EP2257779A1 - Pyrometer mit ortsauflösung - Google Patents

Pyrometer mit ortsauflösung

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EP2257779A1
EP2257779A1 EP09723519A EP09723519A EP2257779A1 EP 2257779 A1 EP2257779 A1 EP 2257779A1 EP 09723519 A EP09723519 A EP 09723519A EP 09723519 A EP09723519 A EP 09723519A EP 2257779 A1 EP2257779 A1 EP 2257779A1
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EP
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measuring device
turbine
radiation
optical
optical measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09723519A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bosselmann
Stefan Maurer
Michael Willsch
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01J5/0022—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0088—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry in turbines
    • G—PHYSICS
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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G01J5/0821—Optical fibres

Definitions

  • the invention relates to an optical measuring device, in particular for use in gas turbines.
  • One way of determining the temperature of an object is in the pyrometric measurement.
  • the thermal radiation originating from the object is detected and evaluated. It may be an evaluation of the spectrum of thermal radiation or an evaluation of the total emitted power. Particularly advantageous is the pyrometric measurement in very hot objects, since on the one hand a berüh- rende measurement is difficult and on the other hand, the heat radiation is very strong.
  • this form of survey is commonly used to determine the temperature of turbine blades of gas turbine engines. These are at temperatures of typically 1200 0 C and more. Future increases in the efficiency of gas turbines are linked to an increase in operating temperature. This increases the requirements for material properties of turbine blades. At the same time, it is necessary to monitor the temperature and temperature distribution on the surface of the turbine blades in order to detect local overheating and to prevent the blades from being destroyed.
  • the object of the present invention is to specify an optical measuring device which permits a parallel and simultaneous measurement or monitoring of multiple locations on an object, wherein the spectrum of the radiation incident on the object remains at least in parts simultaneously for the locations.
  • the optical measuring device is designed for measuring an object in a flow passage of a fluid, wherein the measurement takes place through a wall of the flow passage. It has a mirror element for reflecting radiation arriving from the object. Furthermore, the optical measuring device according to the invention has at least one imaging element for focusing at least part of the radiation.
  • the radiation still consists of the full, originally emitted spectrum, insofar as the material properties of the elements and other components that the radiation must pass allow this. In any case, no filtering takes place at essentially one wavelength.
  • the spectrum within the measuring device even if it may be partially incomplete in relation to the originally emitted spectrum, is described as complete.
  • the mirror element makes it possible for this purpose to be advantageous neither for a mechanical movement of the measuring device nor for a device within the measuring device. Rather, the measuring device can be provided, for example, in a certain lateral offset to the surface to be observed, wherein the mirror element ensures a suitable deflection of the radiation.
  • the optical measuring device can be used, for example, for the pyro- metrical measurement of the temperature of the emitting locations on the object.
  • the radiation is emitted by the material of the object itself.
  • the measuring device for receiving scattered or reflected light that strikes the areas.
  • the mirror element is first arranged in the radiation path away from the object within the measuring device, so that the radiation strikes the imaging element only after passing through the mirror element.
  • the elements in the opposite direction with respect to the radiation so that it first strikes the imaging element and then the mirror element.
  • the mirror element is a reflection prism.
  • the reflection prism has the advantage of being less susceptible to contamination of the surfaces, since the actual reflective surface is located in the prism material and can not pollute. Furthermore, with the reflection prism, the total internal reflection can be used, which reduces the power losses during the reflection. It is particularly advantageous if the reflection prism consists of quartz glass, since this, in addition to its high temperature resistance has a low own emission of heat radiation. This improves the accuracy of the measurement. As alternative materials, for example sapphire comes into question. Alternatively, it is also possible to design the mirror element as a mirror, for example as a metallic mirror.
  • the imaging element is designed as a shadow mask, which allows a particularly simple structure. It is advantageous to use one or more lenses as imaging element. It is particularly advantageous to use an aspherical lens, as this allows a precise optical imaging of the radiation from a wide range of Ausstrahlorten on the object. This causes a high measurement accuracy.
  • the optical measuring device has two, three, ..., seven or more optical waveguides following the elements.
  • the optical waveguides are used to continue the radiation after the mirror and the imaging element, for example to one or more detectors.
  • the radiation guidance is independent of the further geometric structure of the measuring device. The closer the optical fibers terminate at the elements of the measuring device, the lower the losses due to the beam divergence.
