CN102721361B - 用于检查叶片尖部间隙的方法和系统 - Google Patents
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Classifications
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- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
Abstract
本发明涉及用于检查叶片尖部间隙的方法和系统。提供了一种用于检查转子叶片(204)的叶片尖部(210)的系统(400)。该系统包括探头保持器组件(404)和具有电磁探头(414)的探头组件(402)。电磁探头大小设置成插入到探头保持器组件中，并且构造成从探头保持器组件中发射电磁能，以用于检查限定在转子叶片和在转子叶片外侧延伸的壳体(212)之间的尖部间隙(218)。探头保持器组件可移除地联接到壳体上，以促进使用电磁探头来检查叶片尖部间隙。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2008年10月31日提交的序列号为No.12/262,815的美国专利申请的部分延续申请，序列号为No.12/262,815的美国专利申请通过引用而以其整体结合在本文中。
技术领域
本公开的领域大体涉及转子叶片尖部的检查，并且更具体而言，涉及用于检查涡轮发动机中的叶片尖部间隙的方法和系统。
背景技术
至少一些已知的涡轮发动机包括包含多排转子叶片的转子组件。各个转子叶片从叶片平台沿径向向外延伸到尖部，而流径壳体在转子组件的周围基本沿周向延伸，使得在各个相应的转子叶片尖部和壳体之间限定尖部间隙。尖部间隙设计成最小，同时大小设置成为足够大来促进发动机在一定范围的可用的发动机工作条件下无摩擦地运行。在运行期间，发动机性能可受转子叶片尖部和壳体之间的尖部间隙的影响。具体而言，如果间隙增大，则跨过转子叶片尖部的泄漏可不利于限制发动机的性能。
因此，检查涡轮发动机中的壳体和转子叶片尖部之间的间隙往往是合乎需要的，以评价发动机的性能特性。在至少一些已知的间隙检查系统中，以人工的方式测量各个转子叶片的尖部间隙。这样的检查技术耗时且可能不可靠，因为由于不同的测量装置和/或不同的间隙检查技术的原因，不同的操作员的测量结果有差异。
此外，由于人工检查发动机需要增加的时间，以及由于不同的操作员在执行间隙测量时可能会有高度的差异，所以至少一些已知的发动机性能数据的质量可能不足作出优化发动机性能和能量输出需要的根本的工程决策。在那一点上，以不那么佳的性能运行发动机可不利地影响运营收入，而且可增加维护成本。
发明内容
在一方面，提供了一种用于检查叶片尖部间隙方法。该方法包括提供包括尖部的多个转子叶片，其中，该多个转子叶片可旋转地安装在壳体内，使得在转子叶片尖部和壳体之间限定叶片尖部间隙。该方法还包括提供一种系统，其用于通过朝尖部发射电磁能以及检测由尖部反射的电磁能来检查叶片尖部间隙。该方法进一步包括：定位该系统，以促进检查叶片尖部间隙；在壳体内旋转该多个转子叶片，并且同时使用调配(blending)设备来调配尖部；以及使用该系统来检查叶片尖部间隙。
在另一方面，提供了一种用于检查转子叶片的叶片尖部的系统。该系统包括探头保持器组件和包括电磁探头的探头组件。电磁探头大小设置成插入到探头保持器组件中，并且构造成从探头保持器组件中发射电磁能，以用于检查限定在转子叶片和在转子叶片外侧延伸的壳体之间的尖部间隙。探头保持器组件可移除地联接到壳体上，以促进使用电磁探头来检查叶片尖部间隙。
在另一方面，提供了一种用于组装叶片尖部间隙检查系统的方法。该方法包括提供探头保持器组件，以及提供包括电磁探头的探头组件，其中，电磁探头大小设置成插入到探头保持器组件中，并且构造成在叶片尖部间隙检查期间从探头保持器组件中发射电磁能。该方法进一步包括可移除地将探头保持器组件联接到在转子叶片的周围延伸的壳体上，以使得电磁探头能够检查叶片尖部间隙。
附图说明
图1是一个示例性燃气轮机发动机的示意图；
图2是用于图1中显示的燃气轮机发动机中的一个示例性压缩机的横截面图；
图3是可用来检查图2中显示的压缩机中的叶片尖部间隙的一个示例性系统的局部横截面图；
图4是可用来检查图2中显示的压缩机中的叶片尖部间隙的一个备选系统的透视图；
图5是图4中显示的系统的俯视图；
图6是可用于图4中显示的系统的一个示例性探头组件的透视图；
图7是图6中显示的探头组件的后视图；
图8是图7中显示的探头组件的沿着线8-8得到的横截面图；
图9是可用于图4中显示的系统的一个示例性探头保持器组件的透视图；
图10是图9中显示的探头保持器组件的俯视图；
图11是图9中显示的探头保持器组件的仰视图；
