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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery”, die am 21. August 2013 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 13/972000 zugewiesen ist; diese wiederum beansprucht das Prioritätsrecht der vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel ”Hybrid Scope – Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1–1000 min
–1)”, die am 23. August 2012 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 61/692393 zugewiesen ist, und der vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel ”Vision Scope – 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement”, die am 23. August 2012 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 61/692409 zugewiesen ist; und die zudem eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362352 zugewiesen ist und die jetzt das
US-Patent Nr. 8713999 ist, und die auch eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System and Method for Automated Optical Inspection of Industrial Gas Turbines and Other Power Generation Machinery with Articulated Multi-Axis Inspection Scope” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362387 und die jetzt
US-Patent Nr. 8922640 ist, und die auch eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System and Method for Automated Optical Inspection of Industrial Gas Turbines and Other Power Generation Machinery” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362417 zugewiesen ist und die jetzt das
US-Patent Nr. 9057710 ist; wobei der gesamte Inhalt jeder dieser beanspruchten Prioritätsanmeldungen hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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Diese Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”Method And System For Surface Profile Inspection Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery”, die am 8. Juni 2015 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 14/732982 zugewiesen ist, die eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System And Method For Visual Inspection And 3D White Light Scanning Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery”, die am 21. August 2013 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 13/972000 zugewiesen ist; diese wiederum beansprucht das Prioritätsrecht der vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel ”Hybrid Scope – Turbine Combustor Hardware Visual Inspection Tooling That Can Also Be Used To Inspect The Row 1 Turbine Blades While They Are On Turning Gear (1–1000 min
–1)”, die am 23. August 2012 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 61/692393 zugewiesen ist, und der vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel ”Vision Scope – 3D Scanner Tip for Visual Inspection and Measurement”, die am 23. August 2012 eingereicht wurde und der die lfd. Nr. 61/692409 zugewiesen ist; und die zudem eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System And Method For Automated Optical Inspection Of Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery With Multi-Axis Inspection Scope” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362352 zugewiesen ist und die jetzt das
US-Patent Nr. 8713999 ist, und die auch eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System and Method for Automated Optical Inspection of Industrial Gas Turbines and Other Power Generation Machinery with Articulated Multi-Axis Inspection Scope” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362387 und die jetzt
US-Patent Nr. 8922640 ist, und die auch eine Teilfortführung der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”System and Method for Automated Optical Inspektion of Industrial Gas Turbines and Other Power Generation Machinery” ist, die am 31. Januar 2012 eingereicht wurde, der die lfd. Nr. 13/362417 zugewiesen ist und die jetzt das
US-Patent Nr. 9057710 ist; wobei der gesamte Inhalt jeder dieser Anmeldungen hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Videoinspektionssysteme und andere reflexiv-photonische Inspektionssysteme zur zerstörungsfreien internen Inspektion von Leistungserzeugungsmaschinen wie Brennkraftmaschinen oder Dampfturbinenmotoren, Generatoren und anderer Anlagentechnik zur Leistungserzeugung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Video-/Kamera-Inspektionssysteme mit selbsttragenden und formhaltenden, länglichen verformbaren Bereitstellungsanbindungen und einem Kamerakopf, der mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist, um Bilder der Innenbereiche von Interesse innerhalb von Leistungserzeugungsanlagen zu erfassen. Die Bereitstellungsanbindung ist zur Einführung durch Hohlräume der Leistungserzeugungsmaschine und zur Ausrichtung des Kamerakopf-Sichtfelds auf den Innenbereich von Interesse innerhalb der Maschine biegsam. Die Bereitstellungsanbindung kann zur Inspektion von verschiedenen Bereichen von Interesse innerhalb der gleichen Maschine oder in verschiedenen Maschinen wiederholt verformt werden.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Leistungserzeugungsmaschinen wie etwa Dampf- oder Gasturbinenmotoren oder Generatoren werden oft kontinuierlich mit geplanten Inspektions- und Wartungspausen, wobei zu der Zeit die Maschinen außer Betrieb genommen und abgeschaltet werden, betrieben. Beispielsweise wird ein Gasturbinenmotor häufig so betrieben, dass er für ca. 4000 Stunden kontinuierlich Leistung erzeugt, woraufhin er für eine Routinewartung, Inspektion und Reparatur von bei der Inspektion identifizierten Komponenten außer Betrieb genommen wird. Es ist ein mehrtägiges Projekt, einen Gasturbinenmotor für geplante Wartungsarbeiten außer Betrieb zu nehmen und ihn schließlich vollständig abzuschalten. Einige Turbinenkomponenten wie beispielsweise der Turbinenrotorabschnitt werden bei Temperaturen über 1000°C (1832°F) betrieben. Die Turbine erfordert 48–72 Stunden Abkühlzeit, um vor der vollständigen Abschaltung Raumtemperatur zu erreichen, um die Wahrscheinlichkeit eines Verziehens von Komponente oder anderer Verformungen zu reduzieren. Während der Abschaltphase wird die Turbinenrotordrehzahl von einer Betriebsdrehzahl von etwa 3600 U/min auf eine Drehzahl von etwa 120 U/min oder weniger im ”Drehgangbetrieb”, in dem der Rotor von außen durch einen Hilfsantriebsmotor angetrieben wird, heruntergefahren, um die Wahrscheinlichkeit des Verziehens des Rotors zu verringern. Andere Turbinenkomponenten wie beispielsweise das Turbinengehäuse werden ebenfalls langsam auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
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Sobald die Turbine im Verlauf von bis zu ungefähr 72 Stunden auf Umgebungstemperatur abgekühlt worden ist, können interne Komponenten der nun statischen Turbine mit optischen Kamerainspektionssystemen untersucht werden. Bekannte optische Kamerainspektionssysteme verwenden starre oder flexible optische Endoskope, die in Inspektionsöffnungen eingeführt werden, die um den Turbinenumfang herum angeordnet sind. Das Endoskop wird manuell so positioniert, dass sein Sichtfeld einen Bereich von Interesse innerhalb der Turbine, wie beispielsweise eine oder mehrere Leitschaufeln oder Laufschaufeln, Brennkammerkörbe usw. umfasst. Eine Kamera, die optisch mit dem Endoskop gekoppelt ist, erfasst Bilder von Objekten von Interesse innerhalb des Sichtfelds für eine Fernvisualisierung und Archivierung (falls gewünscht) durch einen Inspekteur. Starrrohr-Endoskope sind nicht in verdrehte oder eng begrenzte Hohlräume innerhalb der Leistungserzeugungsmaschinen einfÜhrbar. Endoskope mit flexibler Anbindung sind nicht selbsttragend, so dass die Kamerasichtfeld-Stabilität durch unbeabsichtigte Anbindungsbewegung gestört wird, wie beispielsweise dann, wenn die Anbindung während der Videoinspektion versehentlich rutscht. Endoskope mit flexibler Anbindung berühren unabsichtlich interne Oberflächen innerhalb von Leistungserzeugungsmaschinen, während sie durch interne Maschinendurchgänge manövriert werden, wodurch potenzielle Schäden an relativ spröden und zerbrechlichen Oberflächen wie Wärmedämmschichten auf Turbinenmotorlaufschaufeln, -leitschaufeln oder Brennkammerübergängen riskiert werden.
