einer radial äusseren von den Engelsflügeldichtungen; radial zwischen dem Paar radial beabstandeter Engelsflügel; und radial innerhalb von einer radial inneren von den Engelsflügeldichtungen aufgebracht werden kann.
[0024] Das Impfgas kann dem Spülgas hinzugefügt werden, um die Bildaufzeichnung der Farbänderungen zu verbessern. Das Impfgas kann CO2sein oder enthalten.
[0025] In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Messen von Temperaturabweichungen in einem gewundenen radial ausgerichteten Pfad zwischen einem Heissgasströmungspfad von Verbrennungsgasen und einem SpülluftStrömungspfad in einem Turbinenrotorradraum bereitgestellt, wobei der radial ausgerichtete Pfad stromaufwärts und stromabwärts liegende Seiten in Bezug auf die Strömung von Verbrennungsgasen entlang dem Heissgaspfad besitzt und das Verfahren die Schritte aufweist: Aufbringen einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine rotierende Komponente auf der stromabwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades; Anordnen wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente auf der stromaufwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades; und während des Betriebs der Gasturbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druck- oder temperaturempfindlichen Farbe; und Entwickeln einer temperaturbasierenden Strömungsdarstellung in dem radial ausgerichteten Spalt.
[0026] Die Erfindung wird nun detaillierter in Verbindung mit den nachstehend angegebenen Zeichnungen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0027]
<tb>Fig. 1<SEP>ist eine vereinfachte Teilseitenaufrissansicht eines Turbinenrotorradraums und Heissgaspfades in einer Gasturbine;
<tb>Fig. 2<SEP>ist eine schematische Seitenaufrissansicht eines Turbinenrotors und eines Turbinenleitapparates, welche das Zusammenströmen der Radraumspülluft und heisser Verbrennungsgase an den Engelsflügeldichtungen des Turbinenrotors veranschaulicht; und
<tb>Fig. 3<SEP>ist eine schematische Teilvorderseitenaufrissansicht der in Fig. 2 dargestellten Anordnung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0028] Fig. 1 veranschaulicht einen Abschnitt eines typischen stationären Leitapparates und einer rotierenden Schaufel in einer Stufe einer insgesamt mit 10 bezeichneten Gasturbine. Ein Rotor 11 ist mit in axialem Abstand angeordneten Rotorrädern 12, 13 und Abstandshaltern 14 versehen, die aneinander über mehrere in Umfangsrichtung beabstandete sich axial erstreckende Bolzen 16 befestigt sind. In dem dargestellten Beispiel enthalten der Leitapparat 18 der ersten Stufe und der Leitapparat 20 der zweiten Stufe jeweils mehrere in Umfangsrichtung beabstandete stationäre Statorblätter in umgebender Beziehung zu dem Rotor. Zwischen den Leitapparaten, und mit dem Rotor und den Rotorrädern 12, 13 rotierend, sind Rotorlaufschaufeln oder Schaufeln 22 bzw. 24 einer ersten bzw. zweiten Stufe auf den Rädern in herkömmlicher Weise befestigt.
[0029] Jede Schaufel (z.B. die Schaufel 22 von Fig. 1 ) enthält ein Schaufelblatt 26 mit einer Vorderkante 28 und einer Hinterkante 30, die radial ausserhalb eines Schaftes 32 gelagert ist, der eine Plattform 34 und eine Schafttasche 36 mit integrierten Abdeckplatten enthält. Ein Schwalbenschwanzabschnitt 38 der Schaufel (radial innerhalb des Schaftes, aber nicht im Detail dargestellt) ist zur Verbindung mit einem im Wesentlichen entsprechenden Schwalbenschwanzschlitz, der in dem Rotorrad 12 ausgebildet ist, angepasst. Die Schaufel 22 ist typischerweise in einem Stück gegossen und enthält axial vorstehende innere und äussere Engelsflügeldichtungen 44 bzw. 46, die mit Dichtungsstegen 48, 50 zusammenwirken, die auf der benachbarten Leitapparattrennwand 40 ausgebildet sind, um die Einsaugung heisser Verbrennungsgase zu begrenzen, die durch den insgesamt durch den Pfeil 52 bezeichneten Heissgas-pfad in Radraumhohlräume strömen, die radial zwischen den Schaufeln und den bei 54 dargestellten Rotor strömen. Indem die Engelsflügeldichtungen 44, 46 und die Leitapparatstege 48, 50 wenigstens teilweise verschachtelt werden, wird ein gewundener oder serpentinenartiger radialer Spalt 55 ausgebildet, der das Eindringen von heissem Verbrennungsgas in den Radraum behindert. Somit wird der Spalt 55 durch eine stromaufwärts liegende Oberfläche des Rades oder der Schaufel und eine benachbarte stromabwärts liegende Oberfläche der Leitapparattrennwand gebildet. Es dürfte sich verstehen, dass das Einsaugen von heissen Verbrennungsgasen auch durch kühlere Spülluft behindert wird, die durch den Radraum strömt, wovon ein Teil versucht, über den Pfad 55 auszutreten. Ein Verständnis der Strömungsdynamik an dieser Schnittstelle ist von grossem Interesse und ist der interessierende Bereich in Bezug auf diese Offenlegung.