图12是图9中显示的探头保持器组件的后视图；
图13是图9中显示的探头保持器组件的侧视图；以及
图14是图5中显示的系统的沿着线14-14得到的横截面图，并且该系统联接到图2中显示的压缩机的壳体上。
部件列表
A距离
D′第一直径
D″第二直径
L纵向轴线
L1长度
L2长度
L3长度
T厚度
X距离
BD内直径
BD′外直径
ID内直径
OD外直径
SD内直径
SD′外直径
SL长度
TL长度
Θ1角度
Θ2角度
Θ3角度
100燃气轮机发动机
102风扇组件
104高压压缩机
106燃烧器
108高压涡轮
110低压涡轮
118排气系统
200流径
201中心线轴线
202压缩机级
204转子叶片
206转子盘
210叶片尖部
212壳体
214壳体内表面
216壳体外表面
218叶片尖部间隙
220孔口
221内表面
222第一部分
223第一端
224第二部分
225第二端
226第一匹配表面
228内部腔体
232期望检查级
300系统
302检查设备
304探头
306探头保持器
308本体
310探头尖部
312护套
314护套端部
316基部
318基部端部
320腔体
322第二匹配表面
324内表面
326外表面
328内表面
330外表面
332探头插口
333锁定机构
334控制单元
336间隔件
338本体
340间隔件第一端
342间隔件第二端
344通道
346外表面
348磁体
350测试探头
354线路
356控制单元存储器
358控制单元控制器
360计算机系统
364(USB)端口
368显示器
370通讯介质
400系统
402探头组件
404探头保持器组件
406插口
408护套
410板
412紧固件
414探头
415尖部
416前部面
418支承件
420盖
422第一支腿
424第二支腿
426基部
428支承突出部
430顶表面
432底表面
434外侧表面
436内侧表面
438前表面
440远端后表面
442近端后表面
444凹部
446第一节段
448第二节段
450第三节段
452前缘
453侧部
454前表面
455侧部
456后表面
458通道
460第一端
462第二端
464第一磁性部分
466第二磁性部分
468第三磁性部分
470第一对
472第二对
474第三对
476紧固件
478底半部
480凸缘
具体实施方式
以下详细描述以实例的方式而非限制的方式示出了用于检查叶片尖部间隙的示例性方法和系统。该描述将清楚地使本领域普通技术人员能够制造和使用本公开，并且该描述描述了本公开的若干实施例、修改、变型、备选方案和用途，包括目前认为是执行本公开的最佳模式。在本文中将本公开描述成应用于优选实施例，即，用于检查燃气轮机发动机中的压缩机叶片尖部间隙的方法和系统。但是，构想到本公开可一般地应用于大范围的系统和/或各种各样的其它商业、工业和/或消耗装置应用。
图1是包括风扇组件102、高压压缩机104和燃烧器106的一个示例性燃气轮机发动机100的示意图。发动机100还包括高压涡轮108和低压涡轮110。在运行中，空气流过风扇组件102，并且压缩空气从风扇组件102供应到高压压缩机104。高度压缩的空气被输送到燃烧器106。来自燃烧器106的空气流驱动旋转的涡轮108和110，并且通过排气系统118而离开燃气轮机发动机100。
图2是可在发动机100(在图1中显示)内使用的压缩机(例如(但不限于)高压压缩机104)的一部分的横截面图。在该示例性实施例中，压缩机104包括延伸通过多个压缩机级202的流径200，该多个压缩机级202定向成沿着延伸通过压缩机104的中心线轴线201而沿轴向对准。各个级202包括多个转子叶片204，该多个转子叶片204使用任何适当的附连构造(例如“鸠尾榫”构造)联接到转子盘206上，并且在转子盘206的周围沿周向间隔开。各个压缩机转子叶片204具有尖部210。
壳体212包围级202，并且形成流径200的外周缘。壳体212包括内表面214和外表面216。在一个示例性实施例中，壳体212由联接到一起的多个壳体节段(未显示)制造而成。在一个实施例中，通过将两个壳体节段联接到一起而在它们的相对的侧部处形成接头(未显示)来组装壳体212。在另一个实施例中，壳体212由任何数量的壳体节段组装而成。备选地，壳体212可一体地形成为整体式单元。在一个示例性实施例中，壳体212包围转子叶片204，并且定位成紧邻转子叶片204，使得在壳体内表面214和各个叶片尖部210之间限定叶片尖部间隙218(在图3中显示)。
