CN103109153B - 用于处理涡轮叶片的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于处理涡轮叶片(1)的方法,所述涡轮叶片具有用于排出冷却空气的冷却空气孔(2),其中施加保护层并且然后再次打开被保护层部分地或者完全地封闭的冷却空气孔,其中在施加保护层之前借助于具有至少一个产生光束的光源和至少一个光检测器的、基于光学三角法的光学测量传感器(4)获取关于冷却空气孔的位置的坐标,并且在施加保护层之后应用所获得的数据来控制去除装置以去除部分地或者完全地覆盖冷却孔(2)的保护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理涡轮叶片的方法,所述涡轮叶片具有用于排出冷却空气的冷却空气孔,其中施加保护层并且然后再次打开被保护层部分地或者完全地封闭的冷却空气孔。本发明还涉及一种设备,所述设备适合于测定在涡轮叶片中的孔的位置。
背景技术
在高热负荷的涡轮中,涡轮叶片在外侧设有大多为陶瓷的保护层。这种保护层的实例能够从EP2085498A1中得知。借助于这种保护层能够以更高的温度运行涡轮并且由此提高其效率。附加地,这种涡轮叶片具有冷却空气孔,冷却空气能够经由所述冷却空气孔排出,所述冷却空气从内部经由冷却空气通道输送给冷却空气孔。
这种涡轮叶片的保护层经受磨损。因此,必须时常更新保护层。在此,在施加新的保护层之前,必须首先将留下的保护层剩余物除去。在此,通过新的保护层的材料部分地或者完全地封闭冷却空气孔。
在如之前的现有技术中,冷却空气孔的打开用手借助于锉刀来进行,其中根据在保护层中轻微的凹处或者小的、偏心的孔来识别冷却空气孔。所述过程是费时的进而是高成本的。
发明内容
本发明基于下述目的,提供一种低成本的并且精确的方法,借助所述方法能够再次打开涡轮叶片的被保护层部分地或者完全地封闭的冷却空气孔。另一目的在于,设计一种适用于此的设备。
首先提到的目的根据本发明由如下实现,即在施加保护层之前借助于具有至少一个产生光束的光源和至少一个光检测器的、基于光学三角法的光学测量传感器获取关于冷却空气孔的位置的坐标,并且借助于去除装置去除部分地或者完全地覆盖冷却孔的保护层来打开冷却空气孔,其中使用借助于三角法测取的数据来控制去除装置。
因此,本发明的基本思想是,借助于光学三角法测取冷却孔的位置并且使用在此获得的数据来控制去除装置,所述去除装置除去保护层的部分地或者完全地覆盖冷却空气孔的区域。所述方法提供关于冷却空气孔的位置的或其纵向中轴线的位置的精确的数据,所述数据然后能够被用于操控去除装置。所述方法确保精确地去除伸入到冷却空气孔中的保护层并且适合于尽可能自动地执行。此外,显著地降低废品率。
三角法在现有技术中已经长期已知用于多种应用目的,例如用于确定物体的表面轮廓(DE19532767A1),用于在线确定材料层厚度(DE10313888A1),用于确定在监控区域中的物体距离(EP1947477B1)和用于检查轨道(EP1548400A1)。为了详细地描述光学三角测量法,将所述参考文献并入本申请。
根据本发明的方法原理上已经能够应用在将保护层首次施加到涡轮叶片上时。然而,也能够在维修过程中使用,其中首先除去由于使用涡轮叶片而磨损的保护层并且然后施加新的保护层。在该情况下适宜的是,在除去磨损的保护层之后获取冷却孔的坐标。然后,能够施加新的保护层并且借助于根据本发明的去除装置除去保护层的部分地或者完全地覆盖冷却孔的区域,其中应用借助于三角法获得的数据来控制去除装置。
优选应用激光三角传感器作为测量传感器,因为借助这种传感器能够获得关于冷却空气孔的位置和几何形状的精确数据。
在根据本发明的方法中,通过将光束射入在相对于其纵向中轴线不同的位置中的冷却空气孔中,来测量每个冷却空气孔。在此,引起不同的光反射,所述光反射由光检测器获取并且转换成信号数据。存在从中能够检测冷却空气孔的位置的坐标或者说其纵向中轴线的位置的坐标的数据信息。优选地,光束应当在一个平面中以相对于相应的冷却空气孔的纵向中轴线的至少三个不同的角度射入。当光束在至少两个不同的平面中分别以相对于冷却孔空气孔的纵向中轴线不同的角度射入时,获得更加精确的数据信息。为了整理在此获得的数据进而为了测取冷却空气孔的位置的坐标能够使用多维图像处理程序。
