JP5329659B2

JP5329659B2 - ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置および方法

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Publication number: JP5329659B2
Application number: JP2011516980A
Authority: JP
Inventors: クレイグ、ロビンソン; スティーブン、ロシェ; コナル、フィー; デイビッド、バウアー
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-06-16
Also published as: CA2729826A1; WO2010003512A1; GB0812478D0; ATE532032T1; US20110090514A1; EP2294358B1; US7990547B2; JP2011527395A; EP2294358A1

Description

本発明は、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置および方法に関し、特にガスタービンエンジン翼の縁、例えばファンブレードの前縁の侵食を測定する装置および方法に関する。

ターボファン・ガスタービンエンジンのファンブレードの前縁は、長円形のプロファイルにて製造される。ターボファン・ガスタービンエンジンの作動中には、ターボファン・ガスタービンエンジンの吸気口に入るデブリ（例えば、空中浮遊粒子）が、ファンブレードの前縁にぶつかって、このファンブレードの前縁を侵食する。ファンブレードの前縁の侵食は、ファンブレードの前縁におけるプロファイルの、部分的に円形ないし部分的に長円形のプロファイルから、平坦化されたプロファイルへの変化に帰着する。このファンブレードの前縁におけるプロファイルの変化は、ターボファン・ガスタービンエンジンにおける、ファンブレードの効率の損失、および燃料消費率の増大、およびファンのフラッタ限界の低下という結果になる。

ターボファン・ガスタービンエンジンのファンブレードの前縁は定期的に検査されるが、これは、プロファイルが容認できないレベルまで変化してしまっているかどうかを判定して、ファンブレードの前縁の再加工／プロファイル再生を行ってからファンブレードを再取付けするために、ファンブレードを取り外すことを、若しくは別のファンブレードと交換することを可能とするためである。

ファンブレードの前縁の検査に伴う問題は、その検査が検査人の判断に頼っており、従って、前縁の検査がファンブレードごとに、および／または検査人ごとに互いに一致しないかもしれない、ということである。

従って、本発明は、上述した問題を低減させ、好ましくは解決する、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する新規な方法を提供しようと努めるものである。

そこで本発明は、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する方法であって、
ａ）ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、光源からの光を差し向ける工程と、
ｂ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出する工程と、
ｃ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する工程と、
ｄ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す工程と、
ｅ）ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する工程と、
ｆ）プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する工程と、
ｇ）相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す工程と、
ｈ）当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する工程と、
ｉ）当該２つの局所ピーク同士の間に、第１の直線を適合させる工程と、
ｊ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルの両側上に、第２および第３の直線を適合させる工程と、
ｋ）第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の距離を決定する工程と、
ｌ）第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の決定された距離と、予め決められた距離とを比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する工程と、
を備えた方法を提供する。

工程ｋ）は、ピタゴラスの定理を用いることを含んでいるのが好ましい。

ターボ機械翼における縁上の複数の位置で、工程ａ）からｌ）が繰り返されることが好ましい。

ターボ機械翼における縁上の全ての位置について、工程ａ）からｌ）が繰り返されることが好ましい。

本発明はまた、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する方法であって、
ａ）ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、光源からの光を差し向ける工程と、
ｂ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出する工程と、
ｃ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する工程と、
ｄ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における、ターボ機械翼の縁上の各点までの光源からの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す工程と、
ｅ）ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する工程と、
ｆ）プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する工程と、
ｇ）相互間に最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す工程と、
ｈ）当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する工程と、
ｉ）当該２つの局所ピーク同士の間の決定された距離を、予め決められた距離と比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する工程と、
を備えた方法をも提供する。

ターボ機械翼における縁上の複数の位置で、工程ａ）からｉ）が繰り返されることが好ましい。

ターボ機械翼における縁上の全ての位置について、工程ａ）からｉ）が繰り返されることが好ましい。

ターボ機械翼の縁上の当該位置で工程ａ）からｃ）が複数回繰り返されると共に、工程ｄ）において、複数のプロファイルが作り出され、これら複数のプロファイルが平均されて、ターボ機械翼の縁上の当該位置における単一の平均された縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出すことが好ましい。

工程ａ）は、レーザー源からのレーザー光を差し向けることを含んでいるのが好ましい。

工程ａ）は、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、レーザー光のカーテンでレーザー光を差し向けることを含んでいるのが好ましい。