在一个示例性实施例中，壳体212包括限定在其中且延伸通过其中的至少一个孔口220。各个孔口220包括内表面221、具有限定在壳体内表面214中的第一端223的第一部分222(例如膛孔)，以及具有限定在壳体外表面216中的第二端225的第二部分224(例如沉孔)。第一部分222形成有第一长度L1和第一直径D′，而第二部分224形成有第二长度L2和大于第一直径D′的第二直径D″。在一个实施例中，第一直径D′小于大约0.400英寸。备选地，第一直径D′可具有使得孔口220能够如本文描述的那样起作用的任何长度。在一个示例性实施例中，第一部分222在第一匹配表面226处与第二部分224相交。在一个实施例中，壳体212具有沿着中心线轴线201改变的厚度T。第二长度L2沿着中心线轴线201随厚度T而改变，使得在第一匹配表面226和中心线轴线201之间保持预先确定的距离A。在一个示例性实施例中，第一匹配表面226基本是平面的。备选地，第一匹配表面226可具有使得壳体212能够如本文描述的那样起作用的任何适当的轮廓。
各个孔口220对限定在壳体212内的内部腔体228提供通路，并且因而促进检查叶片尖部间隙218。在一个示例性实施例中，孔口220在壳体212的周围沿周向间隔开，并且至少一些孔口220基本对准多个期望检查级232中的各个，以使得能够检查限定在各个期望检查级232处的叶片尖部间隙218。例如，在一个实施例中，多个孔口220对准四个期望检查级232中的各个(即存在四组孔口220)。备选地，任何数量的孔口220组可对准任何数量的期望检查级232。在一个示例性实施例中，各组孔口220均包括在壳体212的周围沿周向间隔开的四个孔口220。备选地，各组孔口220均可包括任何数量的沿周向间隔开的孔口220。
图3是可用来检查限定在转子组件(例如高压压缩机104(在图2中显示))中的叶片尖部间隙218的一个示例性系统300的横截面图。在一个示例性实施例中，系统300包括包含探头304和探头保持器306的检查设备302。探头304包括伸长本体308，伸长本体308包括具有用于发射电磁能的源的尖部310和用于检测反射的电磁能的检测器(例如传感器)。备选地，本体308可具有任何形状，并且源和/或检测器可相对于检查设备302位于使得检查设备302能够如本文描述的那样起作用的任何地方。在一个实施例中，探头304是发射和/或检测光(例如白光)的光学探头。在另一个实施例中，探头304可发射和/或检测任何波长的电磁能。在一个实施例中，探头304每秒产生高达大约2000次电磁能读数(即发射和/或检测)。
在该示例性实施例中，探头保持器306包括具有端部314的大体圆柱形的探头护套312、具有端部318的大体圆柱形的基部316，以及从护套端部314延伸到基部端部318的腔体320。备选地，基部316和/或护套312中的任一个可具有任何形状，而不限于圆柱形形状。在一个示例性实施例中，护套312和基部316一体地形成在一起而形成基本平面的第二匹配表面322。备选地，第二匹配表面322可形成有使得系统300能够如本文描述的那样起作用的任何轮廓。护套312具有从第二匹配表面322延伸到护套端部314的长度SL。护套312还包括形成有内直径SD的内表面324，以及形成有外直径SD′的外表面326。基部316包括形成有内直径BD的内表面328和形成有外直径BD′的外表面330。在一个示例性实施例中，护套内直径SD小于基部内直径BD，而护套外直径SD′小于基部外直径BD′。备选地，在另一个实施例中，护套内直径SD可大于基部内直径BD，或者可与基部内直径BD大小大致相同，以及/或者护套外直径SD′可大于基部外直径BD′，或者可与基部外直径BD′大小大致相同。如本文所用，用语“直径”被限定为跨过任何横截面形状(例如长方形、三角形等)的距离，并且不限于仅描述跨过圆形或椭圆形横截面形状的距离。
在一个示例性实施例中，探头304容纳在护套312内(即探头304定位在腔体320中)，使得探头尖部310在护套端部314的附近，以及使得护套内表面324接触探头304，以促进将探头304稳固在腔体320内。在一个实施例中，探头保持器306包括探头插口332，探头插口332对探头304提供动力，将探头304电联接到控制单元334上，以及/或者使得用户能够调节探头304在探头保持器306内的位置。在一个实施例中，探头保持器306包括锁定机构333，锁定机构333使得用户能够牢固地将探头304联接到探头插口332和/或探头保持器306内，以及/或者从探头插口332和/或探头保持器306内选择性地释放探头304。
为了使用检查设备302来检查叶片尖部间隙218，将探头304的至少一部分和探头保持器306插入到孔口220中。在该示例性实施例中，孔口第一部分222接合护套312，以促进将护套312稳固在其中。更具体而言，在该示例性实施例中，将护套312插入到孔口第一部分222中，使得护套端部314不会延伸通过孔口第一端223，以促进防止检查设备302损害转子叶片204。此外，在另一个实施例中，将护套312插入到孔口第一部分222中，使得在护套端部314和孔口第一端223之间保持预先确定的距离X。在一个示例性实施例中，距离X为大约0.100英寸。备选地，距离X可为使得检查设备302能够如本文描述的那样起作用的任何长度。
