JP2001004475A - 流体計測器の亀裂検出装置 - Google Patents
流体計測器の亀裂検出装置Info
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- JP2001004475A JP2001004475A JP11172369A JP17236999A JP2001004475A JP 2001004475 A JP2001004475 A JP 2001004475A JP 11172369 A JP11172369 A JP 11172369A JP 17236999 A JP17236999 A JP 17236999A JP 2001004475 A JP2001004475 A JP 2001004475A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 梁の破断の引き金となる亀裂を検出する亀裂
検出装置を提供する。 【解決手段】 内面が中空の片持ち梁３であり、梁３の
長さに沿って間隔を置いて検出ヘッド５が設けられ、こ
の検出ヘッド５に接続された計測量伝達体６が中空部８
を通り片持ち部４を貫通し測定装置２０に接続されてい
る流体計測器１において、中空部８に接続された加圧装
置２２と、中空部８に接続され加圧装置２３によって加
圧された圧力を検出する圧力検出装置２３と、を備え
る。
検出装置を提供する。 【解決手段】 内面が中空の片持ち梁３であり、梁３の
長さに沿って間隔を置いて検出ヘッド５が設けられ、こ
の検出ヘッド５に接続された計測量伝達体６が中空部８
を通り片持ち部４を貫通し測定装置２０に接続されてい
る流体計測器１において、中空部８に接続された加圧装
置２２と、中空部８に接続され加圧装置２３によって加
圧された圧力を検出する圧力検出装置２３と、を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンなど
を流れる流体の温度や圧力分布を計測する計測器に発生
する亀裂を検出する亀裂検出装置に関する。
を流れる流体の温度や圧力分布を計測する計測器に発生
する亀裂を検出する亀裂検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの一つであるファンジェッ
トエンジンは、図３に示すように、空気を取り入れるフ
ァン１１、このファン１１で圧縮した空気をさらに圧縮
する高圧圧縮機１２、圧縮した空気により燃料を燃焼さ
せる燃焼器１３、燃焼器１３の燃焼ガスにより回転して
ファン１１および高圧圧縮機１２を駆動する高圧および
低圧タービン１４を備えている。ファン１１の前端には
ストラット１１ａが設けられいる。
トエンジンは、図３に示すように、空気を取り入れるフ
ァン１１、このファン１１で圧縮した空気をさらに圧縮
する高圧圧縮機１２、圧縮した空気により燃料を燃焼さ
せる燃焼器１３、燃焼器１３の燃焼ガスにより回転して
ファン１１および高圧圧縮機１２を駆動する高圧および
低圧タービン１４を備えている。ファン１１の前端には
ストラット１１ａが設けられいる。
【０００３】このようなエンジンの空気力学的性能を試
験するため、エンジン内を流れる気体の温度や圧力分布
の計測が流体計測器により行われる。図４は流体計測器
の取付け図を示し、図４Ａは図３のＸ−Ｘ断面、図４Ｂ
は図３のＹ−Ｙ断面図である。図４Ａはファン１１の前
端に設けられたストラット１１ａの間に設けられた流体
計測器１の配置を示し、図４Ｂは高圧圧縮機１２の前端
に設けられた流体計測器１を示す。流体計測器１はその
据付位置に応じた形状にする。流体計測器１はファン１
１、圧縮機１２、タービン１４などの入側や出側に配置
され動翼や静翼に流れる流体の温度分布や圧力分布を測
定する。
験するため、エンジン内を流れる気体の温度や圧力分布
の計測が流体計測器により行われる。図４は流体計測器
の取付け図を示し、図４Ａは図３のＸ−Ｘ断面、図４Ｂ
は図３のＹ−Ｙ断面図である。図４Ａはファン１１の前
端に設けられたストラット１１ａの間に設けられた流体
計測器１の配置を示し、図４Ｂは高圧圧縮機１２の前端
に設けられた流体計測器１を示す。流体計測器１はその
据付位置に応じた形状にする。流体計測器１はファン１
１、圧縮機１２、タービン１４などの入側や出側に配置