工程ａ）は、レーザー光のスポットでレーザー光を差し向けること、および、そのレーザー光のスポットを、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内でよぎらせることを含んでいるのが好ましい。

工程ｅ）は、プロファイルを極座標へと変換することを含んでいるのが好ましい。

ターボ機械翼はローターブレード（動翼）またはステーターベーン（静翼）であることが好ましい。

ターボ機械翼はガスタービン翼であることが好ましい。ガスタービン翼はファンブレードまたは圧縮機ブレードであることが好ましい。前縁は、部分的に長円形または部分的に円形であることが好ましい。

本発明はまた、上述した問題を低減させ、好ましくは解決する、ターボ機械翼の縁のプロファイルを測定する新規な装置を提供しようとも努めるものである。

そこで本発明は、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置であって、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に光を差し向けるように構成された光源と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出するための検出器と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す手段と、ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する手段と、プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する手段と、相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する手段と、当該２つの局所ピーク同士の間に、第１の直線を適合させる手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルの両側上に、第２および第３の直線を適合させる手段と、第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の距離を決定する手段と、第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の決定された距離と、予め決められた距離とを比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する手段とを備えた装置を提供する。

本発明はまた、ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置であって、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に光を差し向けるように構成された光源と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出するための検出器と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す手段と、ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する手段と、プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する手段と、相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の決定された距離を、予め決められた距離と比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する手段とを備えた装置をも提供する。

光源は、レーザー光を差し向けるためのレーザー源を備えていることが好ましい。

レーザー源は、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、レーザー光のカーテンでレーザー光を差し向けるように構成されたレーザー源を含んでいることが好ましい。

或いは、レーザー源は、レーザー光のスポットでレーザー光を差し向けるように構成されたレーザー源を含んでおり、当該装置は、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内でレーザー光のスポットをよぎらせる手段を備えている。

本発明は、例示の目的で、添付図面を参照して、より完全に説明されることとなる。

ファンブレードを有したターボファン・ガスタービンエンジンを示す図。ファンブレードと、本発明によるファンブレードの前縁の侵食を測定するための装置とを示す拡大図。ファンブレードの部分的に長円形な前縁の拡大横断面図。ファンブレードの侵食された前縁の拡大横断面図。本発明によるファンブレードの前縁の侵食を測定するための装置を示す別の拡大図。図３の矢印Ａ方向から見た図。ファンブレードの前縁のある位置において測定された複数のｘ対ｚプロファイルを重ね書きしたものを示す図。ファンブレードの前縁のある位置における、平均されたｘ対ｚプロファイルを示す図。ファンブレードの前縁のある位置における平均されたｘ対ｚプロファイルを極座標に変換したものを示す図。ファンブレードの前縁のある位置における平均されたｘ対ｚプロファイル、およびファンブレードの前縁の当該位置における平均されたｘ対ｒプロファイルを示す図。を示す図。ｘ対ｒプロファイルでの局所最大値を有する点と、ｘ方向で最も遠く離れた２つの局所最大値とを伴った図７を示す図。図８、および、ｘ方向で最も遠く離れた２つの局所最大値同士の間の距離の測定を示す図。ｘ方向に最も遠く離れた２つの局所最大値同士の間に一次多項式が適合された状態の図９を示す図。ファンブレードの侵食されていない凹形面および凸形面に接して直線が配置された状態の図１０を示す図。一次多項式と直線との間の２つの交点を伴った図１１を示す図。図１２、および、ｘ方向における２つの交点同士の間の距離の測定を示す図。キャリブレーション用具を示す図。

ターボファン・ガスタービンエンジン１０は、図１に示すように、流れ方向へ直列に、吸気口１２、ファン・セクション１４、圧縮機セクション１６、燃焼セクション１８、タービン・セクション２０、および排気口２２を備えている。ファン・セクション１４はファンロータ２４を備えており、このファンロータ２４は、円周方向に間隔を置かれて半径方向外側へ延びる複数のファンブレード２６を支持している。圧縮機セクション１６は、流れ方向へ直列に、中圧圧縮機（図示せず）および高圧圧縮機（図示せず）を備えている。タービン・セクション２０は、流れ方向へ直列に、高圧タービン（図示せず）、中圧タービン（図示せず）、および低圧タービン（図示せず）を備えている。高圧タービンは、高圧圧縮機を駆動するように構成されている。中圧タービンは、中圧圧縮機を駆動するように構成され、低圧タービンは、ファンロータ２４およびファンブレード２６を駆動するように構成されている。ターボファン・ガスタービンエンジン１０は全く従来通りに作動し、その作動は、これ以上議論しないこととする。