在该示例性实施例中，系统300包括定位在第一匹配表面226和第二匹配表面322之间的间隔件336，以促进保持距离X。间隔件336具有由第一端340和第二端342限定的本体338。通道344从第一端340至第二端342延伸通过本体338。本体338具有长度L3、内直径ID和外直径OD，内直径ID大于护套外直径SD′，以使得护套312能够穿过通道344，而外直径OD小于孔口第二直径D″，以使得间隔件336能够插入到孔口第二部分224中。在一个实施例中，间隔件外直径OD的长度与孔口第二直径D″基本相同，使得在间隔件336插入到孔口220内时，间隔件336的外表面346可滑动地接触孔口第二部分224的内表面221。在该示例性实施例中，间隔件第一端340和间隔件第二端342基本是平面的，使得在间隔件336在壳体212和检查设备302之间插入到孔口220内时，间隔件第一端340定位成基本平地抵靠第一匹配表面226，以及使得间隔件第二端342定位成基本平地抵靠第二匹配表面322。间隔件336可包括在间隔件第一端340和/或间隔件第二端342附近的至少一个磁体348，以使得间隔件336能够可移除地联接到第一匹配表面226和/或第二匹配表面322上。在一个示例性实施例中，间隔件本体长度L3大于孔口第二部分224的第二长度L2，以促进保持距离X。
备选地，系统300包括多个不同的间隔件336，其中，至少一个间隔件336针对各个期望检查级232(在图2中显示)而定位，使得促进保持距离X，而不管在各个期望检查级232处的壳体厚度T如何变化。例如，在一个示例性实施例中，系统300包括各自制造有不同的长度L3的三个不同的间隔件336，不同的长度L3促进在特定的期望检查级232处使用这三个不同的间隔件336。在另一个备选实施例中，系统300不包括任何间隔件336，并且将探头保持器306插入到孔口220中，使得第一匹配表面226和第二匹配表面322定位成基本平地抵靠彼此。
在该示例性实施例中，为了促进减小检查设备302将损害转子叶片204(在图2中显示)的可能性，系统300包括测试探头350，在将检查设备302插入到孔口220中之前，将测试探头350插入到孔口220中。测试探头350制造有与护套长度SL大致相同的长度TL。在一个示例性实施例中，为了促进防止转子叶片204有损害，测试探头350由具有大约3380磅每平方英寸(psi)的抗剪强度的材料(例如高密度聚乙烯或尼龙材料)制造而成。这种抗剪强度确保测试探头350在撞到转子叶片204之后将进行剪切。在另一个实施例中，测试探头350由具有小于大约4000psi的抗剪强度的材料制造而成。
系统300还包括通讯联接到探头304上(例如通过电气线路354、无线系统和/或任何其它适当的通讯介质)的探头控制单元334。控制单元334包括控制单元存储器356和控制单元控制器358，控制单元控制器358与探头304通讯，与计算机系统360通讯，以及/或者使得数据能够存储在控制单元存储器356中。如本文所用，用语控制器可包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，这包括微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路和能够执行本文描述的功能的任何其它电路或处理器。上面提供的实例仅是示例性的，并且不意图以任何方式限制用语控制器的定义和/或含义。控制单元334包括至少一个通讯装置(例如通用串行总线(USB)端口364、无线接收/发送装置等)，以与计算机系统360通讯。
在一个实施例中，控制单元334是手持式单元。备选地，控制单元334可具有使得控制单元334能够被用户从一个检查位置运送到另一个检查位置的任何适当的大小、形状和/或机械构造(例如轮子)。如本文所用，用语“检查位置”指的是在各个期望检查级232处的各个孔口220的位置。可跨过任何适当的介质使用任何适当的动力源(诸如例如电池动力或硬接线)对控制单元334提供动力。在该示例性实施例中，控制单元334包括用于显示用户界面的至少一个显示器368。显示器368可利用各种显示技术，包括(但不限于)液晶显示(LCD)、等离子、阴极射线管(CRT)，或相似类型的显示技术。显示器368显示与叶片尖部间隙218检查操作相关联的信息和/或至少一个数据输入区(例如级数量数据输入区、壳体厚度数据输入区和/或孔口数量数据输入区)。在一个示例性实施例中，控制单元334编程成发送和/或接收来自源和/或检测器的、指示发射的和/或检测到的电磁能的信号。在一个示例性实施例中，控制单元控制器358编程成处理接收自探头304的信号，产生至少一个叶片尖部间隙读数，以及/或者在控制单元存储器356中存储关于在给定的运行时期期间出现的各个读数的至少一个记录。