され動翼や静翼に流れる流体の温度分布や圧力分布を測
定する。
【０００４】図５は従来用いられている流体計測器の構
成を示す。図５Ｂは図５ＡのＸ−Ｘ断面図である。流体
計測器１は一端をエンジンのケーシング２に固定された
片持ち梁で、梁３は片持ち部４でケーシング２に固定さ
れている。梁３に沿って間隔をおいて温度や圧力を検出
する検出ヘッド５が設けられ、この検出ヘッド５に温度
を計測する電線や圧力を計測する配管（以下電線と配管
を総称して計測量伝達体とする）が接続され梁内を通り
外部の測定装置２０に接続されている。この流体計測器
１は形状が熊手に似ているのでレーキ（Ｒａｋｅ）と呼
ばれる。梁３の付け根には歪みゲージ７が取付られ梁３
に発生する振動応力を検出する。
成を示す。図５Ｂは図５ＡのＸ−Ｘ断面図である。流体
計測器１は一端をエンジンのケーシング２に固定された
片持ち梁で、梁３は片持ち部４でケーシング２に固定さ
れている。梁３に沿って間隔をおいて温度や圧力を検出
する検出ヘッド５が設けられ、この検出ヘッド５に温度
を計測する電線や圧力を計測する配管（以下電線と配管
を総称して計測量伝達体とする）が接続され梁内を通り
外部の測定装置２０に接続されている。この流体計測器
１は形状が熊手に似ているのでレーキ（Ｒａｋｅ）と呼
ばれる。梁３の付け根には歪みゲージ７が取付られ梁３
に発生する振動応力を検出する。
【０００５】流体計測器１は種々の原因により発生する
振動に晒され、梁３の付け根は高サイクル疲労により亀
裂が発生し破断するに到る。加振源振動数として、エン
ジン回転数の 1次、 2次、 4次があり、さらにこれらに
翼枚数を乗じた振動数がある。また流体に発生するカル
マン渦に基づく振動数もある。このように加振源が多様
であるため加振強度を事前に予測することが困難であ
る。
振動に晒され、梁３の付け根は高サイクル疲労により亀
裂が発生し破断するに到る。加振源振動数として、エン
ジン回転数の 1次、 2次、 4次があり、さらにこれらに
翼枚数を乗じた振動数がある。また流体に発生するカル
マン渦に基づく振動数もある。このように加振源が多様
であるため加振強度を事前に予測することが困難であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、梁の破断を防止
するため、梁の付け根部の疲労強度を予測し、歪みゲー
ジにより振動応力を計測し、振動応力が疲労強度を上回
らない内に新規のものと交換するようにしていた。しか
し疲労強度は加工の状態により左右され、バラツキも大
きいため、正確に推定することが難しく、振動応力が疲
労強度を下回っていても突然破断する場合が発生してい
た。また、1,０００℃以上の高温となる場合、歪みゲー
ジは使用できないという問題もあった。
するため、梁の付け根部の疲労強度を予測し、歪みゲー
ジにより振動応力を計測し、振動応力が疲労強度を上回
らない内に新規のものと交換するようにしていた。しか
し疲労強度は加工の状態により左右され、バラツキも大
きいため、正確に推定することが難しく、振動応力が疲
労強度を下回っていても突然破断する場合が発生してい
た。また、1,０００℃以上の高温となる場合、歪みゲー
ジは使用できないという問題もあった。
【０００７】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、梁の破断の引き金となる亀裂を検出する亀裂検出装
置を提供することを目的とする。
で、梁の破断の引き金となる亀裂を検出する亀裂検出装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、内面が中空の片持ち梁であ
り、梁の長さに沿って間隔を置いて検出ヘッドが設けら
れ、この検出ヘッドに接続された計測量伝達体が中空部
を通り片持ち部を貫通し測定装置に接続されている流体
計測器において、前記中空部に接続された加圧装置と、
前記中空部に接続され加圧装置によって加圧された圧力
を検出する圧力検出装置と、を備える。
め、請求項１の発明では、内面が中空の片持ち梁であ
り、梁の長さに沿って間隔を置いて検出ヘッドが設けら
れ、この検出ヘッドに接続された計測量伝達体が中空部
を通り片持ち部を貫通し測定装置に接続されている流体
計測器において、前記中空部に接続された加圧装置と、