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Eine komplette Turbineninspektion erfordert mehrere manuelle Relativpositionierungssequenzen zwischen der Sichtöffnung des Kamerainspektionssystems und Bereichen von Interesse innerhalb der Turbine durch einen menschlichen Inspekteur. In vielen Außendienstanwendungen ist es auch wünschenswert, mehrere Arten von visuellen Inspektionsdaten zu sammeln, die Abmessungsdaten und/oder Oberflächenprofildaten und/oder eine allgemeine Videoaufzeichnung der internen Komponenten der Leistungserzeugungsmaschinen während eines einzigen Vor-Abbau-Inspektionszyklus umfassen. Jede Art von zerstörungsfreier visueller Auswertungsinspektion erfordert eine andere Art von Endoskopvorrichtung/-system, um jede spezielle Art von Inspektion durchzuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen zerstörungsfreie optische Auswertungsinspektionssysteme, die reflexiv-photonische Instrumente wie Video- oder Photokameras unterschiedlicher Bildauflösung, Laser-Profilometer oder 3D-Weißlichtlaser-Abmessungsscanner einsetzen. Das optische Instrument ist mit einem Kamerakopf gekoppelt, der wiederum mit einem distalen Ende einer selbsttragenden und formhaltenden, verformbaren länglichen Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist. Die Bereitstellungsanbindung ist zur Einführung durch Hohlräume der Leistungserzeugungsmaschine und zur Ausrichtung des Kamerakopf-Sichtfelds auf den Innenbereich von Interesse innerhalb der Maschine biegsam. Die Bereitstellungsanbindung kann zur Inspektion von verschiedenen Bereichen von Interesse innerhalb der gleichen Maschine oder in verschiedenen Maschinen wiederholt verformt werden. In einigen Ausführungsformen sind die Inspektionsinstrumente mit jeweiligen selektiv austauschbaren Kameraköpfen gekoppelt, die wahlweise mit der Bereitstellungsanbindung gekoppelt werden, so dass ein Satz oder eine Familie von verschiedenen Inspektionsinstrumenten verfügbar sind, um mehrere Arten von Inspektionen in einer einzelnen oder mehreren Arten von Leistungserzeugungsmaschinen durchzuführen. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Inspektionsinstrument wie etwa eine Videokamera mit einem Videosteuersystem gekoppelt, das Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung empfängt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung verfügen über ein Videoinspektions-Endoskopsystem, das eine selbsttragende und formhaltende, verformbare, längliche, rohrförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximalen Ende umfasst. Die Anbindung ist aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist. Ein Kamerakopf ist mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt. Eine Videokamera oder ein anderes photonisch-reflexives Inspektionsinstrument ist mit dem Kamerakopf gekoppelt, um Videobilder oder andere entsprechende Bilder zu erfassen. In einigen Ausführungsformen ist ein Videosteuersystem mit der Videokamera gekoppelt, um Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung zu empfangen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Bereitstellungsanbindung ein verformbares metallisches Innenrohr, das zu mehreren, aufeinanderfolgenden Biegeverformungen entlang einem gemeinsamen Abschnitt in der Lage ist, ohne Risse in dem Innenrohr zu bilden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Videokamera eine Kameraplatine eines PC, eines Tablet-Computers oder eines Smartphones mit fünf Megapixel (5 MP) oder mehr, die mit dem Videosteuersystem über ein USB-Kabel gekoppelt ist, das innerhalb des Rohrlumens gehalten wird. In einigen Ausführungsformen koppelt ein selektiv in Eingriff bringbares Kopplungselement das distale Ende der Bereitstellungsanbindung und den Kamerakopf, um die Anbindung und den Kamerakopf selektiv in Eingriff miteinander zu bringen, so dass mehrere zusätzliche austauschbare Kameraköpfe, die jeweils unterschiedliche reflexiv-photonische, zerstörungsfreie Auswertungsinstrumente aufweisen, für verschiedene Arten von Inspektionen innerhalb der gleichen Leistungserzeugungsmaschine oder in verschiedenen Maschinen mit der Anbindung gekoppelt werden.
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Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen ein Verfahren zur zerstörungsfreien internen Inspektion von Bereichen von Interesse innerhalb einer Leistungserzeugungsmaschine. Die bereitgestellte Leistungserzeugungsmaschine weist Bereiche von Interesse darin auf, die mit entsprechenden internen Kanälen in Verbindung stehen. Die Kanäle sind von außerhalb der Maschine extern zugänglich. Ein Videoinspektionsendoskop ist bereitgestellt, das eine selbsttragende und formhaltende, längliche verformbare röhrenförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximale Ende aufweist. Die Anbindung ist aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist. Ein Kamerakopf ist mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt. Eine Videokamera (oder ein anderes reflexiv-photonisches optisches Inspektionsinstrument) ist mit dem Kamerakopf gekoppelt, um Videobilder in einem Sichtfeld der Kamera zu erfassen. Ein Videosteuersystem ist mit der Videokamera gekoppelt und empfängt die Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung. Während des Inspektionsprozesses wird ein erster Innenbereich von Interesse innerhalb der bereitgestellten Leistungserzeugungsmaschine durch Biegen des metallischen Innenrohrs, um das längliche Profil der Bereitstellungsanbindung einem ersten Verformungsprofil anzupassen, inspiziert. Das gebogene erste Profil erleichtert das Einführen der Anbindung und des Kamerakopfs in die Nähe des ersten Innenbereichs von Interesse durch einen entsprechenden internen Kanal, der mit dem Bereich von Interesse in Verbindung steht. Die Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und der Kamerakopf werden in den entsprechenden internen Kanal eingeführt, so dass der Kamerakopf nahe dem ersten Bereich von Interesse ist. Eine Bewegung des proximalen Endes der Bereitstellungsanbindung richtet das Sichtfeld der Kamera so aus, dass es den ersten Bereich von Interesse umfasst, und ein Bild des Bereichs von Interesse wird von der Kamera erfasst. Das erfasste Bild wird an das Videosteuersystem übertragen.