ファンブレード２６は、図２にもっと明確に示すように、根本部分２８と翼部分３０とを備えている。翼部分３０は、前縁３２と、後縁３４と、前縁３２から後縁３４まで延びる凸形負圧面３６と、前縁３２から後縁３４まで延びる凹形正圧面３８とを有している。

前述したように、ターボファン・ガスタービンエンジン１０の作動中には、ターボファン・ガスタービンエンジンの吸気口に入るデブリ（空中浮遊粒子）が、ファンブレード２６の前縁３２にぶつかって、このファンブレード２６の前縁３２を侵食する。ファンブレード２６の前縁３２の侵食は、ファンブレード２６の前縁３２におけるプロファイルの、図２Ａに示すような長円形のプロファイルから、図２Ｂに示すような平坦化されたプロファイルへの変化に帰着する。このファンブレード２６の前縁３２におけるプロファイルの変化は、ターボファン・ガスタービンエンジン１０における、ファンブレード２６の効率の損失、および燃料消費率の増大、並びにファンのフラッタ限界の低下という結果になる。

ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の侵食を測定するための装置４０は、図２および図３に示すように、レーザー光源４２を備えている。このレーザー光源４２は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上のある半径方向位置を横切る平面内にレーザー光を差し向けるように構成されている。ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置から反射されたレーザー光を検出するように検出器４４が構成されている。レーザー光源４２および検出器４４は、この例において共通のユニットを形成しており、そのユニットはキーエンス（ＲＴＭ）ＬＪ−Ｇ０３０２Ｄプロファイリング・レーザーである。検出器４４は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置から反射されたレーザー光を解析するように構成されている。検出器４４は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置において、レーザー光源４２から、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の各点までの距離を測定するように構成されている。これは、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置において、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２のｘ座標およびｚ座標によるプロファイルを作り出すためである。ｘ座標は、ファンブレード２６における翼部分３０の凸形負圧面３６と凹形正圧面３８との間の方向で測定された座標である。ｚ座標は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２と後縁３４との間の弦方向で測定された座標である。ｙ方向は、ファンブレード２６における翼部分３０の半径方向、即ち縦方向である。

レーザー光源４２は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置上へと複数回レーザー光を差し向けるように構成され、検出器４４は、反射されたレーザー光を検出して、複数のプロファイル（そのうち１つを図４に示す）を作り出すように構成されていることが好ましい。それらの複数のプロファイルは、平均されて、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置での、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２のｘ座標およびｚ座標による単一の平均されたプロファイルを作り出す（図５参照）。この例においては、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置において、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２の１００個のプロファイルが作り出された。平均されたプロファイルを作り出すのに、他の適当な数のプロファイルを用いてもよい。これは、（ことによるとグレア（眩輝）によって引き起こされる）測定エラーを最小限にするためである。ｘ座標のベクトルは、ゼロでスタートし、予め決められた間隔（この例では３３マイクロメートル間隔）で継続して、任意に生成される。前縁３２の侵食量の測定を容易にするために、プロファイルが原点に向かって移動される。プロファイルの図心がｘ方向に並進移動されてｘ＝０に揃えられると共に、この例ではｚの最高値がｚ＝２の所にあるようにプロファイルがｚ方向に並進移動される。

検出器４４は、ファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２上における当該半径方向位置のプロファイルを伴った信号を、ケーブル４５、コントローラ４６、および別のケーブル４７を介して、コンピュータ（またはプロセッサ）４８へ送るように構成されている。コントローラ４６は、さらにバッテリ（図示せず）に接続され、装置４０を制御する。コンピュータ４８は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置にある各点の、プロファイルの中心線上の点０（例えば図心）からの距離を算出するように構成されている。コンピュータ４８は、プロファイルを極座標へと変換する（図６参照）。これは、レーザー光源の向きへの依存状態を取り除くためである。原点から１０ｍｍより大きい半径を持ったデータ点がゼロに設定されており、これが図６に示すようなプロファイルの下の三角形の切込みを作り出して、極端なデータ点が解析を無効にしないことを保証する。ｒ座標は、原点から半径方向に測定された座標である。