在去除在冷却空气孔的区域中的保护层方面,根据本发明提出,为此使用激光去除装置的激光束。
涉及设备的第二目的根据本发明由以下实现,即所述设备具有适合于光学三角法的光学测量传感器,所述光学测量传感器具有至少一个产生光束的光源和至少一个光检测器,其中测量传感器以位置能够改变的方式安装在保持器上并且具有评估单元,所述评估单元构成为,使得所述评估单元基于在光束在不同的位置射入到冷却空气孔中时由光检测器产生的信号获得冷却空气孔的位置的坐标或者说其纵向中轴线的位置的坐标。如在上面已经描述,所述坐标能够用作为用于控制去除装置的数据。
测量传感器适宜地构成为激光三角传感器。机床、坐标测量机和/或测量臂能够用作为保持器。在保持器上应当能够在至少一个平面中以不同的角位置调节光源。当能够在保持器上在多个平面中并且分别以不同的角位置调节光源时,能够获得更精确的数据信息。
根据本发明还提出,光源和光检测器组合成一体的测量传感器,所述测量传感器以位置能够改变的方式安装在保持器上。
评估装置能够设有多维图像处理程序以用于评估由光检测器产生的信号。
在尤其有利的设计方案中,属于所述设备的是用于去除在冷却空气孔的区域中的保护层的去除装置,所述去除装置尤其构成为产生激光束的激光去除装置。在此,去除装置以下述方式与评估装置共同工作,即根据冷却空气孔的在评估装置中被处理的数据进行去除装置的定向。优选地,应当如此地进行定向,使得将激光去除装置的激光束同轴于和/或平行于相应的冷却空气孔的纵向中轴线射入。
具体实施方式
在附图中根据示意地示出的实施例详细阐明本发明。所述附图示出涡轮叶片1的部段,更确切地说示出所述涡轮叶片1的壁的外侧。冷却空气孔2穿过所述壁,所述冷却空气孔在涡轮叶片1的外侧终止于出射椭圆部3。在内侧,冷却空气孔2连接到在此没有详细示出的冷却空气通道,所述冷却空气通道在构成为空心的涡轮叶片1之内延伸并且连接到压缩空气源。
在此没有详细示出的保持器上安装有激光三角传感器4,所述激光三角传感器具有光检测器和用于产生激光束的激光源。激光源定向成,使得激光束在激光三角传感器的下端侧5处垂直于所述端侧射出。在激光束射出位置的附近存在光检测器。
在应用根据本发明的方法时,激光三角传感器4首先定位在位置A中,也就是说,使得所述激光三角传感器尽可能同轴地位于冷却空气孔2的假想的纵向中轴线6中并且射入到所述冷却空气孔中。这能够在将保护层首次施加到涡轮叶片1的外侧上之前进行或者在维修涡轮叶片的情况下在除去已磨损的保护层之后进行。然后,激光三角传感器4在图平面中根据箭头D、E向左枢转一次并且向右枢转一次。位置B和C为相对于纵向中轴线6的相应的最大的角位置。在此,由激光源产生的激光束如之前那样射入到冷却空气孔2中,然而根据角位置而不同地被反射。这由光检测器获取,并且由所述光检测器产生的信号借助于多维图像处理程序转换成数据信息。直到位置B和C的枢转过程能够被多次地重复,以便获得尽可能多的数据。在反射达到最小值的位置中,获得冷却空气孔2的位置的尽可能精确的定位或者说其纵向中轴线6的位置的尽可能精确的定位。当激光三角传感器4附加地在偏离于图平面的平面中,尤其旋转90°的平面中枢转并且将在此获得的信号或者数据输送给图像处理程序时,还能够更加精确地实现上述内容。
借助于如此获得的数据信息,在将(新的)保护层施加到涡轮叶片1的外侧上之后,即使冷却空气孔2通过保护层的材料部分地或者完全地封闭,也能够精确地找到冷却空气孔2的纵向中轴线6。数据能够用于控制尤其是激光去除装置的去除装置,使得除去保护层的使得冷却空气孔2的出射椭圆部3变窄或者甚至封闭的部分。
Claims (14)
1.用于处理涡轮叶片(1)的方法,所述涡轮叶片具有用于排出冷却空气的冷却空气孔(2),
其中施加保护层并且然后再次打开被所述保护层部分地或者完全地封闭的所述冷却空气孔,
