JPH095044A - 動翼形状計測装置 - Google Patents

動翼形状計測装置

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JPH095044A
JPH095044A JP15767495A JP15767495A JPH095044A JP H095044 A JPH095044 A JP H095044A JP 15767495 A JP15767495 A JP 15767495A JP 15767495 A JP15767495 A JP 15767495A JP H095044 A JPH095044 A JP H095044A
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rotor blade
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秀靖 飯沼
Shinya Minagawa
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速/減速時や高速運転中における動翼形状
を、半径方向に変化全体にわたりリアルタイムで実測す
ることができる動翼形状計測装置を提供する。 【構成】 複数の動翼1が取付けられたディスク2上に
設けられた単一の基準位置12と、基準位置の周方向位
置を検出する基準センサ13と、各動翼前縁1aの周方
向位置を検出する前縁センサ14と、各動翼後縁1bの
周方向位置を検出する後縁センサ15と、を備え、各セ
ンサの検出信号から動翼の前縁及び後縁の位置を算出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、運転中の動翼形状を計
測する動翼形状計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】タービン,軸流コンプレッサ等、翼列を
有する回転機械では、翼列を構成する動翼が、運転中の
遠心力等により変形し、この変形によって空力性能が変
化する問題がある。従って、加速/減速時や高速運転中
における動翼形状を実測することは装置の性能向上を図
る上で極めて重要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、運転中における
動翼形状を実測するために、例えば、動翼の先端(チッ
プ)に対向するケーシングに軸方向に間隔を隔てて一対
のセンサーを設け、このセンサーでチップ部の捩じれを
計測する手段が用いられていた。しかし、かかる手段で
は、チップ部以外の計測、すなわち半径方向に変化する
動翼全体の形状及びその変化を計測できなかった。ま
た、コンピュータを用いたシュミレーションにより、回
転中の動翼形状を予測することも一部で行われていた
が、動翼の変形は遠心力のみならず、空力的な力の影響
も受けるため、正確な予測は困難であった。
【0004】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、加速
/減速時や高速運転中における動翼形状を、半径方向に
変化全体にわたりリアルタイムで実測することができる
動翼形状計測装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
動翼が取付けられたディスク上に設けられた単一の基準
位置と、該基準位置の周方向位置を検出する基準センサ
と、各動翼前縁の周方向位置を検出する前縁センサと、
各動翼後縁の周方向位置を検出する後縁センサと、を備
え、各センサの検出信号から動翼の前縁及び後縁の位置
を算出する、ことを特徴とする動翼形状計測装置が提供
される。
【0006】本発明の好ましい実施例によれば、各セン
サの検出信号から動翼の傾き及び捩じれを演算する演算
処理装置を備える。更に、前縁センサ及び後縁センサを
半径方向に移動させるトラバース装置を備える。また、
前縁センサ及び後縁センサを半径方向に間隔を隔てて複
数備える、ことが好ましい。
【0007】
【作用】上記本発明の構成によれば、基準センサにより
ディスク上に設けられた単一の基準位置を検出すること
ができ、前縁センサと後縁センサにより、各動翼の前縁
と後縁の基準位置からの周方向位置(角度)を検出する
ことができる。すなわち、基準センサの出力信号(基準
信号と呼ぶ)は、ディスクの1回転に1回だけ検出さ
れ、前縁センサと後縁センサの出力信号(前縁信号と後
縁信号と呼ぶ)は、基準信号の間に、動翼の数に相当す
る回数が検出される。従って、基準信号からの前縁信号
及び後縁信号の順序により、各動翼を特定することがで
き、かつその前縁信号及び後縁信号の時間的なズレから
遠心力等による前縁及び後縁の変形を算出することがで
きる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用する。図1は、本発明による動翼
形状計測装置の全体構成図である。この図において、本