  • each of the optical waveguides receives radiation from a respective area on the surface of the object and forwards it.
  • the location of the areas and their size are determined by the mirror and the imaging element and the location of the end of the respective optical waveguide.
  • the areas can be laid so that a substantial part of the object is detected.
  • the imaging element is configured in a development of the invention as part of the light waveguide.
  • the optical waveguides have at their end in the measuring device, for example, in each case an integrated lens. This can be realized, for example, via a microstructuring of the end of the optical waveguide or generated by a melting process. This design makes the structure very flexible. For greater accuracy in imaging, it is also possible to use one or more lenses as the imaging element in conjunction with the lenses integrated into the optical fibers.
  • the optical measuring device has a window to the end against the fluid.
  • the window protects the interior of the measuring device, in particular the elements already described, by means of the sealing which is expediently sealed with respect to the fluid. It is expedient if the window is transparent at least for a part of the respective spectrum of the radiation emitted by the object. It can be at the window For example, be a quartz glass, plastic or sapphire window.
  • the optical measuring device can advantageously be used singly or multiply in a turbine, for example a gas turbine. Because of the high temperatures in the gas turbine, the use for pyrometric temperature measurement on the turbine blades is particularly advantageous.
  • the measuring device can also be used in other turbine types or in other fluid types, for example liquids and other temperatures. It is also conceivable to use the measuring device not for receiving emitted heat radiation, but for measurements on the diffuse or specular reflection, in which the radiation is not emitted by the object or objects itself.
  • the optical measuring device is installed in such a way that they, i. E. optionally the final window has a smooth wall finish with the turbine wall, as this avoids disturbance of the fluid flow and, when terminated by a window, exposes only the window to conditions in the turbine.
  • Figure 1 is an optical measuring device Figure 2, the measuring device in a turbine in side view of the turbine Figure 3, the measuring device in a turbine in plan view.
  • the optical measuring device is realized in a tube 2.
  • This tube 2 is suitable, for example, for use in a gas turbine, as shown in Figures 2 and 3.
  • the tube 2 is cylindrical and has, for example a length of 7 cm and an outer diameter of 1 cm. It is expedient if the tube 2 is designed for use in a gas turbine such that it withstands the temperatures occurring there.
  • the tube 2 is closed on the turbine side by a sapphire window 1. This is particularly temperature-stable and substantially transparent to the heat radiation that is to be absorbed by the measuring device for temperature determination. At the same time the sapphire window 1 prevents penetration of hot gas into the tube 2 and thus protects the other components.
  • a reflection prism 3 In the area behind the sapphire window 1, a reflection prism 3 is arranged.
  • the reflection prism 3 redirects the incoming radiation without breaking it down into spectral components. After the deflection, the radiation impinges into a lens 4.
  • the latter focuses the radiation in such a way that light originating from different regions 8, which are shown by way of example in FIGS. 2 and 3, of a turbine blade originates in its own glass fibers 5 provided, for example is directed.
  • the glass fibers 5 carry the radiation further into detectors, which allow an evaluation of the incoming spectrum or the amount of light.
  • FIG. 2 shows schematically and partially a side view of a turbine with a turbine blade 6.
  • FIG. 3 shows a schematic and fragmentary plan view of the turbine. Regions 8 are indicated on the turbine blade 6, the temperature of which is to be monitored in parallel with the optical measuring device according to FIG. For this purpose, the measuring device is pointing radially to the turbine hub, but installed laterally offset from the turbine blade 6, as seen from Figures 2 and 3.
  • the heat radiation from the turbine blade 6 at an angle to the sapphire window 1 is indicated by the light paths in FIG.
  • the radiation is emitted by the flexion prism 3 deflected in the tube 2 and distributed through the lens 4 as already described for Figure 1 in the seven glass fibers 5.
  • Each glass fiber then only radiates heat from a certain area 8. This makes it possible, during the possible rapid passing of the turbine blade 6, a parallel temperature measurement in the seven areas possible.