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Zusätzliche Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen ein Verfahren zur internen zerstörungsfreien Inspektion von Bereichen von Interesse in einem Verbrennungsturbinenmotor, der aufweist: einen Verdichter- und einen Turbinenabschnitt, die darin einen drehbaren Rotor mit Reihen von Laufschaufeln, die daran befestigt sind, und Reihen von stationären Leitschaufeln, die zwischen den Laufschaufelreihen angeordnet sind, umfassen; einen Brennkammerabschnitt, der zwischen dem Verdichter- und dem Turbinenabschnitt angeordnet ist. Der Motor weist interne Kanäle auf, die in Verbindung mit Innenbereichen von Interesse innerhalb der jeweiligen Verdichter-, Turbinen und Brennkammerabschnitte stehen, und diese Durchgänge sind von außerhalb des Motors extern zugänglich. Ein Videoinspektions-Endoskopsystem ist bereitgestellt, das aufweist: eine selbsttragende und formhaltende, längliche verformbare röhrenförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximalen Ende. Die Anbindung ist aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist. Das Endoskopsystem weist auch einen Kamerakopf auf, der mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist. Eine Videokamera (oder ein anderes reflexiv-photonisches optisches Inspektionsinstrument) ist mit dem Kamerakopf gekoppelt, um Videobilder in einem Sichtfeld der Kamera zu erfassen. Die aufgenommenen Bilder werden in einem Videosteuersystem empfangen, das mit der Kamera gekoppelt ist. In dem Inspektionsverfahren wird ein erster Innenbereich von Interesse in dem bereitgestellten Verbrennungsturbinenmotor durch Biegen des metallischen Innenrohrs, um das längliche Profil der Bereitstellungsanbindung einem ersten Verformungsprofil anzupassen, was seine Einführung mit dem Kamerakopf in die Nähe des ersten Innenbereichs von Interesse in der Leistungserzeugungsmaschine durch einen entsprechenden internen Kanal erleichtert, inspiziert. Die Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und der Kamerakopf werden in den entsprechenden internen Kanal eingeführt, so dass der Kamerakopf nahe dem ersten Bereich von Interesse ist. Das Kamerasichtfeld wird durch Bewegen des proximalen Endes der Bereitstellungsanbindung so ausgerichtet, dass es den ersten Bereich von Interesse darin umfasst, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Bild mit der Kamera erfasst wird. Das erfasste Bild wird an das Videosteuersystem übertragen. Ein oder mehrere andere Bereiche von Interesse innerhalb des Turbinenmotors werden jeweils durch Zurückziehen der Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes aus der Leistungserzeugungsmaschine inspiziert. Danach wird das metallische Innenrohr der Bereitstellungsanbindung gebogen, um mit einem zweiten oder anderen nachfolgenden Verformungsprofilen übereinzustimmen, um das Einführen der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe eines zweiten oder anderer nachfolgender Bereiche von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch entsprechende interne Kanäle zu erleichtern, wie es bei der Inspektion des ersten Bereichs von Interesse durchgeführt wurde. Die Bereitstellungsanbindung mit dem zweiten oder einem anderen nachfolgenden Verformungsprofil und der Kamerakopf werden in den entsprechenden internen Kanal eingeführt, so dass der Kamerakopf in der Nähe des zweiten oder anderer nachfolgender Bereiche von Interesse ist. In der zweiten oder nachfolgenden Inspektion von Bereichen von Interesse wird das Sichtfeld der Kamera so ausgerichtet, dass es den jeweiligen Bereich von Interesse darin umfasst, und ein entsprechendes Bild wird erfasst. Die erfassten Bilder werden an das Videosteuersystem übertragen, wie es bei dem ersten erfassten Bild erfolgte. In einer weiteren Ausführungsform werden eine Bereitstellungsanbindung mit einem ersten Verformungsprofil und ein Kamerakopf in den Turbinenmotor eingeführt, so dass der Kamerakopf in axialer Richtung von einer ersten Turbine beabstandet ist, wobei das Kamerasichtfeld einen ersten Bereich von Interesse der ersten Laufschaufel umfasst. Das Laufschaufelbild in dem Sichtfeld wird erfasst und an das Videosteuersystem übertragen. Der Turbinenrotor wird dann so gedreht, dass das Kamerasichtfeld einen entsprechenden ersten Bereich von Interesse von einer zweiten oder nachfolgenden Turbinenlaufschaufel umfasst. Bilder von jeder gewünschten Laufschaufel, die in das Sichtfeld der Kamera gedreht wird, werden erfasst und an das Videosteuersystem übertragen.
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Die jeweiligen Merkmale der Ausführungsbeispiele der Erfindung können in einer beliebigen Kombination oder Unterkombination gemeinsam oder einzeln angewendet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Ausführungsbeispiele der Erfindung können durch Erwägen der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:
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1 eine schematische Ansicht von Ausführungsbeispielen eines optischen Inspektionssystems der Erfindung ist, das in Hohlräumen einer Verbrennungsturbinenmotor-Leistungserzeugungsmaschine angeordnet ist;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bereitstellungsanbindung, eines Kamerakopfes und einer Kamera ist, die verwendet werden, um einen Bereich von Interesse innerhalb einer Verbrennungsturbinenmotor-Leistungserzeugungsmaschine zu inspizieren;
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3 eine perspektivische Ansicht der Bereitstellungsanbindung und des Kamerakopfes von 2 ist;
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4 ein Querschnitt der Bereitstellungsanbindung von 3 ist, der dort entlang von 3-3 genommen ist;
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5 eine perspektivische Unteransicht des Kamerakopfes von 3 ist, der eine beispielhafte Computervideokamera umfasst, die damit gekoppelt ist und darin gehalten wird;
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6 eine perspektivische Unteransicht des Kamerakopfes von 6 mit einer teilweise entfernten Computervideokamera ist; und
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7 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Inspektionssystems der Erfindung ist.
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Um das Verständnis zu erleichtern, wurden identische Bezugszahlen soweit möglich verwendet, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in zerstörungsfreien optischen Auswertungsinspektionssystemen verwendet. Das System umfasst Videokameras oder andere reflexiv-photonische optische Instrumente wie etwa Laser-Profilometer oder 3D-Weißlichtlaser-Abmessungsscanner, die in einem Kamerakopf eingebaut sind. Der Kamerakopf ist mit einem distalen Ende einer selbsttragenden und formhaltenden, verformbaren länglichen Bereitstellungsanbindung gekoppelt. Die Bereitstellungsanbindung ist zum Einführen durch Hohlräume von Leistungserzeugungsmaschinen und zur Ausrichtung des Kamerakopf-Sichtfelds auf den Innenbereich von Interesse biegsam. Die Bereitstellungsanbindung kann zur Inspektion von verschiedenen Bereichen von Interesse wiederholt verformt werden. Im Gegensatz zu bekannten Starrrohr-Endoskopen kann die verformbare Bereitstellungsanbindung, die in Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, gebogen werden, um gewundenen Einführungspfaden innerhalb von internen Hohlräumen von Leistungserzeugungsmaschinen zu entsprechen. Im Gegensatz zu bekannten Endoskopen mit flexiblen Rohren, ist die verformbare Bereitstellungsanbindung, die in Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, selbsttragend, so dass das Kamerasichtfeld zur Bilderfassung in einer stabilen Position ausgerichtet bleibt. In einigen Ausführungsformen werden selektiv austauschbare Kameraköpfe mit der Bereitstellungsanbindung gekoppelt, so dass ein Satz oder eine Familie von unterschiedlichen optischen Inspektionsinstrumenten verfügbar ist, um mehrere Typen von Inspektionen innerhalb einer einzelnen oder mehrerer Arten von Leistungserzeugungsmaschinen durchzuführen. In einigen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, ist die Kamera mit einem Videosteuersystem gekoppelt, das Bilder einer Kamera oder eines anderen optischen Instruments zur weiteren Verarbeitung empfängt, und eine nichtflüchtige Speichervorrichtung ist zum Speichern der Bilder damit gekoppelt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Videosteuersystem einen PC, Tablet-Computer oder ein Smartphone.