其中在施加所述保护层之前借助于基于光学三角法的光学测量传感器(4)获取关于所述冷却空气孔的位置的坐标,所述光学测量传感器具有至少一个产生光束的光源和至少一个光检测器,
其中使用激光三角传感器(4)作为测量传感器,
在施加所述保护层之后使用在此获得的数据来控制去除装置,以用于去除部分地或者完全地覆盖所述冷却空气孔(2)的保护层,并且
其中通过将所述光束以相对于所述冷却空气孔的假想的纵向中轴线(6)的不同位置射入所述冷却空气孔(2)中,来测量每个冷却空气孔(2),并且
其中在一平面中所述光束以相对于相应的所述冷却空气孔(2)的所述假想的纵向中轴线的至少三个不同的角度射入到所述冷却空气孔中。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在维修过程中,首先除去由于所述涡轮叶片的工作而磨损的保护层并且然后获取所述坐标。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在至少两个不同的平面中所述光束以分别相对于所述冷却空气孔(2)的所述假想的纵向中轴线的不同的角度射入到所述冷却空气孔中。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,使用多维图像处理程序来确定所述冷却空气孔(2)的位置的坐标。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,使用激光去除装置的激光束来去除在所述冷却空气孔(2)的区域中的所述保护层。
6.用于确定冷却空气孔(2)在涡轮叶片中的位置的设备,
其特征在于,
所述设备具有适合于光学三角法的光学测量传感器(4),所述光学测量传感器具有至少一个产生光束的光源和至少一个光检测器,其中所述测量传感器(4)以位置能够改变的方式安装在保持器上并且具有评估单元,所述评估单元构成为,使得所述评估单元基于在所述光束以不同的位置射入到冷却空气孔(2)中时由所述光检测器产生的信号获得所述冷却空气孔(2)的位置的坐标。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述保持器是机床、坐标测量机和/或测量臂。
8.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,所述光源能够在至少一个平面中以不同的角位置在所述保持器上进行调节。
9.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,所述光源能够在多个平面中并且分别以不同的角位置在所述保持器上进行调节。
10.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,光源和光检测器组合成一体的测量传感器(4),所述测量传感器以能够改变位置的方式安装在所述保持器上。
11.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,所述评估单元设有多维图像处理程序以用于评估由所述光检测器产生的信号。
12.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,用于去除在冷却空气孔的区域中的所述保护层的去除装置属于所述设备,其中所述去除装置以下述方式与所述评估单元共同工作,即根据所述冷却空气孔(2)的在所述评估单元中处理的数据进行所述去除装置的定向。
13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述去除装置是产生激光束的激光去除装置。
14.根据权利要求13所述的设备,其特征在于,如此进行定向,使得将所述激光去除装置的所述激光束同轴于和/或平行于相应的所述冷却空气孔(2)的假想的纵向中轴线射入到所述冷却空气孔中。
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