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Abstract

Es wird ein Pyrometer für Gasturbinen angegeben, bei dem eintreffende Wärmestrahlung über ein Reflexionsprisma und eine Linse je nach Bereich auf der Oberfläche einer Turbinenschaufel auf mehrere Lichtwellenleiter aufgeteilt wird. Das Pyrometer erlaubt einen Einbau in die Wandung der Turbine ohne Überstand und die gleichzeitige und parallele Vermessung der Temperatur mehrerer Bereiche auf der Oberfläche der Turbinenschaufel bei weitgehendem Erhalt des Spektrums der Wärmestrahlung.

Description

Beschreibung
Pyrometer mit Ortsauflösung
Die Erfindung betrifft eine optische Messeinrichtung, insbesondere zur Verwendung in Gasturbinen.
Eine Möglichkeit der Temperaturbestimmung eines Objekts besteht in der pyrometrischen Vermessung. Dabei wird die vom Objekt stammende Wärmestrahlung detektiert und ausgewertet. Es kann eine Auswertung des Spektrums der Wärmestrahlung erfolgen oder aber eine Auswertung der gesamten emittierten Leistung. Besonders vorteilhaft ist die pyrometrische Vermessung bei sehr heißen Objekten, da hier zum einen eine berüh- rende Messung erschwert ist und zum anderen die Wärmestrahlung sehr stark ist.
Daher wird diese Form der Vermessung üblicherweise zur Bestimmung der Temperatur von Turbinenschaufeln von Gasturbinen verwendet. Diese befinden sich auf Temperaturen von typischerweise 12000C und mehr. Zukünftige Steigerungen der Effizienz von Gasturbinen sind an eine Erhöhung der Betriebstemperatur gekoppelt. Hierdurch werden die Anforderungen an Materialeigenschaften von Turbinenschaufeln erhöht. Gleichzei- tig ist eine Überwachung der Temperatur und Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Turbinenschaufeln erforderlich, um lokale Überhitzungen erkennen und eine Zerstörung der Schaufeln verhindern zu können.
Es ist bekannt, die Temperatur an einem Ort der Oberfläche der Turbinenschaufeln über ein Pyrometer zu bestimmen. Dabei ist nachteilig, dass über die Temperaturverteilung auf der Oberfläche nichts ausgesagt werden kann. Weiterhin ist bekannt, ein sog. „Traversing" durchzuführen, d.h. den opti- sehen Sensor für kurze Zeit in die Turbinenkammer eingefahren. Nachteilig ist hieran zum Einen, dass ein Mechanismus für das Traversing nötig ist und zum anderen, dass der Sensor zeitweilig in die Turbinenkammer hineinragt. Das Letztere er- fordert eine hohe Robustheit des Sensors wegen der extrem hohen Gasgeschwindigkeiten und stört darüber hinaus den Gas- fluss und somit den Betrieb der Turbine.
Weiterhin ist aus der US 4,240,706 bekannt, im Pyrometer ein dispersives Prisma vorzusehen. Das Prisma erlaubt, verschiedene Orte auf der Schaufel zu vermessen, indem eine Ortsselektion anhand einer Wellenlängenselektion durchgeführt wird. Diese Lösung erfordert aber Filter für die entsprechenden einzelnen Wellenlängen und damit Orte, die beobachtet werden sollen. Weiterhin ist nachteilig, dass von einem Ort eben immer nur eine Wellenlänge sichtbar ist und somit viel Information, beispielsweise in Form des Spektrums, und Leistung der Wärmestrahlung verloren geht. Dies wirkt sich nachteilig auf die Genauigkeit er Messung aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Messeinrichtung anzugeben, die eine parallele und gleichzeitige Vermessung oder Überwachung mehrerer Orte auf einem Ob- jekt erlaubt, wobei das Spektrum der vom Objekt eintreffenden Strahlung wenigstens in Teilen gleichzeitig für die Orte erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird durch eine optische Messeinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße optische Messeinrichtung ist zur Vermes- sung eines Objekts in einer Fluss-Passage eines Fluids ausgestaltet, wobei die Vermessung durch eine Wandung der Fluss- Passage erfolgt. Sie weist ein Spiegelelement zur Reflexion von vom Objekt eintreffender Strahlung auf. Weiterhin weist die erfindungsgemäße optische Messeinrichtung wenigstens einem Abbildungselement zur Fokussierung wenigstens eines Teils der Strahlung auf. Durch die Elemente der erfindungsgemäßen optischen Messeinrichtung wird vorteilhaft erreicht, dass bei der Strahlung nach Passieren der beiden Elemente für bestimmte Orte in der Messeinrichtung ein Zusammenhang zwischen dem jeweiligen Ort in der Messeinrichtung und dem Ausstrahlort der Strahlung, d.h. dem Bereich auf der Oberfläche des Objekts, an dem die Strahlung emittiert wurde, besteht. Gleichzeitig besteht die Strahlung aber immer noch aus dem vollen, ursprünglich emittierten Spektrum, insoweit die Materialeigenschaften der EIe- mente und anderer Komponenten, die die Strahlung passieren muss, dies erlauben. Jedenfalls findet keine Filterung auf im Wesentlichen eine Wellenlänge statt. Im weiteren Text wird das Spektrum innerhalb der Messeinrichtung, auch wenn es in Teilen unvollständig gegenüber dem ursprünglich emittierten Spektrum sein kann, als vollständig bezeichnet.