[0030] Gemäss Bezugnahme sowohl auf Fig. 1 als auch 2 bildet der Bereich zwischen der Kante der Schaufelplattform 34 und der äusseren Engelsflügeldichtung 46 einen so genannten «Grabenhohlraum» 58, an dem aus dem Radraum austretende sich kühlere Spülluft, direkt mit den heissen Verbrennungsgasen überschneidet. Der Bereich zwischen den inneren und äusseren Engelsflügeldichtungen 44, 46 erzeugt einen sogenannten «Puffer-Bereich oder Zone 60 zwischen den unterschiedlichen Temperaturbereichen. Generell kann durch Aufrechterhaltung kühlerer Temperaturen in dem Grabenhohlraum 58 die Betriebslebensdauer der Engelsflügeldichtungen 44, 46 und damit der Schaufel selbst verlängert werden.
[0031] Fig. 2 und 3 veranschaulichen eine exemplarische, aber nicht einschränkende Anordnung, die ein Verfahren für die Anwendung von PSP (druckempfindliche Farbe) veranschaulicht, um effektiv Information bezüglich lokaler Temperaturabweichungen innerhalb des gesamten radialen Spaltes 55 zu gewinnen. Insbesondere wird die PSP auf das Rotorrad und/oder die Schaufelschaftabschnitte in radial ausgerichteten Bereichen zwischen der Schaufelplattform 34 und der äusseren Engelsflügeldichtung 44, zwischen den inneren und äusseren Engelsflügeldichtungen 46 bzw. 44 und radial innerhalb von der inneren Engelsflügeldichtung 46 aufgebracht. Die PSP kann in gebogenen oder rechteckigen Feldern oder Mustern oder bei 64, 66 und 68 dargestellten Feldern aufgebracht werden. Man beachte, dass die PSP-Muster 64 und 66 direkt in dem von den Engelsflügeldichtungen und gegenüberliegenden Stegen 48, 50 gebildeten Serpentinenpfad liegen.
[0032] Gegenüber den entsprechenden PSP-Mustern 63, 66, 68 sind Strahlungsquellen- oder Beleuchtungsvorrichtungen 70, 72, 74 (welche LEDs mit geringer Leistung und weisser Lichtabgabe, ohne Filterung sein können) angeordnet. Angrenzend an jede Beleuchtungsvorrichtung befindet sich eine Detektionsvorrichtung, wie z.B. eine automatische kontinuierlich arbeitende Hochgeschwindigkeitskamera 76, 78, 80 mit guter Auflösung. Sowohl die Beleuchtungsvorrichtungen als auch die Detektionsvorrichtung können aus den derzeit verfügbaren ausgewählt werden, die vorteilhaft zur Verwendung mit der PSP geeignet sind. Der beengte Raum und die Zugangsprobleme in Verbindung mit Gasturbinenanwendungen und insbesondere die schwer zugänglichen interessierenden Bereiche geben die Verwendung der spezifischen Beleuchtungs- und Detektionsvorrichtungen vor.