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1 ist ein bekannter Verbrennungsturbinenmotor 20, der ein Typ der Leistungserzeugungsmaschine ist und auch als ein Gasturbinenmotor bezeichnet wird. Der Motor 20 umfasst einen Verdichterabschnitt 30, in dem stationäre Reihe-1-Leitschaufeln 32 und rotierende Laufschaufeln 34 gestrichelt gezeigt sind. Der Verdichterabschnitt 30 umfasst in der Regel mehrere Reihen von Leitschaufeln und Laufschaufeln. Der Motorverbrennungsabschnitt 36 umfasst eine Brennkammer-Zugangsöffnung 38, wie beispielsweise eine Brennkammer-Pilot/Zündungsöffnung. Der Motor 20 umfasst ferner einen Turbinenabschnitt 39. Eine rotierende Motorwelle 40 trägt die Verdichterlaufschaufeln (z. B. Laufschaufeln 34) und Turbinenabschnittlaufschaufeln, wie beispielsweise die Reihe-1-Laufschaufeln 43 und die Reihe-2-Laufschaufeln 45. Der Turbinenabschnitt 39 umfasst auch gegenüberliegende Reihen von stationären Leitschaufeln, wie beispielsweise die Reihe-1-Leitschaufeln 42 und die Reihe-2-Leitschaufeln 44. Ein Hohlraum zwischen gegenüberliegenden Reihe-1-Leitschaufeln und -Laufschaufeln ist durch eine oder mehrere umfänglich ausgerichtete Reihe-1-Zugangsöffnungen 46 zugänglich, die mit dem Raum in Verbindung stehen. In ähnlicher Weise stehen eine oder mehrere umfänglich ausgerichtete Reihe-2-Zugangsöffnungen 47 mit dem Raum zwischen den gegenüberliegenden Reihe-2-Leitschaufeln und -Laufschaufeln in Verbindung. Der Motor 20 weist eine oder mehrere Kühlluft-Hohlräume 49 auf, die von außerhalb des Motors zugänglich sind. In 1 sind mehrere beispielhafte Videoskop-Inspektionssysteme 50 der Erfindung von außen in verschiedene jeweilige Hohlräume des Motors 20 eingeführt, um eine optische Inspektion von verschiedenen gewünschten Bereichen von Interesse innerhalb des Motors zu ermöglichen. Das Inspektionssystem 50 ist auch zum Inspizieren von anderen Arten von Leistungserzeugungsanlagen wie Dampfturbinenmotoren, Generatoren, Verflüssigern oder anderen Arten von zugehörigen Rohren oder Leitungen oder anderen Arten von Maschinen nützlich.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Videoskop-Inspektionssystem eine verformbare, selbsttragende Bereitstellungsanbindung 60 außerhalb des Motors 20, die durch eine gewünschte Inspektionsöffnung wie etwa die Inspektionsöffnungen 38, 47 und 49 zu einem Bereich von Interesse innerhalb des Motors eingeführt wird. Die Bereitstellungsanbindung 60 hat ein distales Ende 62, das in den Motor 20 eingeführt wird und mit dem ein Kamerakopf 80 gekoppelt ist. Der Kamerakopf 80 nimmt ein optisches Inspektionsinstrument auf, das ein Sichtfeld (FOV) aufweist. Die Bereitstellungsanbindung weist ein proximales Ende 64 auf, das außerhalb des Motors 20 betätigt wird, um das Kamerakopf-Sichtfeld in die Nähe eines gewünschten Bereichs von Interesse innerhalb des Motors zu bewegen, so dass optische Bilder zur Auswertung und Inspektion erhalten werden.
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Die Bereitstellungsanbindung
60 ist durch Biegen verformbar, ist jedoch nach dem Biegen im Gegensatz zu den bekannten kabelartigen Endoskopanbindungen oder starren rohrfömigen Anbindungen selbsttragend. Somit ist die Anbindung
60 verformbar, um durch verschiedene Hohlräume des Motor
20 zu manövrieren, aber ihre selbsttragende Struktur ermöglicht und erhält eine gewünschte Ausrichtung des Kamerakopfes und des Sichtfelds des gekoppelten optischen Instruments auf den Motorinnenbereich von Interesse. Die beispielhafte Bereitstellungsanbindung
60 von
1–
4 umfasst ein flexibles, metallisches Innenrohrelement
66, über das eine Klebstoffschicht
68 und eine äußere Polymerschicht
70 aufgebracht sind. Die äußere Polymerschicht
70 ist elastisch und relativ weicher als Komponenten innerhalb des Turbinenmotors, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung an den Motorkomponenten bei unabsichtlichem Kontakt mit der Anbindung
60 während einer Inspektionsprozedur verringert wird. Die Anbindung
60 definiert ein Lumen
72 innerhalb des Innendurchmessers des rohrförmigen Elements
66. Die beispielhafte Bereitstellungsanbindungs-Konstruktion ist in dem
US-Patent Nr. 4216802 gezeigt und beschrieben, dessen gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Es wird auch angenommen, dass die im Handel erhältlichen Rohrprodukte, die den allgemeinen Aufbau, der in dem
US-Patent Nr. 4216802 beschrieben ist, einbeziehen, was Innenrohrelemente umfasst, die aus Aluminiumrohrmaterial hergestellt sind, unter den Marken SYNFLEX
® oder DEKABON
® weltweit durch Lieferanten von hydraulischen Systemen verkauft werden. Im Allgemeinen werden solche Rohrprodukte als für hydraulische oder andere Fluidleitungen geeignet vermarktet, die für den festen Einbau in einer industriellen Umgebung zu einer gewünschten Form gebogen werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Eigenschaften solcher kommerziellen flexiblen Rohre für die Anwendung in optischen Inspektionsendoskopanwendungen vorteilhaft sind, wo es erwünscht ist, den Kamerakopf durch interne Kanäle innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine zu manövrieren. Das Rohr wird zu einem Profil gebogen, das mit dem internen Kanal übereinstimmt, so dass der Kamerakopf in den Bereich von Interesse bei einer geringeren Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Kontakts zwischen der Anbindung
60 und den internen Komponenten des Motors
20 während der Einführprozedur einführbar ist. Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, einen unbeabsichtigten Kontakt zwischen den internen Komponenten des Motors
20 und der Anbindung
60 zu vermeiden, um die Gefahr von Motorkomponentenschäden zu reduzieren. Allerdings hat das Anbindungsrohr nach dem Biegen ausreichend selbsttragende strukturelle Integritätseigenschaften, dass sich das Sichtfeld nicht aufgrund von Anbindungsselbstverbiegung verschiebt oder in anderer Weise schwankt. Im Gegensatz dazu benötigt ein Endoskop mit flexibler Anbindung, die nicht selbsttragend ist, ein Anliegen der Anbindung oder des Kamerakopfes an einer inneren Stützfläche (was das Risiko von Schäden an internen Komponenten durch unbeabsichtigtem Kontakt erhöht) und trägt das Risiko von zufälligen Sichtfeldverschiebungen, sollte die Anbindung während einer Inspektionsprozedur versehentlich innerhalb des Motorkanals verschoben werden.