Daher ist es mittels einer Auswahl der Strahlung über deren Ort in der optischen Messeinrichtung möglich, mehrere Bereiche der Oberfläche des Objekts gleichzeitig und parallel zu beobachten, vermessen und überwachen, wobei das volle Spektrum zur Verfügung steht. Gleichzeitig ermöglicht das Spiegelelement, dass hierzu vorteilhaft weder eine mechanische Bewegung der Messeinrichtung noch eine solche innerhalb der Messeinrichtung erforderlich ist. Vielmehr kann die Messein- richtung beispielsweise in einem gewissen seitlichen Versatz zur zu beobachtenden Fläche vorgesehen werden, wobei das Spiegelelement für eine passende Umlenkung der Strahlung sorgt .
Die optische Messeinrichtung kann beispielsweise zur pyro- metrischen Messung der Temperatur der Ausstrahlorte auf dem Objekt verwendet werden. Hierbei wird die Strahlung von dem Material des Objekts selbst emittiert. Es ist aber genauso möglich, die Messeinrichtung zur Aufnahme von gestreutem oder reflektiertem Licht zu verwenden, das auf die Bereiche trifft. Bevorzugt wird dabei im Strahlungsweg vom Objekt weg innerhalb der Messeinrichtung zuerst das Spiegelelement angeordnet, sodass die Strahlung erst nach dem Passieren des Spiegelelements auf das Abbildungselement trifft. Alternativ be- steht aber auch die Möglichkeit, die Elemente bezüglich der Strahlung andersherum anzuordnen, sodass diese zuerst auf das Abbildungselement trifft und dann auf das Spiegelelement.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Spiegelelement um ein Reflexionsprisma. Das Reflexionsprisma hat den Vorteil, weniger anfällig gegen Verschmutzungen der Oberflächen zu sein, da die eigentlich spiegelnde Oberfläche im Prismamaterial liegt und nicht verschmutzen kann. Weiterhin kann beim Reflexionsprisma die innere Totalreflexion genutzt werden, was die Leistungsverluste bei der Spiegelung reduziert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Reflexionsprisma aus Quarzglas besteht, da dieses neben seiner großen Temperaturbeständigkeit eine geringe eigene Emission von Wärmestrahlung aufweist. Hierdurch wird die Genauigkeit der Messung verbessert. Als alternative Materialien kommt beispielsweise Saphir in Frage. Alternativ ist es auch möglich, das Spiegelelement als Spiegel, beispielsweise als metallischen Spiegel auszugestalten.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Abbildungselement als Lochmaske ausgestaltet, was einen besonders einfachen Aufbau ermöglicht. Vorteilhaft ist die Verwendung einer oder mehrerer Linsen als Abbildungselement. Besonders vorteilhaft ist es, eine asphärische Linse zu verwenden, da hierdurch eine genaue optische Abbildung der Strahlung von einem weiten Bereich von Ausstrahlorten auf dem Objekt möglich ist. Das bewirkt eine hohe Messgenauigkeit.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil- düng der Erfindung weist die optische Messeinrichtung im An- schluss an die Elemente zwei, drei, ... , sieben oder mehr Lichtwellenleiter auf. Die Lichtwellenleiter dienen der Weiterführung der Strahlung nach dem Spiegel- und dem Abbil- dungselement, beispielsweise zu einem oder mehreren Detektoren. Dadurch ist mit Beginn der Lichtwellenleiter die Strahlungsführung vom weiteren geometrischen Aufbau der Messeinrichtung unabhängig ist. Je näher die Lichtwellenleiter an den Elementen der Messeinrichtung enden, desto geringer sind die Verluste durch die Strahldivergenz.