[0033] Die PSP ändert die Farbe auf der Basis lokaler Veränderungen in dem Sauerstoffpartialdruck, welcher mit der Temperatur variiert. Demzufolge erzeugt die Aufzeichnung der Bilder und das Senden dieser an eine Systemsteuerung/Datenanalyseeinheit, wo sie mittels bekannter digitaler Verbesserungstechniken, wie z.B. Phasenkopplung, manipuliert werden, in diesem Falle eine Oberflächenströmungsdarstellung an der Schnittstelle der Radraumspülluft und der heissen Verbrennungsgase. Diesbezüglich können die heissen Verbrennungsgase an der ersten Turbinenstufe in der Grössenordnung von 204 °C (400 °F) sein, während die Spülluft bis zu 93 °C (200 °F) haben kann. Die Daten können somit in ein Temperaturprofil und/oder temperaturbasierende Strömungsdarstellung transformiert werden, die identifizieren können, wo und in welchem Umfang heisse Verbrennungsgase in die Radraumhohlräume eingesaugt werden, und wo die Vermischung der zwei an dieser Schnittstelle stattfindet. Mit anderen Worten, der Fachmann kann die erhaltenen Bilder interpretieren und die Konvektionsströmungsmuster innerhalb des Radraums ableiten und das Verhalten der Engelsflügeldichtungen und/oder der Wärmeübertragung auf die harten rotierenden Oberflächen der Dichtung und/oder benachbarter Oberflächen des Rades beurteilen.
[0034] Um die Visualisierungsergebnisse weiter zu verbessern, ist es möglich, die Radraumspülluft mit einem Gas, wie z.B. CO2, zu impfen, das ohne Sauerstoff ist, und daher die Farbdifferenzierung der PSP verbessert. Mit anderen Worten, der Sauerstoffpartialdruck verändert sich nicht nur mit der Temperatur, sondern auch mit der Impfgaskonzentration. Weitere relativ inerte Gase können ebenfalls als ein Impfgas für die Spülluft verwendet werden. In jedem Fall kann, wenn die Spülluftströmung mit etwas Impfgas versetzt wird, jeder Messfehler reduziert werden, indem die Temperaturdifferenz zwischen der Spülströmung und der eingesaugten Kern-(Heissverbrennungsgas)-Strömung verringert wird.
[0035] Obwohl die PSP als ein geeignetes Messmittel identifiziert wurde, dürfte es sich verstehen, dass temperaturempfindliche Farbe (TSP) zur Erzielung derselben Ziele verwendet werden kann. Oft als «Flüssigkristalle» betrachtet oder bezeichnet, ist die Zeitkonstante von TSPs länger, sodass der erzielte Messwert mehr ein «Mittelwert» ist.
[0036] Die Farbe, sei es eine PSP oder eine TSP, kann wie dargestellt in gebogenen oder rechteckigen Segmenten (Fig. 3 ) auf einer oder mehreren Schaufeln und benachbarten in Umfangsrichtung um den Rotor beabstandeten Radoberflächen aufgebracht werden, oder sie kann auch in zusammenhängenden Kreisringen aufgebracht werden. Ferner können, obwohl wenigstens einen Satz von Beleuchtungs- und Detektionsvorrichtungen dargestellt ist, zwei oder mehr Sätze an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen verwendet werden, um Umfangsanomalien innerhalb der Temperaturverteilung sowohl radial als auch um den Umfang des Rades herum zu detektieren.
[0037] Es ist auch anzumerken, dass der vorstehend beschriebene Diagnoseprozess in Verbindung mit einer stromaufwärts liegenden Seite einer Turbinenschaufel beschrieben worden ist. Eine ähnliche Anordnung kann in dem radialen Spalt an der stromabwärts liegenden Seite der Schaufel angewendet werden, sowie in anderen schwierig erreichbaren Bereichen, wo Temperaturdifferenzen und Strömungsdynamik wichtig sind.
[0038] Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in den Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind, abdecken soll.
[0039] Ein Verfahren zum Messen von lokalen Temperaturabweichungen an einer Schnittstelle zwischen heissen Verbrennungsgasen in einem Heissgaspfad einer Turbine und einer kühleren Spülluft in einem Turbinenrotorradraum beinhaltet den Schritt einer Aufbringung einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine drehbare Turbinenkomponente dort, wo das heisse Verbrennungsgas mit der Spülluft in Wechselwirkung tritt; den Schritt einer Anordnung einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente, die unmittelbar an der druckempfindlichen Farbe angeordnet ist; und während des Betriebs der Turbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druckempfindlichen Farbe, die durch lokale Schwankungen des Sauerstoff-partialdrucks verursacht werden, welcher sich mit der Temperatur verändert.