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Die Struktur des Kamerakopfes 80 ist in 3, 5 und 6 gezeigt. Der Kamerakopf 80 hat einen Kamerakopf-Anbindungskoppler 82 an seinem proximalen Ende und eine abnehmbare distale Kappe oder Spitze 84 an seinem distalen Ende. Eine Sichtöffnung 86 ermöglicht eine optische Kommunikation zwischen einem intern eingekoppelten optischen Instrument wie etwa einer Videokamera 88 und ihrem Kameraobjektiv 89. Die Videokamera 88 als beispielhaftes optisches Instrument von 6 ist eine im Handel erhältliche Kameraplatine eines PCs, Tablet-Computers oder Smartphones mit fünf Megapixel (5 MP) oder mehr, die auch eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen wie etwa Leuchtdiodenpaare (LED-Paare) 90, 92 enthält. Der Kamerakopf definiert zudem Öffnungen zur Übertragung des LED-Ausgabelichtes zur Beleuchtung des Kamerasichtfeldes. Andere Arten von photonischen zerstörungsfreien Auswertungsinstrumenten können die Videokamera 88 ersetzen, wie etwa Video- oder Standbildkameras, Laser-Profilometer oder 3-D-Laserscanner, wie sie etwa in der zuvor erwähnten, ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit lfd. Nr. 13/972000, die am 21. August 2013 eingereicht wurde, und der zuvor erwähnten, gleichzeitig anhängigen US-Gebrauchsmusteranmeldung mit dem Titel ”Method And System For Surface Profile Inspection Of Off-Line Industrial Gas Turbines And Other Power Generation Machinery”, der die lfd. Nr. 14/732982 zugewiesen ist, beschrieben sind.
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Der Kamerakopf-Anbindungskoppler 82 wird selektiv oder permanent mit dem distalen Ende 62 der Anbindung mit einem oder mehreren länglichen Befestigungselementen 94 wie etwa selbstschneidenden Schrauben, Nieten, festen Stifte oder Spannstiften gekoppelt. In einigen Ausführungsformen sind mehrere Befestigungselemente 94 in paralleler, senkrechter oder schräger relativer Ausrichtung. Selektiv lösbare Kopplungen wie Gewinderohrpassungen (z. B. eine Außengewinderohrpassung, die mit dem distalen Ende 62 der Anbindung und einem Innengewinde in dem Kamerakopf-Anbindungskoppler 82 gekoppelt ist) oder Bajonetthalterungen ersetzen in einigen Ausführungsformen die länglichen Verbindungselemente 94.
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Die Struktur des Kamerakopfes 80 von 5 und 6 beinhaltet einen internen Kanal zur Kopplungsaufnahme der Kamera 88 oder eines anderen optischen Instruments. Die Kamerakopfkappe 84 wird von dem Kamerakopf 80 entfernt, was ein gleitendes Einführen und Befestigen der Kamera 88 darin ermöglicht, so dass das Kameraobjektiv 89 in optischer Verbindung mit der Umgebung des Kamerakopfes ist, genauso wie die LEDs 90, 92. In einigen Ausführungsformen sind der Kamerakopf 80 und die Kappe 84 aus einem Polymermaterial hergestellt, wobei der interne Kanal dazu ausgelegt ist, eine oder mehrere Arten von optischen Instrumenten wie etwa die Videokamera 88 aufzunehmen. Auf diese Weise kann ein einziger Kopfentwurf verschiedene Arten von optischen Instrumenten aufnehmen, wobei sie für verschiedene Arten von Inspektionen ausgetauscht werden. Die Polymermaterialkonstruktion verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der internen Komponenten des Motors 20 durch eine unabsichtliche Berührung, so wie es zuvor in Verbindung mit dem Aufbau der Bereitstellungsanbindung 60 beschrieben wurde. In einigen Ausführungsformen werden der Kamerakopf 80 und seine Kappe 84 mit einem 3D-Drucker ausgebildet, so dass ein Entwurf, der an einem computergestützten Zeichnungsarbeitsplatz erstellt wurde, schnell zu einem funktionierenden Kamerakopf ausgebildet wird.
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Wie in 1 und 7 gezeigt ist die Kamera (hier eine in sich geschlossene, modulare Computerkameraplatine 88 mit eingebauten Beleuchtungs-LED-Paaren 90, 92) oder ein anderes optisches Instrument mit einem Kamera-USB-Kabel 97 und einem Beleuchtungssystem-USB-Kabel 98 gekoppelt, wobei die Steckerenden beider USB-Kabel wiederum mit einem Videosteuersystem 100 gekoppelt sind, das sich außerhalb der inspizierten Leistungserzeugungsmaschine befindet. In einigen Ausführungsformen koppelt ein gemeinsames, einzelnes USB-Kabel das Beleuchtungssystem und die Kamera mit dem Videosteuersystem. In einigen Ausführungsformen ist das Videosteuersystem ein handelsüblicher PC, Tablet-Computer oder ein handelsübliches Smartphone, das einen Prozessor umfasst, der zum Ausführen von Software, zum Empfangen von Kameravideobildern zur Weiterverarbeitung und zum Speichern von Kamerabildern in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung 102, die daran gekoppelt ist, in der Lage. In einigen Ausführungsformen sind die gespeicherten oder aktuellen Bilder in einigen Ausführungsformen aus der Ferne zugänglich, wie etwa über eine drahtlose Kommunikation, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) in einem Tablet-Computer 120 oder Smartphone oder über einen Internet-Kommunikationspfad, der in Verbindung mit dem Videosteuersystem 100 steht.
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Obwohl auf eine beispielhafte Architektur des Videosteuersystems 100 und eine Implementierung von Softwaremodulen, die durch seinen Prozessor ausgeführt werden, verwiesen wird, gilt es zu verstehen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezial-Prozessoren oder einer Kombination davon implementiert sein können. Vorzugsweise sind Aspekte von Ausführungsformen der Erfindung als Software implementiert, als ein Programm, das konkret in einer Programmspeichervorrichtung verkörpert ist. Das Programm kann durch eine Maschine, die eine beliebige geeignete Architektur umfasst, hochgeladen und ausgeführt werden. Vorzugsweise ist die Maschine auf einer Computerplattform implementiert, die Hardware wie beispielsweise eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen (I/O-Schnittstellen) aufweist. Die Computerplattform umfasst außerdem ein Betriebssystem und Mikrobefehlscode. Die verschiedenen Prozesse und Funktionen, die hier beschrieben sind, können entweder ein Teil des Mikrobefehlscodes oder ein Teil des Programms (oder eine Kombination davon) sein, der über das Betriebssystem ausgeführt wird. Zusätzlich können verschiedene andere Peripherievorrichtungen mit der Computer-/Controller-Plattform verbunden sein.
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Es versteht sich, dass, da einige der konstituierenden Systemkomponenten und Verfahrensschritte, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind, vorzugsweise als Software implementiert sind, die tatsächlichen Verbindungen zwischen den Systemkomponenten (oder den Prozessschritten) in Abhängigkeit von der Art, in der die Ausführungsbeispiele programmiert sind, abweichen können. Insbesondere kann jede der Computerplattformen oder -vorrichtungen unter Verwendung jeglicher bestehender oder später entdeckter Netzwerktechnologie verbunden sein und können alle durch ein Netzwerksystem wie beispielsweise ein Unternehmensnetz, ein städtisches Netz oder ein globales Netz wie das Internet verbunden sein.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Videoskop-Inspektionssystem 50 einen Satz von modularen Komponenten, die selektiv kombiniert und angepasst werden, um eine gewünschte optische Inspektion durchzuführen. Mehrere wiederverwendbare Bereitstellungsanbindungen von verschiedenen Außendurchmessern, Steifigkeiten und/oder Längen sind bereitgestellt, um die Bedürfnisse von verschiedenen Arten von Inspektionsprozeduren bei verschiedenen Arten von Leistungserzeugungsanlagen zu erfüllen. Beispielsweise wird die Bereitstellungsanbindung 60, die in die Brennkammer-Inspektionsöffnung 30 von 1 eingeführt ist, verwendet, um eine visuelle Inspektion der Reihe-1-Leitschaufeln 42 des Turbinenabschnitts durchzuführen. Durch die relativ weite Ausdehnung in den Motor kann eine längere, steifere Bereitstellungsanbindung mit einem größeren Durchmesser für eine Inspektion dieser Leitschaufeln 42 erforderlich sein, im Vergleich mit der Anbindung 60, die in den internen Turbinenabschnitt-Hohlraum 49 eingeführt wird. Der interne Hohlraum 49 ist von kürzerer Länge und weist einen gewundeneren Einführungsweg als den Einführungsweg durch die Brennkammeröffnung 38 auf. Die Anbindung 60 zur Einführung in den internen Hohlraum 49 kann daher eine kürzere Anbindungslänge mit kleinerem Durchmesser und einer besseren Biegefähigkeit erfordern als die, die für einen Einführungsweg in die Brennkammeröffnung 38 zu der Leitschaufel 42 gewählt wird.