Durch das Spiegelelement und das Abbildungselement wird erreicht, dass jeder der Lichtwellenleiter Strahlung aus einem jeweiligen Bereich auf der Oberfläche des Objekts aufnimmt und weiterleitet. Die Lage der Bereiche und ihre Größe sind dabei über das Spiegel- und das Abbildungselement sowie über den Ort des Endes des jeweiligen Lichtwellenleiters bestimmt. Insbesondere können die Bereiche so gelegt werden, dass ein weitgehender Teil des Objekts erfasst wird. Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Bereiche überlappen oder nicht überlappen .
Das Abbildungselement ist in einer Weiterbildung der Erfin- düng als Teil der Lichtwellenleiter ausgestaltet. Dazu weisen die Lichtwellenleiter an ihrem Ende in der Messeinrichtung beispielsweise jeweils eine integrierte Linse auf. Diese kann beispielsweise über eine Mikrostrukturierung des Endes des Lichtwellenleiters realisiert sein oder durch einen Auf- schmelzprozess erzeugt werden. Diese Ausgestaltung macht den Aufbau sehr flexibel. Für eine größere Genauigkeit bei der Abbildung ist es auch möglich, als Abbildungselement eine oder mehrere Linsen in Verbindung mit den in die Lichtwellenleiter integrierten Linsen zu verwenden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung weist die optische Messeinrichtung ein Fenster zum Abschluss gegenüber dem Fluid auf. Das Fenster schützt durch den zweckmäßig gegenüber dem Fluid dichten Abschluss das In- nere der Messeinrichtung, insbesondere die bereits beschriebenen Elemente. Zweckmäßig ist es, wenn das Fenster zumindest für einen Teil des jeweiligen Spektrums der vom Objekt ausgehenden Strahlung transparent ist. Bei dem Fenster kann es sich beispielsweise um ein Quarzglas, Kunststoff- oder auch Saphirfenster handeln.
Die optische Messeinrichtung kann vorteilhaft einfach oder mehrfach in einer Turbine, beispielsweise Gasturbine verwendet werden. Wegen der hohen Temperaturen in der Gasturbine ist der Einsatz zur pyrometrischen Temperaturmessung an den Turbinenschaufeln besonders vorteilhaft. Auch in anderen Turbinentypen oder bei anderen Fluidtypen, beispielsweise Flüs- sigkeiten, und anderen Temperaturen ist die Messeinrichtung verwendbar. Es ist auch denkbar, die Messeinrichtung nicht zur Aufnahme von emittierter Wärmestrahlung, sondern bei Messungen über die diffuse oder spiegelnde Reflexion zu verwenden, bei der die Strahlung also nicht von dem oder den Objek- ten selbst emittiert wird.
Speziell im Falle von Turbinen, insbesondere Gasturbinen ist es vorteilhaft, wenn die optische Messeinrichtung derart eingebaut ist, dass sie, d.h. gegebenenfalls das abschließende Fenster, einen glatten Wandabschluss mit der Turbinen-Wandung aufweist, da hierdurch eine Störung des Fluid-Flusses vermieden wird und bei Abschluss durch ein Fenster auch lediglich das Fenster den Bedingungen in der Turbine ausgesetzt ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
Figur 1 eine optische Messeinrichtung Figur 2 die Messeinrichtung in einer Turbine in Seitenansicht auf die Turbine Figur 3 die Messeinrichtung in einer Turbine in Draufsicht.
In der möglichen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 1 ist die optische Messeinrichtung in einem Tubus 2 realisiert. Dieser Tubus 2 eignet sich beispielsweise zur Verwendung in einer Gasturbine, wie es in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Der Tubus 2 ist zylinderförmig und weist beispielsweise eine Länge von 7 cm und einen Außendurchmesser von 1 cm auf. Zweckmäßig ist es, wenn der Tubus 2 bei einer Verwendung in einer Gasturbine derart ausgestaltet ist, dass er den dort auftretenden Temperaturen standhält.