在该示例性实施例中，计算机系统360或其任何构件位于控制单元的远处。系统360可包括计算机、输入装置、显示单元和接口，以便例如访问互联网。计算机系统360还可包括可联接到通讯总线上的处理器。计算机可包括存储器以及存储装置，存储器可包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，存储装置可为硬盘驱动器或移动式存储驱动器，例如软盘驱动器、光盘驱动器等。存储装置构造成将计算机程序和/或其它指令加载到计算机系统中。如本文所用，用语“处理器”不仅限于在本领域中被称为处理器的集成电路，而是宽泛地指计算机、微控制器、微型计算机、微处理器、可编程的逻辑控制器、专用集成电路和任何其它可编程的电路。
计算机系统360执行存储在一个或多个存储元件中的指令，以处理输入数据。存储元件还可如期望或需要的那样保持数据或其它信息，并且可呈信息源或处理机中的物理存储器元件的形式。指令集可包括指引计算机系统执行具体操作(例如方法的工序)的各种命令。指令集可呈软件程序的形式。软件可呈各种形式，例如系统软件或应用软件。另外，软件可呈一系列单独的程序、较大的程序内的程序模块或程序模块的一部分的形式。软件还可包括呈面向对象编程的形式的模块化编程。处理机对输入数据的处理可响应于用户命令，响应于之前的处理的结果，或者响应于另一个处理机所作出的请求。
如本文所用，用语“软件”包括存储在存储器中的、待由计算机执行的任何计算机程序，该存储器包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上面提到的存储器类型仅是示例性的，并且不限制用以存储计算机程序的存储器的类型。
在一个示例性实施例中，控制单元334与计算机系统360通讯(即通过任何适当的通讯装置和/或通讯介质370，诸如例如，铜质电缆、光线电缆、射频或其它无线通讯的方法，以及/或者它们的任何组合)。在一个实施例中，计算机系统360编程成接收来自控制单元334的至少一个记录，将记录存储在计算机系统存储器中，处理记录，以及/或者将叶片尖部间隙数据输出给使用记录的用户(即通过电子表格输出统计数据)。在另一个实施例中，计算机系统360输出至少以下数据：(1)检查位置级数量；(2)检查位置孔口数量；(3)检查位置壳体厚度；(4)探头电磁发射/检测频率；(5)在各个检查位置处针对各个转子叶片而收集到的电磁记录的数量(即发射/检测)；(6)关于各个转子叶片在各个检查位置处的平均叶片尖部间隙；以及/或者(7)关于所有转子叶片在各个期望检查级处的平均叶片尖部间隙。在一个备选实施例中，系统300不包括计算机系统360，并且控制单元334构造成如本文描述的那样执行计算机系统360的操作。
在一个示例性实施例中，系统300包括用于在检查操作期间旋转转子叶片204的电动旋转装置(未显示)(例如电动的转动机构)。在一个实施例中，旋转装置在检查操作期间以大约七转每分钟(rpm)旋转转子叶片204。在另一个实施例中，旋转装置可按任何旋转速度旋转转子叶片204。在转子叶片204的旋转期间，用户在各个检查位置处将检查设备302插入到壳体212。在将检查设备302插入期望的孔口220中之前，用户将检查位置数据输入到控制单元用户界面368中(例如检查位置级数量、检查位置孔口数量、检查位置壳体厚度等)。在输入检查位置数据之后，用户将间隔件336插入到孔口第二部分224中，并且将测试探头350穿过间隔件336，以及插入到孔口第一部分222中，以确定是否已经选择了恰当的间隔件336。如果测试探头350接触到转子叶片204，则用户将具有不同长度L3的不同的间隔件336插入到孔口第二部分224中，并且将测试探头350重新穿过间隔件336，以及插入到孔口第一部分222中，以确定测试探头350是否接触到转子叶片204。一旦用户确认防止测试探头350接触转子叶片204的恰当的间隔件336，用户就从间隔件336中移除测试探头350，并且将检查设备302(即探头304和护套312)穿过间隔件336，以及插入到孔口第一部分222中。
在将检查设备302穿过间隔件336且插入到孔口第一部分222中之后，用户就指引控制单元334开始叶片尖部间隙218的叶片尖部间隙检查操作(即通过与用户界面368交互)。控制单元334和探头304发送和/或接收指示由探头304发射和/或接收的电磁能的信号。控制单元334存储关于各个叶片204在特定的检查位置处的多个叶片尖部间隙记录(例如控制单元334可针对各个检查位置每个叶片204存储大约十五个记录)。在检查各个检查位置处的叶片尖部间隙218之后，控制单元334将在检查操作期间存储的各个记录发送给计算机系统360，并且计算机系统360存储这些记录，并且将叶片尖部间隙数据输出给用户。