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Ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen einer internen zerstörungsfreien Inspektionen von Bereichen von Interesse innerhalb einer Leistungserzeugungsmaschine (beispielsweise Motor 20) wird nun beschrieben, obwohl verstanden werden sollte, dass ähnliche Inspektionen bei anderen Arten von Leistungserzeugungsanlagen durchgeführt werden könnten. Unter Bezugnahme auf 1 weist der bereitgestellte Turbinenmotor 20 Bereiche von Interesse darin auf, die mit entsprechenden internen Kanälen 38, 47 und 49 in Verbindung stehen. Die Kanäle sind von außerhalb des Motors 20 extern zugänglich. Ein Videoinspektions-Endoskopsystem 50 ist bereitgestellt, das eine selbsttragende und formhaltende, langgestreckte verformbare röhrenförmige Bereitstellungsanbindung 60 mit einem distalen und einem proximalen Ende aufweist. Die Anbindung ist aus einem metallischen Innenrohr 66 aufgebaut, das ein Lumen 72 dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht 70 umgeben ist, die daran geklebt ist. Ein Kamerakopf 80 ist mit dem distalen Ende 62 der Bereitstellungsanbindung 60 gekoppelt. Eine Videokamera 88 (oder ein anderes reflexiv-photonisches optisches Inspektionsinstrument) ist mit dem Kamerakopf 80 gekoppelt, um Videobilder innerhalb eines Kamerasichtfelds (FOV) zu erfassen. Ein Videosteuersystem 100 ist mit der Videokamera 88 gekoppelt und empfängt die Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung. Während des Inspektionsprozesses wird ein erster Innenbereich von Interesse durch Biegen des metallischen Innenrohrs 66 innerhalb der bereitgestellten Leistungserzeugungsmaschine, um das längliche Profil der Bereitstellungsanbindung 60 einem ersten Verformungsprofil anzupassen, inspiziert. Das gebogene erste Profil erleichtert das Einführen der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe des ersten Innenbereichs von Interesse durch einen entsprechenden internen Kanal, der mit dem Bereich von Interesse in Verbindung steht. Die Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und der Kamerakopf werden in den entsprechenden internen Kanal eingeführt, so dass der Kamerakopf nahe dem ersten Bereich von Interesse ist. Eine Bewegung proximalen Endes 64 der Bereitstellungsanbindung richtet das Kamerasichtfeld so aus, dass es den ersten Bereich von Interesse umfasst, und ein Bild des Bereichs von Interesse wird von der Kamera erfasst. Das erfasste Bild wird an das Videosteuersystem 100 übertragen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 1 gezeigt ist, umfasst ein Verfahren für die interne zerstörungsfreie Inspektion mehrerer Bereiche von Interesse innerhalb eines Verbrennungsturbinenmotors 20 durch aufeinanderfolgendes mehrfache Einführungen, Inspektionen und Zurückziehungen des Videoinspektions-Endoskopsystems 50. Ein erster Innenbereich von Interesse innerhalb des bereitgestellten Verbrennungsturbinenmotors 20 wird durch Biegen des metallischen Innenrohrs 66, um das längliches Profil der Bereitstellungsanbindung 60 an ein erstes Verformungsprofil anzupassen, beispielsweise durch die Öffnung 47 inspiziert, was ihre Einführung mit dem Kamerakopf in die Nähe der Reihe-2-Leitschaufeln 44, was der erste Innenbereich von Interesse ist, erleichtert. Die Bereitstellungsanbindung 60 mit dem ersten Verformungsprofil und der Kamerakopf 80 werden in die Inspektionsöffnung 47 für Reihe 2 eingeführt, so dass der Kamerakopf 80 nahe der Reihe-2-Leitschaufeln 44 ist. Das Sichtfeld der Kamera 88 wird durch Bewegen des proximalen Endes der Bereitstellungsanbindung so ausgerichtet, dass es den ersten Bereich von Interesse darin enthält, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Bild mit der Kamera erfasst wird. Das erfasste Bild wird an das Videosteuersystem 100 übertragen. Ein oder mehrere andere Bereiche von Interesse innerhalb des Turbinenmotors (z. B. der Hohlraum 49 oder die Reihe-1-Leitschaufeln 42) werden jeweils durch Zurückziehen der Bereitstellungsanbindung 60 in ihrem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes 80 aus der Reihe-2-Inspektionsöffnung 47 inspiziert. Danach wird das metallische Innenrohr 66 der Bereitstellungsanbindung wieder gebogen, um sein langgestrecktes Profil einem zweiten oder anderen nachfolgenden Verformungsprofilen anzupassen, um Einführen der Anbindung 60 und des Kamerakopfes 80 in die Nähe eines zweiten oder anderer nachfolgender Bereiche von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch interne Kanäle (z. B. Öffnungen 38 oder 46) zu erleichtern, wie es bei der Inspektion im ersten Bereich von Interesse erfolgte. Die Bereitstellungsanbindung mit dem zweiten oder einem anderen nachfolgenden Verformungsprofil und der Kamerakopf werden in den entsprechenden internen Kanal eingeführt, so dass der Kamerakopf in der Nähe des zweiten oder anderer nachfolgender Bereiche von Interesse ist. Bei der zweiten oder einer nachfolgenden Inspektion von Bereichen von Interesse wird das Sichtfeld der Kamera so ausgerichtet, dass es den jeweiligen Bereich von Interesse darin umfasst, und ein entsprechendes Bild wird erfasst. Die erfassten Bilder werden an das Videosteuersystem übertragen, wie es bei dem ersten erfassten Bild erfolgte.