コンピュータ４８は次に、線ｚによって示されたｘ−ｚデータと、線ｒによって示されたｘ−ｒデータとを、同じグラフ上にプロットする（図７参照）。コンピュータ４８は、プロファイルの図心（中心線上の点０）からの各点の半径方向距離における局所ピークＰを検出し、これらの局所ピークＰがグラフ上にマークされる（図８参照）。コンピュータ４８は、図９に示すように、相互間のｘ方向距離が最大である２つの局所ピークＰ１およびＰ２を選び出す。これらの局所ピークＰ１およびＰ２は、平坦化された前縁３２の両端部に、従って、平坦化された前縁３２と凸形負圧面３６との間の連結点、および平坦化された前縁３２と凹形正圧面３８との間の連結点に、おおよそ対応している。そして、これらの局所ピークＰ１，Ｐ２は、ｘ−ｒプロットを用いて、よりはっきりと現れ、より確実な検出を可能とする。コンピュータ４８は、２つの局所ピークＰ１，Ｐ２同士の間の距離Ｄ１を決定し、この２つの局所ピークＰ１，Ｐ２同士の間の距離Ｄ１を、平坦化された前縁３２と凸形負圧面３６との間の連結点と、平坦化された前縁３２と凹形正圧面３８との間の連結点との間の距離の、従って、ファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２における侵食量の、第１の尺度とみなす。

コンピュータ４８は、決定された２つの局所ピークＰ１，Ｐ２同士の間の距離Ｄ１と、予め決められた距離とを比較して、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２が容認できない侵食を有しているかどうかを決定してもよい。かくして、装置４０は、実際にはファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の平坦さの広がりを測定している。かくして、距離Ｄ１が予め決められた距離よりも大きいときには、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の容認できない侵食が存在する。

平坦化された前縁３２の、従ってファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２における侵食量の、少しだけより精確な尺度を得るために、コンピュータ４８は、図１０に示すように、２つの局所ピークＰ１，Ｐ２同士の間に、一次多項式（最小自乗法や他の適当な手法を用いた直線）Ｌを適合させる。コンピュータ４８は次に、図１１に示すように、ファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置におけるファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２のプロファイルの両側上に、最小自乗法や他の適当な方法を用いた直線Ｓ１およびＳ２を適合させる。直線Ｓ１およびＳ２は、大きな曲率半径を持った比較的短い円弧の上に適合される。これらの直線Ｓ１およびＳ２がその上に適合されるデータの幅は、点Ｐ１，Ｐ２同士の間で測定された距離に比例し、好ましいこの幅は、点Ｐ１，Ｐ２同士の間で測定された距離の約５分の１である。これは、点Ｐ１，Ｐ２同士の間のより小さな距離が、すり減っていない長円の頂点により近く、従って、より小さな局所曲率半径を有していることを説明するためである。コンピュータ４８は、図１２および図１３に示すように、一次多項式Ｌと直線Ｓ１，Ｓ２との間の交点Ｉ１，Ｉ２同士の間の距離Ｄ２を決定するが、その距離Ｄ２はピタゴラスの定理を用いて測定されてもよい。この交点Ｉ１，Ｉ２同士の間の距離Ｄ２は、平坦化された前縁３２の（例えば、平坦化された前縁３２と凸形負圧面３６との間の連結点と、平坦化された前縁３２と凹形正圧面３８との間の連結点との間の距離の、従って、ファンブレード２６の翼部分３０の前縁３２における侵食量の）第２の（より精確な）尺度とみなされる。

コンピュータ４８は、一次多項式Ｌと直線Ｓ１，Ｓ２との間の交点Ｉ１，Ｉ２同士の間の決定された距離Ｄ２と、予め決められた距離とを比較して、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する。かくして、装置４０は、実際にはファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の平坦さの広がりを測定している。かくして、距離Ｄ２が予め決められた距離よりも大きいときには、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の容認できない侵食が存在する。