前記中空部に接続され加圧装置によって加圧された圧力
を検出する圧力検出装置と、を備える。
【０００９】梁の内部の中空部を気密にし加圧装置で加
圧する。梁に振動による疲労により亀裂が発生した場
合、疲労による亀裂は徐々に進展し、梁の断面の１／２
〜２／３に到ると一気に破断する。梁の外面より中空部
に到る亀裂が発生すると、その寸法は小さくとも中空部
の圧力は確実に低下するので亀裂の発生を確実に検出で
きる。少なくても亀裂の大きさが梁の断面の１／２に到
る前の段階で検出できるので、梁の破断を確実に防止す
ることができる。
圧する。梁に振動による疲労により亀裂が発生した場
合、疲労による亀裂は徐々に進展し、梁の断面の１／２
〜２／３に到ると一気に破断する。梁の外面より中空部
に到る亀裂が発生すると、その寸法は小さくとも中空部
の圧力は確実に低下するので亀裂の発生を確実に検出で
きる。少なくても亀裂の大きさが梁の断面の１／２に到
る前の段階で検出できるので、梁の破断を確実に防止す
ることができる。
【００１０】請求項２の発明では、前記流体計測器は梁
の長さ方向をガスタービンの半径方向に設定され、動翼
または静翼の前方または後方に配置され、気体の温度ま
たは圧力を計測し、前記圧力検出装置は中空部の圧力変
化を検出して梁の亀裂を検出する。
の長さ方向をガスタービンの半径方向に設定され、動翼
または静翼の前方または後方に配置され、気体の温度ま
たは圧力を計測し、前記圧力検出装置は中空部の圧力変
化を検出して梁の亀裂を検出する。
【００１１】本流体計測器はガスタービンに取付る場合
は、梁を半径方向にし、動翼や静翼の前後に配置し、圧
力検出装置で中空部の圧力変化を検出することにより、
梁の亀裂を確実に検出し、破断を防止することができ
る。
は、梁を半径方向にし、動翼や静翼の前後に配置し、圧
力検出装置で中空部の圧力変化を検出することにより、
梁の亀裂を確実に検出し、破断を防止することができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の流
体計測器と亀裂検出装置の構成を示す。図２は図１の断
面を示し、図２Ａは図１のＸ−Ｘ断面図、図２Ｂは図１
のＹ−Ｙ断面図である。流体計測器１は梁３と梁３の一
端を固定する片持ち部４からなり、片持ち部４はエンジ
ン等のケーシング２に固定される。エンジンに取付られ
る場合は、図３、図４で説明したように、エンジンの半
径方向に梁３の長さ方向を合わせ、ファン１１や圧縮機
１２、タービン１４等の入側、出側に配置される。梁３
と片持ち部４は一体で構成され、内部に中空部８が構成
されている。梁３は長さ方向に間隔を設けて、温度や圧
力を検出する検出ヘッド５が翼前縁に設けられている。
図１に示す検出ヘッド５は静圧を検出するものを示す。
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の流
体計測器と亀裂検出装置の構成を示す。図２は図１の断
面を示し、図２Ａは図１のＸ−Ｘ断面図、図２Ｂは図１
のＹ−Ｙ断面図である。流体計測器１は梁３と梁３の一
端を固定する片持ち部４からなり、片持ち部４はエンジ
ン等のケーシング２に固定される。エンジンに取付られ
る場合は、図３、図４で説明したように、エンジンの半
径方向に梁３の長さ方向を合わせ、ファン１１や圧縮機
１２、タービン１４等の入側、出側に配置される。梁３
と片持ち部４は一体で構成され、内部に中空部８が構成
されている。梁３は長さ方向に間隔を設けて、温度や圧
力を検出する検出ヘッド５が翼前縁に設けられている。
図１に示す検出ヘッド５は静圧を検出するものを示す。
【００１３】検出ヘッド５と外部に設けられた測定装置
２０を結んで計測量伝達体６が配置されている。計測量
伝達体６は温度を計測する場合は電線であり、圧力を計
測する場合は配管である。計測量伝達体６は検出ヘッド
５と結合し、梁３を気密に貫通して中空部８に入り、片
持ち部４を気密に貫通して外部に出て測定装置２０に接
続される。測定装置２０は検出ヘッド５で検出されたデ
ータを解析し、温度分布や圧力分布のデータを作成す
る。
２０を結んで計測量伝達体６が配置されている。計測量
伝達体６は温度を計測する場合は電線であり、圧力を計
測する場合は配管である。計測量伝達体６は検出ヘッド