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In einem weiteren Inspektions-Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, werden eine Bereitstellungsanbindung 60 mit einem ersten Verformungsprofil und ein Kamerakopf in die Turbinenmotoröffnung 47 eingeführt, so dass der Kamerakopf in axialer Richtung von einer Hinterkante einer ersten Turbinenlaufschaufel 43 in der Motor-Reihe 1 beabstandet ist, wobei das Sichtfeld der Kamera einen ersten Bereich von Interesse der ersten Laufschaufel umfasst. Das Laufschaufelbild in dem Sichtfeld wird erfasst und an das Videosteuersystem 100 übertragen. Der Turbinenrotor 40 wird dann so gedreht, dass das Sichtfeld der Kamera einen entsprechenden ersten Bereich von Interesse von einer zweiten oder nachfolgenden Turbinenlaufschaufel umfasst. Bilder von jeder gewünschten Laufschaufel, die in das Sichtfeld der Kamera gedreht wird, werden erfasst und an das Videosteuersystem 100 übertragen.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen, die die Erfindung umfassen, hier im Einzelnen gezeigt und beschrieben worden sind, können andere leicht viele andere abgewandelte Ausführungsformen ersinnen, die immer noch die beanspruchte Erfindung umfassen. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und die Anordnung der Komponenten der Ausführungsbeispiele, wie sie in der Beschreibung oder in den Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt. Die Erfindung kann in anderen Ausführungsformen praktiziert werden oder auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die Ausdrucksweise und die Terminologie, die hier zum Zweck der Beschreibung dienen, nicht als einschränkend angesehen werden sollen. Die Verwendung von ”enthalten”, ”umfassen” oder ”aufweisen” und Variationen davon soll hier die danach aufgelisteten Elemente und Äquivalente davon sowie zusätzliche Elemente umfassen. Sofern nichts anderes angegeben oder eingeschränkt ist, sind die Begriffe ”montiert” ”verbunden”, ”getragen” und ”gekoppelt” und Variationen davon in allgemeiner Weise verwendet worden, und umfassen direkte und indirekte Montierungen, Verbindungen, Träger und Kopplungen. Ferner sind ”verbunden” und ”gekoppelt” nicht auf physische, mechanische oder elektrische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
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Ausführungsformen:
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- 1. Videoinspektions-Endoskopsystem, das Folgendes umfasst:
eine selbsttragende und formhaltende, verformbare, längliche, rohrförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximalen Ende, wobei die Anbindung aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut ist, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist;
einen Kamerakopf, der mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist; und
eine Videokamera, die mit dem Kamerakopf gekoppelt ist, um Videobilder zu erfassen.
- 2. System der Ausführungsform 1, wobei die Bereitstellungsanbindung ein verformbares metallisches Innenrohr umfasst, das zu mehreren, aufeinanderfolgenden Biegeverformungen entlang einem gemeinsamen Abschnitt des Rohrs fähig ist, ohne dass sich Risse in dem Innenrohr bilden.
- 3. System der Ausführungsform 2, wobei das verformbare metallische Innenrohr Aluminiummaterial enthält.
- 4. System der Ausführungsform 1, wobei die Videokamera eine Kameraplatine eines PC, eines Tablet-Computers oder eines Smartphones mit fünf Megapixel (5 MP) oder mehr umfasst, die über ein USB-Kabel, das innerhalb des Rohrlumens gehalten wird, mit einem Videosteuersystem gekoppelt ist, das Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung empfängt.
- 5. System der Ausführungsform 4, das ferner Folgendes umfasst:
ein selektiv in Eingriff bringbares Kopplungselement, das mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung und dem Kamerakopf gekoppelt ist, um selektiv die Anbindung und den Kamerakopf miteinander in Eingriff zu bringen;
mehrere zusätzliche, austauschbare Kameraköpfe, die jeweils verschiedene reflexiv-photonische zerstörungsfreie Auswertungsinstrumente, die daran gekoppelt sind, aufweisen.
- 6. System der Ausführungsform 5, wobei die jeweiligen verschiedenen reflexiv-photonischen zerstörungsfreien Auswertungsinstrumente Video- oder Photokameras, Laser-Profilometer oder 3-D-Laserscanner umfassen.
- 7. System der Ausführungsform 1, das ferner ein Videosteuersystem, das mit der Videokamera gekoppelt ist, um Kameravideobilder zur Weiterverarbeitung zu empfangen, und eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, die daran gekoppelt ist, zur Speicherung der Kameravideobilder umfasst; wobei das Videosteuersystem einen PC oder einen Tablet-Computer oder ein Smartphone umfasst.
- 8. Verfahren zur internen zerstörungsfreien Inspektion von Bereichen von Interesse innerhalb einer Leistungserzeugungsmaschine, das Folgendes umfasst:
Bereitstellen einer Leistungserzeugungsmaschine, die darin Bereiche von Interesse aufweist, die mit entsprechenden internen Kanälen in Verbindung stehen, wobei die Kanäle von außerhalb der Maschine extern zugänglich sind;
Bereitstellen eines Videoinspektions-Endoskopsystems, das Folgendes umfasst:
eine selbsttragende und formhaltende, verformbare, längliche, rohrförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximalen Ende, wobei die Anbindung aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut ist, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist;
einen Kamerakopf, der mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist; und
eine Videokamera, die mit dem Kamerakopf gekoppelt ist, um Videobilder innerhalb eines Kamerasichtfelds zu erfassen; und
ein Videosteuersystem, das mit der Videokamera gekoppelt ist, zum Empfangen von Kameravideobildern zur Weiterverarbeitung;
Inspizieren eines ersten Innenbereichs von Interesse innerhalb der bereitgestellten Leistungserzeugungsmaschine durch Folgendes:
Biegen des metallischen Innenrohrs, um ein längliches Profil der Bereitstellungsanbindung einem ersten Verformungsprofil anzupassen, um eine Einführung der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe des ersten Innenbereichs von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch einen entsprechenden internen Kanal, der in Verbindung damit steht, zu erleichtern;
Einführen der Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes in den entsprechenden internen Kanal der Leistungserzeugungsmaschine, so dass der Kamerakopf nahe dem ersten Bereich von Interesse ist;
Bewegen des proximalen Endes der Bereitstellungsanbindung, Ausrichten des Kamerasichtfelds so, dass es den ersten Bereich von Interesse darin umfasst, und Erfassen eines Bildes davon mit der Kamera; und
Übertragen des erfassten Kamerabildes des ersten Bereichs von Interesse an das Videosteuersystem.
- 9. Verfahren der Ausführungsform 8, das ferner Folgendes umfasst:
Zurückziehen zumindest eines Teils der Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes aus der Leistungserzeugungsmaschine;
Biegen des metallischen Innenrohrs, um ein längliches Profil der Bereitstellungsanbindung einem zweiten Verformungsprofil anzupassen, um eine Einführung der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe eines zweiten Bereichs von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch einen entsprechenden internen Kanal, der in Verbindung damit steht, zu erleichtern;
Einführen der Bereitstellungsanbindung mit dem zweiten Verformungsprofil und des Kamerakopfes in den entsprechenden internen Kanal der Leistungserzeugungsmaschine, so dass der Kamerakopf nahe dem zweiten Bereich von Interesse ist;
Ausrichten des Kamerasichtfelds so, dass es den zweiten Bereich von Interesse darin umfasst, und Erfassen eines Bildes davon mit der Kamera; und
Übertragen des erfassten Kamerabildes des zweiten Bereichs von Interesse an das Videosteuersystem.
- 10. Verfahren der Ausführungsform 8, das ferner ein aufeinanderfolgendes Verformen eines gemeinsamen Abschnitts des metallischen Innenrohrs während einer oder mehrerer interner Inspektionen von Leistungserzeugungsmaschinen ohne Rissbildung in dem Innenrohr umfasst.
- 11. Verfahren der Ausführungsform 8, wobei die bereitgestellte Videokamera eine Kameraplatine eines PC, eines Tablet-Computers oder eines Smartphones mit fünf Megapixel (5 MP) oder mehr umfasst, die über ein USB-Kabel, das innerhalb des Rohrlumens gehalten wird, mit dem Videosteuersystem gekoppelt ist.