コンピュータ４８は、ケーブル５０を通じてモニタ５２へ信号を送るように構成されている。モニタ５２は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の当該半径方向位置でのファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２のプロファイルを表示してもよい。モニタ５２は、距離Ｄ１の測定値を提供してもよく、また距離Ｄ１が予め決められた距離よりも大きいか小さいかを表示してもよく、或いは、距離Ｄ２の測定値を示してもよく、また距離Ｄ２が予め決められた距離よりも大きいか小さいかを表示してもよい。モニタ５２は、単に、ファンブレード２６を、取り外して交換するか、若しくは取り外して再加工、即ちプロファイル再生をするべきであることを表示してもよい。或いは、距離Ｄ２を距離Ｄ１と比較して、その差をデータ品質における信頼性の尺度として用いてもよい。

今まで説明したように、当該装置は、ファンブレードの翼部分における前縁上の単一の半径方向位置での侵食について測定を行ってきた。従って、この手順は、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２上の複数の位置で繰り返される。例えば、当該手順は３回繰り返される。当該手順は、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２上の全ての半径方向位置について繰り返されてもよい。当該手順は、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２上の、最も厳しい侵食性条件に晒される半径方向位置についてのみ繰り返されることが好ましい。

装置４０は、図２、図３、および図３Ａに示すように、フレーム６０も備えている。そして、レーザー光源４２および検出器４４は、当該レーザー光源４２および検出器４４がファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２に沿って半径方向に可動であるように、フレーム６０上に取り付けられてる。フレーム６０は、ターボファン・ガスタービンエンジン１０の吸気口１２内で、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２に近接してその上流側に設置されている。フレーム６０は、直径方向に対向した位置でファン・ケーシング２７の内面上に設置されていてもよい。フレーム６０は、円形断面を有した細長い部材６２を備えている。この細長い部材は、中空または中実であってよく、また一連の連結部材を備えていてもよく、若しくはテレスコピック部材であってもよい。フレーム６０はまた、２つの矩形部材６４および８０も備えている。これらの矩形部材６４および８０は、それぞれを貫通する円形開口６５および８１を有している。細長い部材６２は、矩形部材６４および８０の開口６５および８１内にそれぞれ位置している。レーザー光源４２および検出器４４の第１の端部は、２つのブラケット６６，６８同士の間に置かれている。ブラケット６６および６８は、レーザー光源４２および検出器４４の第１の端部を受け入れるために、当接する面内に凹部６９および７１を有している。ブラケット６６および６８の第１の端部は、矩形部材６４に対して取り付けられている。また、ブラケット６６および６８の第２の端部７０および７２は、それぞれ、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３０を受け入れるために、互いに離れて行く先細りになって隙間７４を形成している。それらの端部７０および７２は、ファンブレード２６における翼部分３０の凸形面３６および凹形面３８に当接するために、隙間７４を画成するそれらの表面上に、弾性部材（例えばゴム）７６および７８を有している。ブラケット６６および６８の端部７０および７２上のテーパ（先細り形状）の位置、幅、および角度は、ファンブレード２６の捻りを吸収して収容するように調えられている。ボルト（ないしネジ）６７が、矩形部材６４内のねじ穴を通って延びている。このボルト（ないしネジ）６７は、ねじ穴の中へとねじ込まれて、細長い部材６２の上に矩形部材６４をロックする。

同様に、レーザー光源４２および検出器４４の第２の端部は、２つのブラケット８２，８４同士の間に置かれている。ブラケット８２および８４は、レーザー光源４２および検出器４４の第２の端部を受け入れるために、当接する面内に凹部（図示せず）を有している。ブラケット８２および８４の第１の端部は、矩形部材８０に対して取り付けられている。また、ブラケット８２および８４の第２の端部８６および８８は、それぞれ、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３０を受け入れるために、互いに離れて行く先細りになって隙間（図示せず）を形成している。それらの端部８６および８８は、ファンブレード２６における翼部分３０の凸形面３６および凹形面３８に当接するために、隙間を画成するそれらの表面上に、弾性部材（図示せず）、例えばゴムを有している。ブラケット８２および８４の端部８６および８８上のテーパ（先細り形状）の位置、幅、および角度は、ファンブレード２６の捻りを吸収して収容するように調えられている。ボルト（ないしネジ）８３が、矩形部材８０内のねじ穴を通って延びている。このボルト（ないしネジ）８３は、ねじ穴の中へとねじ込まれて、細長い部材６２の上に矩形部材８０をロックする。