発明の動翼形状計測装置10は、複数の動翼1が取付け
られたディスク2上に設けられた単一の基準位置12
と、基準位置12の周方向位置を検出する基準センサ1
3と、各動翼1の前縁1a(リーディングエッジ)の周
方向位置を検出する前縁センサ14と、各動翼1の後縁
1b(トレーリングエッジ)の周方向位置を検出する後
縁センサ15と、を備えている。また、図1の動翼形状
計測装置10は、更に、各センサ13,14,15の検
出信号から動翼1の傾き及び捩じれを演算する演算処理
装置16と、表示装置17、記憶装置18を備えてい
る。
【0009】図1において、基準位置12は、例えば、
ディスク2の外周付近に軸方向に突出して設けられた突
起部の周方向前縁(又は後縁)であり、この位置を基準
センサ13により検出するようになっている。基準セン
サ13は、図示しない固定部分に取付けられた非接触式
位置センサであり、例えば反射式光センサ、或いは渦セ
ンサ等が好ましい。かかる構成により、基準センサ13
の出力信号(基準信号)は、ディスク2の1回転毎に1
回検出される。
【0010】図2(A)は各センサの位置関係を示す図
1の部分平面図である。この図に示すように、前縁セン
サ14と後縁センサ15は、基準位置12から周方向に
それぞれ一定の角度Δθ1,Δθ2 づつ離れて配置されて
いる。この角度Δθ1,Δθ2は、不可欠なものではな
く、センサー相互の干渉を避けられる限りで、同一位置
に設定し、Δθ1,Δθ2 のいずれか或いは両方を0(ゼ
ロ)に設定してもよい。また、前縁センサ14及び後縁
センサ15は、この実施例では透過式のレーザセンサで
あり、図1においてそれぞれレーザ光源19による軸線
に平行なレーザ光3を検出するようになっている。
【0011】なお、センサ14,15は非接触式位置セ
ンサであれば、反射式光センサ、或いは渦センサであっ
てもよい。かかる構成により、図2(A)から明らかな
ように、前縁センサ14によりレーザ光3を受光し始め
る位置(ON位置)が動翼前縁1aと一致し、後縁セン
サ15によるレーザ光3の受光が終わる位置(OFF位
置)が動翼後縁1bと一致し、それぞれ前縁1a,後縁
1bの位置を正確に検出することができる。
【0012】図2(B)は、トラバース機構を示す図1
の部分側面図である。この図に示すように、図1の実施
例では、前縁センサ14及び後縁センサ15を半径方向
に移動させるトラバース装置20を更に備えている。こ
のトラバース装置20は、例えばパルスモータの回転に
よりボールネジを回転し、このボールネジと螺合するボ
ールナットにセンサ14,15を取付けてもよく、或い
は直動シリンダにより直接センサを移動させてもよい。
また、各センサ14,15の半径方向位置は、パルスモ
ータの入力信号、ボールネジの回転数、シリンダの移動
量、等から正確に検出できるようになっている。なお、
この図で4は、例えばエンジンのケーシング等の固定部
分である。かかる構成により、センサ14,15を基準
位置12からの周方向角度Δθ1,Δθ2 を保持したま
ま、半径方向に移動させることができ、かつその半径方
向位置を正確に検出することができる。
【0013】図3は、別の実施例による図2(B)と同
様の部分側面図である。この実施例では、複数の前縁セ
ンサ14及び後縁センサ15が半径方向に間隔を隔てて
備えられている。各センサ14,15は、基準位置12
からの周方向角度Δθ1,Δθ2 を保持した位置に適当な
間隔(例えば10mm)で取付けられ、それぞれの検出
信号は、固定部分4を通して演算処理装置16に伝達す
るようになっている。かかる構成により、センサ14,
15を固定したままで、異なる半径方向位置における前
縁1a及び後縁1bの位置を同時に検出することができ
る。
【0014】図4は、図1に示した実施例による各セン
サ13,14,15の出力信号を模式的に示すタイミン
グチャート図である。なお、この図では、前縁センサ1
4と後縁センサ15の基準位置12からの周方向角度Δ
θ1,Δθ2 がゼロの場合を示しているが、演算処理装置
16により各センサの出力信号を処理してこれをゼロに
することもできる。
【0015】図4において、基準センサ13からの出力
信号(基準信号)は、ディスクの1回転毎に1回づつ検
出され、その時間間隔をT1 とする。この時間T1 は、
ディスクの1回転(360°)に相当し、回転速度に反
比例して短くなる。また、前縁センサ14と後縁センサ
15の出力信号(前縁信号と後縁信号)は、基準信号の
間に、動翼の数に相当する回数が検出され、従って、基
準信号からの前縁信号及び後縁信号の順序により、各動
翼を特定することができる。また対象とする特定の動翼
の基準信号からの時間間隔をそれぞれT2,T3 とする。
この時間間隔T2,T3 の時間T1 に対する比率は、前縁
1a及び後縁1bの基準位置からの角度を示している。
なおこの図では、前縁信号はON位置を基準とし、後縁
信号はOFF位置を基準にしているが、本発明は、これ