图4是可用于检查叶片尖部间隙218的系统400的一个备选实施例的透视图。图5是系统400的俯视图。在该示例性实施例中，系统400构造成用于在叶片尖部210的调配期间检查叶片尖部间隙218(例如叶片尖部间隙218的变化)，如下面更加详细地描述的那样。在该示例性实施例中，系统400包括探头组件402和探头保持器组件404，探头保持器组件使得探头组件402能够可移除地联接到其上。
图6和7是探头组件402相应的透视图和后视图。图8是探头组件402的沿着线8-8得到的横截面图。在该示例性实施例中，探头组件402包括插口406、与插口406一体地形成且从插口406延伸的护套408、联接到插口406上(例如使用多个紧固件412)且在护套408的周围延伸的板410，以及至少部分地插入到护套408中的探头414。插口406使得动力能够供应给探头414，以及/或者使得能够将探头414电联接到控制单元334上。护套408促进在使用期间保护探头414不被接触和损害，而且还促进将探头414固定在其从插口406延伸的状态。在该示例性实施例中，探头414具有伸长形状且具有构造成发射电磁能和/或检测反射的电磁能的尖部415。在一个实施例中，探头414是发射和/或检测可见光(例如白光)的光学探头。在另一个实施例中，探头414可发射和/或检测任何波长的电磁能。备选地，插口406和板410可一体地共同形成为整体式部件，以及/或者插口406和护套408可彼此单独形成，并且以任何适当的方式联接到彼此上。
在该示例性实施例中，板410为盘形，并且包括紧靠在探头保持器组件404上的前部面416。此外，板410的至少一部分(例如前部面416)由金属材料制造而成，以使得探头组件402能够以可拆卸的方式、以磁的方式联接到探头保持器组件404上，如下面更加详细地描述的那样。备选地，板410可具有任何适当的构造，并且可由使得探头组件402能够如本文描述的那样起作用的任何适当的材料制造而成(例如板410可具有任何适当的形状，并且可由非金属材料制造而成)。
图9是探头保持器组件404的透视图。图10、11、12和13是探头保持器组件404的相应的俯视图、仰视图、后视图和侧视图。在该示例性实施例中，探头保持器组件404包括一体地共同形成为整体式部件的支承件418和盖420。在其它实施例中，支承件418和盖420可单独形成，并且可使用任何适当的联接机构而联接在一起。
在该示例性实施例中，支承件418具有大体U形的外形，并且包括第一支腿422、第二支腿424，以及在第一支腿422和第二支腿424之间延伸的基部426。此外，支承突出部428与支腿422和424相反地从基部426延伸。支承件418还包括顶表面430、底表面432、外侧表面434、一对内侧表面436、多个前表面438、一对远端后表面440和近端后表面442。内侧表面436和近端后表面442共同限定U形外形的凹部444。在该示例性实施例中，顶表面430和底表面432基本平行于彼此，而远端后表面440和外侧表面434则基本垂直于顶表面430和底表面432。在其它实施例中，顶表面430、底表面432、远端后表面440和外侧表面434可相对于彼此具有使得支承件418能够如本文描述的那样起作用的任何定向。在该示例性实施例中，近端后表面442基本是平面的，并且相对于表面430和432倾斜地定向，使得后表面442与底表面432形成锐角θ1(例如介于大约85°和大约89°之间)。在其它实施例中，后表面442可具有使得支承件418能够如本文描述的那样起作用的任何适当的定向。
在该示例性实施例中，前表面438包括共同限定支承件418的前缘452的第一节段446、第二节段448和第三节段450。第一节段446和第三节段450在支承突出部428的相反的侧部453和455上间隔开一定距离，并且第二节段448形成在支承突出部428上以及在节段446和450之间。在该示例性实施例中，第一节段446和第三节段450分别是基本平面的，并且各自相对于表面430和432倾斜地定向，使得节段446和450与底表面432形成锐角θ2(例如大约45°)。第二节段448基本垂直于表面430和432。在其它实施例中，第一节段446、第二节段448和第三节段和450分别可相对于表面430和432布置成使得支承件418能够如本文描述的那样起作用的任何定向。备选地，支承件418可具有使得支承件418能够如本文描述的那样起作用的任何适当的构造(例如支承件418可以不是大体U形，可不具有支承突出部428，以及/或者可具有不分段的前表面)。