ファンブレード２６の翼部分３０の捻りを吸収して収容するために、ブラケット８２，８４同士の間の隙間が、ブラケット６６，６８同士の間の隙間とは異なる角度で調えられていることに留意すべきである。

かくして、矩形部材６４および８０上のボルト６７および８３を緩めることによって、レーザー光源４２および検出器４４を、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２に沿って異なる半径方向位置へと、半径方向に（即ち縦方向に）移動させることができ、次に、ボルト６７および８３をねじ込んで、矩形部材６４および８０を細長い部材６２上にロックすることができ、そして、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２上の異なる半径方向位置での侵食量を測定することができる。ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２の形状に合わせるために、矩形部材６４および８０を細長い部材６２の周りに回転させてもよい。

ボルト（ないしネジ）６７および８３は、レーザー光源４２が、細長い部材６２上の予め規定された半径方向位置に、従って、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上の予め規定された半径方向位置に定置され得るように、細長い部材６２に沿って予め決められた位置に設置された開口（ないしスロット）の中に位置していてもよい。ボルトやネジではなく、単純に、矩形部材６４および８０内の開口の中に位置するためのピンやだぼと、細長い部材６２内の開口やスロットとを用いることができるかもしれない。細長い部材６２は、レーザー光源４２の正確な半径方向の位置合わせを保証する。そして、細長い部材６２の基部は、ある基準をもって設置され、その基準はファンケーシング２７の内面であってもよい。

装置４０は、オペレータが当該装置４０の重量を保持ないし支持する必要性を伴うことなくファンブレード２６に取り付け可能となっており、またファンブレード２６の前縁３２における侵食の測定中の動きや振動を最小限にする。

図１４は、ファンブレード２６の翼部分３０における前縁３２の侵食測定用の装置４０のためのキャリブレーション用具１００を示している。このキャリブレーション用具１００は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２に対応するために、２つの平坦化された縁１０２および１０４を有している。平坦化された縁１０２および１０４は、互いに異なる既知の較正された幅を有している。平坦化された縁１０２に隣接するキャリブレーション用具１００の両側面１０６は、平坦化された縁１０２に対してある角度で配置されている。それらの側面１０６の配置は、やはりファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２のごとく、それらの側面が平坦化された縁１０２から末広がりに遠ざかるようになされている。平坦化された縁１０４に隣接するキャリブレーション用具１００の両側面１０８は、平坦化された縁１０４に対してある角度で配置されている。それらの側面１０８の配置は、やはりファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２のごとく、それらの側面が平坦化された縁１０４から末広がりに遠ざかるようになされている。装置４０は、当該装置が申し分なく働いている（例えば、データを正確に記録および解析している）ことを検査するために、縁１０２または縁１０４上へとレーザー光を送るように構成されている。平坦化された縁部に隣接する各側面は、末広がりになっていなければならない。

本発明は、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上のある半径方向位置を横切る平面内にレーザー光を差し向けるレーザー光源に関して説明されてきたが、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２上のある特定箇所（スポット）にレーザー光を差し向けるレーザー源を用いることができるかもしれない。レーザー源はその場合、プロファイルを作り出すために、ファンブレード２６における翼部分３０の前縁３２の周囲をよぎらねばならないであろう。適当なスポット・レーザー源はキーエンス（ＲＴＭ）ＬＫ−Ｇ３２であり、適当なトラバース・テーブルはゼイバー（Zaber）ＫＴ−ＬＳ２８Ｍである。

本発明はレーザー光源に関して説明されてきたが、他の適当な光源を用いることができるかもしれない。

本発明は、ファンブレードの前縁上における侵食の測定に関して説明されてきたが、本発明は、圧縮機ブレードの前縁上やタービンブレードの前縁上における侵食の測定に対して、等しく適用可能である。本発明はまた、ファンブレード、圧縮機ブレード、またはタービンブレードの後縁における侵食の測定に対しても適用可能である。本発明は、ガスタービンエンジン翼に関して説明されてきたが、本発明は、他のターボ機械、例えば蒸気タービン、水タービン（水車）、船舶用プロペラの翼に対しても適用可能である。