- 12. Verfahren der Ausführungsform 11, das ferner Folgendes umfasst:
das bereitgestellte Videoendoskopsystem weist ferner Folgendes auf:
ein selektiv in Eingriff bringbares Kopplungselement, das mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung und dem Kamerakopf gekoppelt ist, um selektiv die Anbindung und den Kamerakopf miteinander in Eingriff zu bringen;
mehrere zusätzliche, austauschbare Kameraköpfe, die jeweils verschiedene reflexiv-photonische zerstörungsfreie Auswertungsinstrumente, die daran gekoppelt sind, aufweisen; und
ein selektives Ändern von Kameraköpfen vor dem Inspizieren von einem oder mehreren Bereichen von Interesse innerhalb einer oder mehrerer Leistungserzeugungsmaschinen.
- 13. Verfahren der Ausführungsform 12, wobei die jeweiligen verschiedenen reflexiv-photonischen zerstörungsfreien Auswertungsinstrumente Video- oder Photokameras, Laser-Profilometer oder 3-D-Laserscanner umfassen.
- 14. Verfahren der Ausführungsform 13, wobei das Videosteuersystem Bilder von den reflexiv-photonischen zerstörungsfreien Auswertungsinstrumenten durch ein drahtloses Signalübertragungssystem empfängt.
- 15. Verfahren der Ausführungsform 8, wobei die bereitgestellte Leistungserzeugungsmaschine einen Verbrennungsturbinenmotor, einen Dampfturbinenmotor oder einen Generator umfasst.
- 16. Verfahren der Ausführungsform 8, wobei das bereitgestellte Videosteuersystem einen PC, einen Tablet-Computer oder ein Smartphone umfasst und eine nichflüchtige Speichervorrichtung zur Speicherung der Kameravideobilder damit gekoppelt ist.
- 17. Verfahren der Ausführungsform 16, wobei das Videosteuersystem Bilder von der Videokamera durch ein drahtloses Signalübertragungssystem empfängt.
- 18. Verfahren zur internen zerstörungsfreien Inspektion von Bereichen von Interesse innerhalb eines Verbrennungsturbinenmotors, der Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines Verbrennungsturbinenmotors, der Folgendes aufweist:
einen Verdichter- und einen Turbinenabschnitt, die darin einen drehbaren Rotor mit Reihen von Laufschaufeln, die daran befestigt sind, und Reihen von stationären Leitschaufeln, die zwischen den Laufschaufelreihen angeordnet sind, umfassen;
einen Brennkammerabschnitt, der zwischen dem Verdichter- und dem Turbinenabschnitt angeordnet ist; und
jeweilige interne Kanäle, die mit Innenbereichen von Interesse innerhalb der jeweiligen Verdichter-, Turbinen- und Brennkammerabschnitte in Verbindung stehen, wobei die Kanäle von außerhalb des Motors extern zugänglich sind;
Bereitstellen eines Videoinspektions-Endoskopsystems, das Folgendes aufweist:
eine selbsttragende und formhaltende, verformbare, längliche, rohrförmige Bereitstellungsanbindung mit einem distalen und einem proximalen Ende, wobei die Anbindung aus einem metallischen Innenrohr aufgebaut ist, das ein Lumen dort hindurch definiert, das radial von einer polymeren Außenschicht umgeben ist, die daran geklebt ist;
einen Kamerakopf, der mit dem distalen Ende der Bereitstellungsanbindung gekoppelt ist; und
eine Videokamera, die mit dem Kamerakopf gekoppelt ist, um Videobilder innerhalb eines Kamerasichtfelds zu erfassen; und
ein Videosteuersystem, das mit der Videokamera gekoppelt ist, zum Empfangen von Kameravideobildern zur Weiterverarbeitung;
Inspizieren eines ersten Innenbereichs von Interesse innerhalb des bereitgestellten Verbrennungsturbinenmotors durch Folgendes:
Biegen des metallischen Innenrohrs, um ein längliches Profil der Bereitstellungsanbindung einem ersten Verformungsprofil anzupassen, um eine Einführung der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe des ersten Innenbereichs von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch einen entsprechenden internen Kanal, der in Verbindung damit steht, zu erleichtern;
Einführen der Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes in den entsprechenden internen Kanal der Leistungserzeugungsmaschine, so dass der Kamerakopf nahe dem ersten Bereich von Interesse ist;
Bewegen des proximalen Endes der Bereitstellungsanbindung, Ausrichten des Kamerasichtfelds so, dass es den ersten Bereich von Interesse darin umfasst, und Erfassen eines Bildes davon mit der Kamera;
Übertragen des erfassten Kamerabildes des ersten Bereichs von Interesse an das Videosteuersystem; und
Inspizieren eines oder mehrerer anderer Bereiche von Interesse innerhalb des bereitgestellten Verbrennungsturbinenmotors jeweils durch Folgendes:
Zurückziehen der Bereitstellungsanbindung mit dem ersten Verformungsprofil und des Kamerakopfes aus der Leistungserzeugungsmaschine;
Biegen des metallischen Innenrohrs, um ein längliches Profil der Bereitstellungsanbindung einem zweiten oder anderen nachfolgenden Verformungsprofilen anzupassen, um eine Einführung der Anbindung und des Kamerakopfes in die Nähe eines zweiten oder anderer nachfolgender Innenbereiche von Interesse innerhalb der Leistungserzeugungsmaschine durch entsprechende interne Kanäle, die in Verbindung damit stehen, zu erleichtern;
Einführen der Bereitstellungsanbindung mit dem zweiten oder einem anderen nachfolgenden Verformungsprofil und des Kamerakopfes in den entsprechenden internen Kanal, so dass der Kamerakopf nahe dem zweiten oder anderen nachfolgenden Bereichen von Interesse ist;
Ausrichten des Kamerasichtfelds so, dass es den zweiten oder andere nachfolgende Bereiche von Interesse darin umfasst, und Erfassen eines entsprechenden Bildes davon mit der Kamera; und
Übertragen des erfassten Kamerabildes des zweiten oder anderer nachfolgender Bereiche von Interesse an das Videosteuersystem.
- 19. Verfahren der Ausführungsform 18, das ferner ein Inspizieren einer Reihe von Turbinenlaufschaufeln durch Folgendes umfasst:
Einführen einer Bereitstellungsanbindung mit einem ersten Verformungsprofil und eines Kamerakopfes in den Turbinenmotor so, dass der Kamerakopf in axialer Richtung von einer ersten Turbinenlaufschaufel beabstandet ist, wobei das Kamerasichtfeld einen ersten Bereich von Interesse der ersten Laufschaufel umfasst, Erfassen eines entsprechenden Bildes davon mit der Kamera und Übertragen des entsprechenden Bildes an das Videosteuersystem;
Drehen des Turbinenrotors so, dass das Kamerasichtfeld einen entsprechenden ersten Bereich von Interesse von einer zweiten oder nachfolgenden Turbinenlaufschaufel umfasst, Erfassen und Übertragen des entsprechenden Bildes davon an das Videosteuersystem; und
Inspizieren anderer Bereiche von Interesse innerhalb des Turbinenmotors.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8713999 [0001, 0002]
- US 8922640 [0001, 0002]
- US 9057710 [0001, 0002]
- US 4216802 [0024, 0025]