在该示例性实施例中，盖420是大体L形的，并且包括基本平面的前表面454和基本平面的后表面456。盖420沿着基部426和支承突出部428延伸，使得后表面456与近端后表面442基本共面，以及使得前表面454与第二节段448基本共面。因而，后表面456以与近端后表面442大致相同角度(即角度θ1)定向，而前表面454以与第二节段448大致相同的角度(即90°)定向。在其它实施例中，表面454和456可定向成使得盖420能够如本文描述的那样起作用的任何定向。在该示例性实施例中，盖420在其中限定大小设置成接收护套408的通道458。具体而言，通道458从位于后表面456上的第一端460延伸到位于前表面454上的第二端462。此外，通道458具有定向成基本垂直于后表面456的纵向轴线L，使得纵向轴线L定向成相对于底表面432成角度θ3。角度θ3与角度θ1互补。备选地，通道458可具有使得盖420能够如本文描述的那样起作用的任何定向。
在该示例性实施例中，探头保持器组件404还包括布置在底表面432上的多个第一磁性部分464、在通道458的第一端460的上方布置在后表面456上的第二磁性部分466，以及在通道458的第一端460的下方、部分地布置在近端后表面442上且部分地布置在后表面456上的第三磁性部分468。第一磁性部分464的第一对470位于第一支腿422上，第一磁性部分464的第二对472位于第二支腿424上，而第一磁性部分464的第三对474位于基部426上，使得第一磁性部分464在底表面432上具有大体U形的布置。在其它实施例中，支承件418可具有以使得支承件418能够如本文描述的那样起作用的任何适当的方式布置的任何适当数量的磁性部分464、466和/或468。在该示例性实施例中，磁性部分464、466和468与支承件418和盖420单独形成，并且通过适当的紧固件476而联接到支承件418和盖420上。在一些实施例中，磁性部分464、466和/或468可与支承件418和/或盖420一体地形成。
在该示例性实施例中，在系统400内，探头控制单元334通讯联接到探头上(例如通过上面描述的电气线路354、无线系统和/或任何其它适当的通讯介质)。控制单元334可包括控制单元存储器356和控制单元控制器358，控制单元控制器358与探头414通讯，与计算机系统360通讯，以及/或者使得数据能够存储在控制单元存储器356中。控制单元334可构造成促进以任何适当的方式检查叶片尖部间隙218，并且控制单元334的构造不限于上面描述的、用于系统300的检查技术。
图14是系统400的沿着线14-14(图5)得到的横截面图，而系统400联接到壳体212上。当在系统400中组装时，探头414和线路354联接到插口406上，使得线路354将电磁能传送到探头414，以用于检查尖部间隙218。将探头414和护套408插入到盖420的通道458中，使得尖部415与通道458的第二端462间隔开一定距离。至少部分地由金属材料制造而成的板410分别通过第二磁性部分466和第三磁性部分468以磁的方式联接到盖420和支承件418上，使得探头组件402可拆卸地联接到探头保持器组件404上。
为了运行系统400的示例性实施例，使壳体212的第一节段(例如顶半部(未显示))与壳体212的第二节段(例如底半部478)拆开，使得可接近转子叶片204。在该示例性实施例中，在移除了壳体212的顶半部的情况下，底半部478的内表面214至少部分地被暴露。然后将系统400联接到底半部478上，使得支承件418的底表面432承坐在底半部478上，支承件418的前缘452对准(例如略有偏移)内表面214，并且探头414的尖部415定向成朝向转子叶片204。在支承件418的底表面432上的第一磁性部分464促进可拆卸地将支承件418联接到壳体212上，而支腿422和424促进将探头保持器组件404夹持到底半部478上(例如可将支腿422和424夹持到凸缘480上，凸缘480用来将壳体212的顶半部紧固到壳体底半部478上)。因为支承件418的第一节段446和第三节段450以角度θ2定向，所以较容易对准前缘452与内表面214。因为后表面456和近端后表面442以角度θ1定向，以及因为通道458的纵向轴线L以互补的角度θ3定向，所以较容易使探头组件402保持联接到盖420上，以及较容易实现探头414相对于转子叶片204的最佳定向，从而促进较精确地检查尖部间隙218。而且，因为前表面454以与第二节段448大致相同的角度定向，所以探头414可延伸得较接近前缘452，以及因此，较接近转子叶片204，同时与它们充分地间隔开，以保护探头414不受损。