Claims

ターボ機械翼の縁の侵食を測定する方法であって、
ａ）ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、光源からの光を差し向ける工程と、
ｂ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出する工程と、
ｃ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する工程と、
ｄ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す工程と、
ｅ）ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する工程と、
ｆ）プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する工程と、
ｇ）相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す工程と、
ｈ）当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する工程と、
ｉ）当該２つの局所ピーク同士の間に、第１の直線を適合させる工程と、
ｊ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルの両側上に、第２および第３の直線を適合させる工程と、
ｋ）第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の距離を決定する工程と、
ｌ）第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の決定された距離と、予め決められた距離とを比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する工程と、
を備えた方法。
工程ｉ）は、最小自乗法を用いて直線を適合させることを含んでいる、請求項１記載の方法。
工程ｋ）は、ピタゴラスの定理を用いることを含んでいる、請求項１または請求項２記載の方法。
ターボ機械翼における縁上の複数の位置で、工程ａ）からｌ）が繰り返される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
ターボ機械翼における縁上の全ての位置について、工程ａ）からｌ）が繰り返される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
ターボ機械翼の縁の侵食を測定する方法であって、
ａ）ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に、光源からの光を差し向ける工程と、
ｂ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出する工程と、
ｃ）ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する工程と、
ｄ）ターボ機械翼の縁上の当該位置における、ターボ機械翼の縁上の各点までの光源からの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す工程と、
ｅ）ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する工程と、
ｆ）プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する工程と、
ｇ）相互間に最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す工程と、
ｈ）当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する工程と、
ｉ）当該２つの局所ピーク同士の間の決定された距離を、予め決められた距離と比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する工程と、
を備えた方法。
ターボ機械翼における縁上の複数の位置で、工程ａ）からｉ）が繰り返される、請求項６記載の方法。
ターボ機械翼における縁上の全ての位置について、工程ａ）からｉ）が繰り返される、請求項６または請求項７記載の方法。
ターボ機械翼の縁上の当該位置で工程ａ）からｃ）が複数回繰り返されると共に、工程ｄ）において、複数のプロファイルが作り出され、これら複数のプロファイルが平均されて、ターボ機械翼の縁上の当該位置における単一の平均された縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
工程ａ）は、レーザー源からのレーザー光を差し向けることを含んでいる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
工程ｅ）は、プロファイルを極座標へと変換することを含んでいる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
ターボ機械翼はローターブレードまたはステーターベーンである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
ターボ機械翼はガスタービン翼である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
ガスタービン翼はファンブレードまたは圧縮機ブレードである、請求項１３記載の方法。
ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置であって、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に光を差し向けるように構成された光源と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出するための検出器と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す手段と、ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する手段と、プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する手段と、相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する手段と、当該２つの局所ピーク同士の間に、第１の直線を適合させる手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルの両側上に、第２および第３の直線を適合させる手段と、第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の距離を決定する手段と、第１の直線と第２および第３の直線との間の交点同士の間の決定された距離と、予め決められた距離とを比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する手段と、を備えた装置。
ターボ機械翼の縁の侵食を測定する装置であって、ターボ機械翼の縁上のある位置を横切る平面内に光を差し向けるように構成された光源と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を検出するための検出器と、ターボ機械翼の縁上の当該位置から反射された光を解析する手段と、ターボ機械翼の縁上の当該位置における、光源からターボ機械翼の縁上の各点までの距離を測定して、ターボ機械翼の縁上の当該位置における縁のプロファイルをｘ座標およびｚ座標によって作り出す手段と、ターボ機械翼の縁上の各点における、プロファイルの図心からの距離を算出する手段と、プロファイルの図心からの各点の距離における局所ピークを検出する手段と、相互間の最大距離を有した２つの局所ピークを選び出す手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の距離を決定する手段と、当該２つの局所ピーク同士の間の決定された距離を、予め決められた距離と比較して、ターボ機械翼の縁が容認できない侵食を有しているかどうかを決定する手段と、を備えた装置。
光源は、レーザー光を差し向けるためのレーザー源を備えている、請求項１５または請求項１６記載の装置。
ターボ機械翼はローターブレードまたはステーターベーンである、請求項１５、請求項１６、または請求項１７記載の装置。
ターボ機械翼はガスタービン翼である、請求項１５、請求項１６、または請求項１７記載の装置。
ガスタービン翼はファンブレードまたは圧縮機ブレードである、請求項１９記載の装置。