に限定されず、各センサの配置により、前縁及び後縁を
正確に検出する信号を基準とするのがよい。
【0016】すなわち、1回転1回の基準位置信号は翼
形状計測の基準となるもので、前縁(リーディングエッ
ジ)及び後縁(トレーリングエッジ)の位置は、この位
置を基準とした角度で示される。リーディングエッジ及
びトレーリングエッジ検出用センサ14,15は、動翼
1の通過タイミングを検出する。また、これらのセンサ
は、半径方向にトラバースすることによって、翼の各段
面での形状が検出できる。
【0017】演算処理装置16は、以下に示す演算処理
を行うと共に結果を表示装置17及び、記憶装置18に
出力し、その表示と記憶を行う。図4に示した各センサ
13〜15から得られる信号のタイミングチャートにお
いて、ある翼に注目し、基準位置信号の時間間隔をT1
、基準位置からリーディングエッジ検出までの時間間
隔をT2 、トレーリングエッジ検出までの時間間隔をT
3 とすると、基準位置からリーディングエッジまでの角
度θL 及びトレーリングエッジまでの角度θT はそれぞ
れ次式で表せる。
【0018】θL =(T2 /T1 )×360° θT =(T3 /T1 )×360° この角度データを回転機械加速中に連続的に収集するこ
とで、翼形状の変化をとらえることができる。また、セ
ンサ14,15を図2(B)の点線で示すように半径方
向にトラバースすることで、翼の全断面の形状変化をと
らえることができる。
【0019】従って、基準信号からの前縁信号及び後縁
信号の順序により、各動翼を特定することができ、かつ
その前縁信号及び後縁信号の時間的なズレから遠心力等
による前縁及び後縁の変形を算出することができる。な
お、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論であ
る。
【0020】
【発明の効果】上述した本発明によれば、従来、予測
も実測も困難であった回転機械運転中の動翼の変形を翼
のほぼ全ての断面に渡って計測可能となり、かつこの
実測値を設計にフィードバックすることで、更に回転機
械の性能向上に寄与することができる。
【0021】従って、本発明の動翼形状計測装置は、加
速/減速時や高速運転中における動翼形状を、半径方向
に変化全体にわたりリアルタイムで実測することができ
る、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による動翼形状計測装置の全体構成図で
ある。
【図2】図1の部分平面図(A)と部分側面図(B)で
ある。
【図3】別の実施例による図2(B)と同様の部分側面
図である。
【図4】図1に示した実施例による各センサの出力信号
を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 動翼 1a 前縁(リーディングエッジ) 1b 後縁(トレーリングエッジ) 2 ディスク 3 レーザ光 4 固定部分 10 動翼形状計測装置 12 基準位置 13 基準センサ 14 前縁センサ 15 後縁センサ 16 演算処理装置 17 表示装置 18 記憶装置 19 レーザ光源 20 トラバース装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の動翼が取付けられたディスク上に
    設けられた単一の基準位置と、該基準位置の周方向位置
    を検出する基準センサと、各動翼前縁の周方向位置を検
    出する前縁センサと、各動翼後縁の周方向位置を検出す
    る後縁センサと、を備え、各センサの検出信号から動翼
    の前縁及び後縁の位置を算出する、ことを特徴とする動
    翼形状計測装置。
  2. 【請求項2】 各センサの検出信号から動翼の傾き及び
    捩じれを演算する演算処理装置を備える、ことを特徴と
    する請求項1に記載の動翼形状計測装置。
  3. 【請求項3】 前縁センサ及び後縁センサを半径方向に
    移動させるトラバース装置を備える、ことを特徴とする
    請求項1に記載の動翼形状計測装置。
  4. 【請求項4】 前縁センサ及び後縁センサを半径方向に
    間隔を隔てて複数備える、ことを特徴とする請求項1に
    記載の動翼形状計測装置。
JP15767495A 1995-06-23 1995-06-23 動翼形状計測装置 Expired - Fee Related JP3531290B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009019590A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Hitachi Ltd タービン動翼のシュラウド間隙計測装置、及び計測方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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