在运行期间，当系统400联接到壳体底半部478上时，用户可操作电动旋转装置(例如电动的转动机构)来旋转转子叶片204。在转子叶片204被旋转时，以及在系统400检查叶片尖部间隙218时，可使用调配设备(例如带式磨机)来调配叶片尖部210。例如，当转子叶片204的级202被电动的转动机构旋转时，带式磨机可同时磨削叶片尖部210，同时用户运行系统400来检查整个级202的叶片尖部间隙218在磨削操作期间的变化(例如用户评估来自控制单元334的输出数据，以实时确定叶片尖部间隙218在整个级202上何时是可接受的以及因此级202的磨削何时停止)。在运行系统400时，用户还可与控制单元334交互，以指引系统400处理和存储在材料通过调配设备被从叶片尖部210上移除时在尖部间隙218中的任何检测到变化。在其它实施例中，可按任何适当的方式运行系统400，以使用任何适当的技术来检查叶片尖部间隙。如本文所描述的那样，系统400因此促进使用耗时较少且较可靠的尖部间隙检查技术来测量叶片尖部间隙218。
本文描述的方法和系统促进检查燃气轮机发动机压缩机转子叶片尖部间隙。更具体而言，本文描述的方法和系统通过提供自动化的和可重复的检查技术来促进最大程度地减小叶片尖部间隙测量的变化性，使得发动机性能数据质量提高，以使得能够关于优化发动机性能和能量输出而作出根本的工程决策。另外，本文描述的方法和系统促进在发动机壳体完全组装好时以及/或者在发动机壳体被拆开时检查叶片尖部间隙。而且，本文描述的方法和系统促进在叶片尖部被调配时检查叶片尖部间隙，从而使得能够实时确定叶片尖部间隙何时在容差内。此外，本文描述的方法和系统促进减少发动机检查周期时间，从而降低检查成本。
如本领域技术人员将理解以及前述说明书将支持的那样，可使用计算机编程技术或工程技术(包括计算机软件、固件、硬件或它们的任何组合或子集)来实现上面描述的本发明的实施例，其中，一个技术效果是促进检查叶片尖部间隙。可在一种或多种计算机可读介质内包含或提供具有计算机可读代码手段的任何得到的程序，从而制造计算机程序产品(即，根据所论述的本发明的实施例的工业制品)。计算机可读介质可为例如(但不限于)固定的(硬盘)驱动器、磁盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)的半导体存储器，以及/或者任何发送/接收介质，例如互联网或其它通讯网络或链路。可通过执行直接来自一个介质的代码、通过将代码从一种介质拷贝到另一种介质以及/或者通过在网络上发送代码来制造和/或使用含有计算机代码的工业制品。
在上面详细描述了用于检查叶片尖部间隙的方法和系统的示例性实施例。用于检查叶片尖部间隙的方法和系统不限于本文描述的具体实施例，而是相反，可独立地以及与本文描述的其它构件分开来利用方法和系统的构件。例如，本文描述的方法和系统可具有其它工业和/或消耗装置应用，而不限于如本文描述的那样仅用燃气轮机发动机来实践。相反，可与许多其它行业结合起来实施和利用本发明。
虽然已经在多种具体实施例方面描述了本发明，但是本领域技术人员将认可，可用在权利要求的精神和范围内的改良来实践本发明。
Claims (6)
1.一种用于检查位于涡轮壳体内的转子叶片(204)的叶片尖部(210)间隙的系统(400)，所述系统包括：
探头保持器组件(404)，其包括平的底表面及具有相对于所述底表面倾斜定向的纵向轴线的通道(458)，所述底表面配置成与所述涡轮壳体相结合以使得所述底表面与所述涡轮壳体的上表面是共面的；以及
包括电磁探头(414)的探头组件(402)，所述电磁探头大小设置成插入到所述探头保持器组件的通道中，并且构造成从所述探头保持器组件的通道中发射电磁能，以用于检查限定在所述转子叶片和所述涡轮壳体的内表面之间的尖部间隙(218)。
2.根据权利要求1所述的系统(400)，其特征在于，所述探头保持器组件(404)包括构造成以磁的方式将所述探头保持器组件联接到所述壳体(212)上的磁性部分(464)。
3.根据权利要求1所述的系统(400)，其特征在于，所述探头保持器组件(404)包括构造成可移除地将所述探头组件(402)联接到所述探头保持器组件上的磁性部分(466，468)。
4.根据权利要求1所述的系统(400)，其特征在于，所述探头保持器组件(404)具有大体U形的外形，所述探头保持器组件构造成夹持到所述壳体(212)上。
5.根据权利要求1所述的系统(400)，其特征在于，所述探头保持器组件(404)进一步包括后表面(442，456)，所述后表面限定所述通道的第一端(460)，并且相对于所述底表面以锐角的方式定向，所述纵向轴线垂直于所述后表面。
6.根据权利要求1所述的系统(400)，其特征在于，所述涡轮壳体(212)具有内表面(214)，所述探头保持器组件(404)包括前表面节段(446，450)，以及将所述底表面联接到所述前表面节段上的前缘(452)，所述前表面节段在所述前缘处相对于所述底表面以锐角的方式定向。
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