５と結合し、梁３を気密に貫通して中空部８に入り、片
持ち部４を気密に貫通して外部に出て測定装置２０に接
続される。測定装置２０は検出ヘッド５で検出されたデ
ータを解析し、温度分布や圧力分布のデータを作成す
る。
【００１４】中空部８には加圧ライン９と圧力計測ライ
ン１０が接続され、この両ライン９、１０が亀裂検出装
置を形成する。加圧ライン９は逆止弁２１と加圧装置２
２よりなり、加圧装置２２は中空部８を所定の圧力に加
圧する。圧力計測ライン１０には圧力センサを備えた圧
力検出装置２３が設けられている。圧力センサは中空部
８の圧力を検出して電気信号を発生する。圧力検出装置
２３ではこの電気信号を解析し、圧力の変化が所定の基
準を越えたとき、亀裂が発生したと判定し、警報等を発
生する。また圧力検出装置２３にはモニタが接続され、
圧力の変化を監視できるようになっている。なお、測定
装置２０、加圧装置２２、圧力検出装置２３は複数の流
体計測装置１毎に設けられている。
ン１０が接続され、この両ライン９、１０が亀裂検出装
置を形成する。加圧ライン９は逆止弁２１と加圧装置２
２よりなり、加圧装置２２は中空部８を所定の圧力に加
圧する。圧力計測ライン１０には圧力センサを備えた圧
力検出装置２３が設けられている。圧力センサは中空部
８の圧力を検出して電気信号を発生する。圧力検出装置
２３ではこの電気信号を解析し、圧力の変化が所定の基
準を越えたとき、亀裂が発生したと判定し、警報等を発
生する。また圧力検出装置２３にはモニタが接続され、
圧力の変化を監視できるようになっている。なお、測定
装置２０、加圧装置２２、圧力検出装置２３は複数の流
体計測装置１毎に設けられている。
【００１５】次に動作について説明する。エンジンに図
３、図４で説明したように流体計測器１を取付け、加圧
装置２２により中空部８を所定の圧力に加圧する。な
お、中空部８の圧力は日時の経過とともに緩やかに低下
するので、所定のしきい値以下になったら加圧して元の
所定の圧力にする。次にエンジンを可動し測定装置２０
にてエンジンを流れる流体の温度分布や圧力分布を計測
する。梁３は流体中で絶えず振動しているので、長時間
の計測が行われると、応力の集中する梁３の付け根近傍
の外面に亀裂が入り、計測時間の経過とともに進展し、
やがて中空部８に達する。すると中空部８の圧力が急激
に低下し、亀裂の発生を検出することができる。亀裂の
進展は徐々に行われるので、亀裂を検出した時点での亀
裂は小さく、梁３の破断が起こる断面の１／２に達する
までには時間の余裕がある。このため亀裂を検出した時
点で警報を発生し、計測を中止し該当する流体計測器１
を交換することにより、梁３の破断とこれにより発生す
るエンジン等の損害を回避することができる。
３、図４で説明したように流体計測器１を取付け、加圧
装置２２により中空部８を所定の圧力に加圧する。な
お、中空部８の圧力は日時の経過とともに緩やかに低下
するので、所定のしきい値以下になったら加圧して元の
所定の圧力にする。次にエンジンを可動し測定装置２０
にてエンジンを流れる流体の温度分布や圧力分布を計測
する。梁３は流体中で絶えず振動しているので、長時間
の計測が行われると、応力の集中する梁３の付け根近傍
の外面に亀裂が入り、計測時間の経過とともに進展し、
やがて中空部８に達する。すると中空部８の圧力が急激
に低下し、亀裂の発生を検出することができる。亀裂の
進展は徐々に行われるので、亀裂を検出した時点での亀
裂は小さく、梁３の破断が起こる断面の１／２に達する
までには時間の余裕がある。このため亀裂を検出した時
点で警報を発生し、計測を中止し該当する流体計測器１
を交換することにより、梁３の破断とこれにより発生す
るエンジン等の損害を回避することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、流体計測器の梁に気密の中空部を設け、この中空部
を加圧して圧力変化を検出し、梁の付け根に発生する亀
裂を小さな段階で検出するようにしたので、梁の破断前
に亀裂を確実に検出することができる。
は、流体計測器の梁に気密の中空部を設け、この中空部
を加圧して圧力変化を検出し、梁の付け根に発生する亀
裂を小さな段階で検出するようにしたので、梁の破断前
に亀裂を確実に検出することができる。