Bezugszeichenliste
[0040]
<tb>10<SEP>Gasturbine
<tb>11<SEP>Rotor
<tb>12, 13<SEP>Rotorräder
<tb>14<SEP>Abstandshalter
<tb>16<SEP>Bolzen
<tb>18<SEP>Leitapparat der ersten Stufe
<tb>20<SEP>Leitapparat der zweiten Stufe
<tb>22, 24<SEP>Rotorlaufschaufeln oder Schaufeln der ersten und zweiten Stufe
<tb>26<SEP>Schaufelblatt
<tb>28<SEP>Vorderkante
<tb>30<SEP>Hinterkante
<tb>32<SEP>Schaft
<tb>34<SEP>Plattform
<tb>36<SEP>Schafttasche
<tb>38<SEP>Schwalbenschwanzabschnitt
<tb>40<SEP>Leitapparattrennwand
<tb>44, 46<SEP>äussere Engelsflügeldichtungen
<tb>48, 50<SEP>Dichtungsstege
<tb>52<SEP>Keil
<tb>54<SEP>Radraumhohlräume
<tb>55<SEP>radialer Spalt
<tb>58<SEP>Grabenhohlraum
<tb>60<SEP>Pufferbereich oder Zone
<tb>64, 66, 68<SEP>PSP-Muster
<tb>70, 72, 74<SEP>Strahlungsquelle oder Beleuchtungsvorrichtungen
<tb>76, 78, 80<SEP>Hochgeschwindigkeitskameras
Claims (10)
1. Verfahren zum Messen lokaler Temperaturabweichungen an einer Schnittstelle zwischen heissen Verbrennungsgasen in einem Heissgaspfad einer Turbine und von kühlerer Spülluft in einem Turbinenrotorradraum, mit den Schritten:
a. Aufbringen einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine drehbare Turbinenkomponente dort, wo heisses Verbrennungsgas mit der Spülluft in Wechselwirkung tritt;
b. Anordnen wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente, die unmittelbar an der druckempfindlichen Farbe angeordnet ist; und
c. während des Betriebs der Turbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druck- oder temperaturempfindlichen Farbe, die durch lokale Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks verursacht werden, welcher sich mit der Temperatur verändert.
2. Verfahren zum Messen von Temperaturabweichungen in einem gewundenen radial ausgerichteten Pfad zwischen einem Heissgasströmungspfad von Verbrennungsgasen und einem Spülluftströmungspfad in einem Turbinenrotorradraum, wobei der radial ausgerichtete Pfad stromaufwärts und stromabwärts liegende Seiten in Bezug auf die Strömung von Verbrennungsgasen entlang dem Heissgaspfad besitzt und das Verfahren die Schritte aufweist:
a. Aufbringen einer druck- oder temperaturempfindlichen Farbe auf eine rotierende Komponente auf der stromabwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades;
b. Anordnen wenigstens einer Beleuchtungsvorrichtung und wenigstens einer Bilddetektionsvorrichtung auf einer stationären Komponente auf der stromaufwärts liegenden Seite des radial ausgerichteten Pfades; und
c. während des Betriebs der Gasturbine bildliches Aufnehmen von Farbänderungen in der druck- oder temperaturempfindlichen Farbe; und
d. Entwickeln einer Strömungsdarstellung auf der Basis der Farbe in dem radial ausgerichteten Spalt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die drehbare Turbinenkomponente einen mehrere Schaufeln befestigenden Turbinenrotor aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe über, zwischen und unter einem Paar von Dichtungen aufgebracht wird, die sich axial von einer stromaufwärts liegenden Seite von wenigstens einer von den mehreren Schaufeln aus erstrecken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine LED aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bilddetektionsvorrichtung eine Hochgeschwindigkeitskamera aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe an radial beabstandeten Stellen von wenigstens einer von den mehreren in Umfangsrichtung um den Rotor beabstandeten Schaufeln aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe in im Wesentlichen zusammenhängender Ringform auf den Rotor und die mehreren Schaufeln aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei sich Dichtungsstege axial aus der stationären Komponente, wenigstens teilweise mit dem Paar der Dichtungen verschachtelt, dergestalt erstrecken, dass die Schnittstelle einen gewundenen Strömungspfad zwischen dem Heissgaspfad und dem Radraum aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Paar von radial beabstandeten Engelsflügeldichtungen axial von jeder von den mehreren Schaufeln vorstehen und wobei die druck- oder temperaturempfindliche Farbe auf den Rotor und wenigstens eine von den mehreren Schaufeln radial ausserhalb von einer radial äusseren von den Engelsflügeldichtungen, radial zwischen dem Paar der radial beabstandeten Engelsflügeldichtungen und radial innerhalb einer radial inneren von den Engelsflügeldichtungen aufgebracht wird.
Applications Claiming Priority (1)
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