Der Tubus 2 wird turbinenseitig abgeschlossen durch ein Saphirfenster 1. Dieses ist besonders temperaturstabil und im Wesentlichen durchsichtig für die auftretende Wärmestrahlung, die mit der Messeinrichtung zur Temperaturbestimmung aufge- nommen werden soll. Gleichzeitig verhindert das Saphirfenster 1 ein Eindringen von heißem Gas in den Tubus 2 und schützt somit die weiteren Bestandteile.
Im Bereich hinter dem Saphirfenster 1 ist ein Reflexionspris- ma 3 angeordnet. Das Reflexionsprisma 3 lenkt die eintreffende Strahlung um, ohne sie in spektrale Bestandteile zu zerlegen. Nach der Umlenkung trifft die Strahlung in eine Linse 4. Diese fokussiert die Strahlung derart, dass von verschiedenen Bereichen 8, die beispielhaft in den Figuren 2 und 3 darge- stellt sind, einer Turbinenschaufel stammendes Licht in jeweils eine eigene von beispielsweise 7 vorgesehenen Glasfasern 5 geleitet wird. Die Glasfasern 5 führen die Strahlung weiter in Detektoren, die eine Auswertung des eintreffenden Spektrums oder der eintreffenden Lichtmenge erlauben.
Figur 2 zeigt schematisch und ausschnittsweise eine Seitenansicht einer Turbine mit einer Turbinenschaufel 6. Figur 3 zeigt schematisch und ausschnittsweise eine Draufsicht auf die Turbine. Auf der Turbinenschaufel 6 sind Bereiche 8 ange- deutet, deren Temperatur mit der optischen Messeinrichtung gemäß der Figur 1 zeitlich parallel überwacht werden soll. Dazu ist die Messeinrichtung radial auf die Turbinennabe zeigend, aber seitlich versetzt zur Turbinenschaufel 6 eingebaut, wie aus den Figuren 2 und 3 erkennbar.
Die von der Turbinenschaufel 6 in einem Winkel auf das Saphirfenster 1 treffende Wärmstrahlung ist durch die Lichtwege in der Figur 3 angedeutet. Die Strahlung wird durch das Re- flexionsprisma 3 im Tubus 2 umgelenkt und durch die Linse 4 wie bereits zu Figur 1 beschrieben in die sieben Glasfasern 5 verteilt. Jede Glasfaser führt dann nur noch Wärmestrahlung von einem bestimmten Bereich 8. Hierdurch wird es möglich, während des möglicherweise schnellen Vorbeiziehens der Turbinenschaufel 6 eine parallele Temperaturmessung in den sieben Bereichen möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Messeinrichtung zur Vermessung eines Objekts in einer Fluss-Passage eines Fluids, wobei die Vermessung durch eine Wandung der Fluss-Passage erfolgt, mit:
- einem Spiegelelement zur Umlenkung von vom Objekt eintreffender Strahlung;
- wenigstens einem Abbildungselement zur Fokussierung wenigstens eines Teils der Strahlung.
2. Optische Messeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Spiegelelement als Reflexionsprisma ausgestaltet ist.
3. Optische Messeinrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das Re- flexionsprisma aus Quarzglas besteht.
4. Optische Messeinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Abbildungselement als asphärische Linse ausgestaltet ist.
5. Optische Messeinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der im Anschluss an Spiegel- und Abbildungselement Lichtwellenleiter zur Weiterführung der Strahlung vorgesehen sind.
6. Optische Messeinrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das Abbildungselement als Teil der Lichtwellenleiter ausgestaltet ist, indem die Lichtwellenleiter jeweils eine integrierte Linse oder eine Mikrostrukturierung des Endes des Lichtwel- lenleiters aufweisen.
7. Optische Messeinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ein Fenster zum Abschluss gegenüber dem Fluid aufweist .
8. Turbine oder Gasturbine mit wenigstens einer optischen Messeinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zur Vermessung der Turbinenschaufeln.
9. Turbine oder Gasturbine gemäß Anspruch 8, bei der die optische Messeinrichtung derart eingebaut ist, dass sie einen glatten Wandabschluss mit der Turbinen-Wandung aufweist.
EP09723519A 2008-03-20 2009-03-17 Pyrometer mit ortsauflösung Withdrawn EP2257779A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008015205A DE102008015205B4 (de) 2008-03-20 2008-03-20 Pyrometer mit Ortsauflösung
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US (1) US20110097192A1 (de)
EP (1) EP2257779A1 (de)
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DE (1) DE102008015205B4 (de)
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