【図１】本発明の実施形態の流体計測器と亀裂検出装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ断面図である。
【図３】ジェットエンジンの一例を示す図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ、Ｙ−Ｙ断面図である。
【図５】従来の亀裂検出方法を説明する図である。
１ 流体計測器 ２ ケーシング ３ 梁 ４ 片持ち部 ５ 検出部 ６ 計測量伝達体 ７ 歪みゲージ ８ 中空部 ９ 加圧ライン １０ 圧力計測ライン １１ ファン １１ａ ストラット １２ 高圧圧縮機 １３ 燃焼機 １４ タービン ２０ 測定装置 ２１ 逆止弁 ２２ 加圧装置 ２３ 圧力検出装置
Claims (2)
- 【請求項１】 内面が中空の片持ち梁であり、梁の長さ
に沿って間隔を置いて検出ヘッドが設けられ、この検出
ヘッドに接続された計測量伝達体が中空部を通り片持ち
部を貫通し測定装置に接続されている流体計測器におい
て、前記中空部に接続された加圧装置と、前記中空部に
接続され加圧装置によって加圧された圧力を検出する圧
力検出装置と、を備えたことを特徴とする流体計測器の
亀裂検出装置。 - 【請求項２】 前記流体計測器は梁の長さ方向をガスタ
ービンの半径方向に設定され、動翼または静翼の前方ま
たは後方に配置され、気体の温度または圧力を計測し、
前記圧力検出装置は中空部の圧力変化を検出して梁の亀
裂を検出することを特徴とする請求項１記載の流体計測
器の亀裂検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172369A JP2001004475A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 流体計測器の亀裂検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172369A JP2001004475A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 流体計測器の亀裂検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004475A true JP2001004475A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15940640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172369A Pending JP2001004475A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 流体計測器の亀裂検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001004475A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008296303A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 測定機用圧縮空気の圧力及び温度制御方法 |
| CN106052629A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 重庆大学 | 一种含瓦斯煤体膨胀变形测量方法 |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172369A patent/JP2001004475A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008296303A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 測定機用圧縮空気の圧力及び温度制御方法 |
| CN106052629A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 重庆大学 | 一种含瓦斯煤体膨胀变形测量方法 |
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