用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。该方法依次包括：步骤1：将液态塑性材料注入燃气轮机叶片的冷却孔中；步骤2：停止液态塑性材料的流动并使液态塑性材料固化以形成模型；步骤3：使模型从燃气轮机叶片中分离；步骤4：扫描模型。通过扫描模型可对燃气轮机叶片的冷却孔进行检测，从而获得更多关于其位置、尺寸和形状的数据，并同时提高测量的精度和效率。
【专利说明】用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，燃气轮机的静叶片或动叶片常常在高温高压的条件下运行，并且这些叶片的各种尺寸对燃气轮机的良好运行极为重要。然而，由于这些叶片长期在几百乃至上千度的重负荷条件下运行，这些叶片会因磨损而发生尺寸改变。在如图1所示的燃气轮机叶片的冷却孔11的情况中特别如此；这些孔被设计成为叶片内腔中的冷却流体提供通道，从而保护叶片并保证它们的性能和使用寿命。这些冷却孔往往是小尺寸的，并且必须满足在位置和倾斜角等方面非常精确的要求。因此，在生产或维护期间，必须执行检测以确定部件的内部尺寸参数是否满足设计要求，从而确定这些部件是否可以使用。
[0003]目前，通常使用测量探针和坐标测量机(CMM)来实施对燃气轮机叶片的位置、尺寸和形状的测量。例如，当使用图2中所示的测量探针2来测量冷却孔11的直径时，将不同直径的测量探针2分别插入冷却孔中，并采用能够插入冷却孔中的最粗的探针的直径与不能插入冷却孔中的最细的探针的直径的中间值作为所测得的冷却孔的直径。在测量冷却孔的倾斜角时，使用坐标测量机(CMM)的探针3对能够插入测量孔中的最粗的测量探针上的两点21和22进行测量，并且使用这两点的坐标来计算倾斜的角度。由于冷却孔是小尺寸的、具有实际上复杂的结构以及不断变化的倾斜的角度，而测量探针2是有延展性的，因此这些测量方法的精确度低，并且通常无法满足全部检测要求。
[0004]美国专利US7810385B1公开了一种通过用白光扫描燃气轮机叶片来生成三维实体模型，以便确定燃气轮机叶片的剩余使用寿命的方法。然而，这种方法仅能用于对燃气轮机叶片的表面状况进行检测，而不能应用于检测燃气轮机叶片的冷却孔。
[0005]在实验室中也使用计算机断层成像的方法来测量燃气轮机叶片的形状。这种方法虽然提升了测量的精度，并且允许对燃气轮机叶片的冷却孔进行测量，但是其包括复杂的设备并且耗时久且昂贵，以及不适用于在工厂中对大量的部件进行检测。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。该方法依次包括:步骤1:将液态塑性材料注入燃气轮机叶片的冷却孔中；步骤2:停止液态塑性材料的流动，并使液态塑性材料固化以形成模型；步骤3:使该模型与燃气轮机叶片分离；步骤4:扫描模型。通过扫描模型可对燃气轮机叶片的冷却孔进行检测，从而获得更多关于其位置、尺寸和形状的数据，并同时提高测量的精度和效率。
[0007]根据本发明的一个方面，方法在步骤4之后还包括:步骤5:将通过扫描获得的关于模型的数据与关于燃气轮机叶片的标准模型的数据进行比较。通过与关于标准模型的数据进行比较，可对燃气轮机叶片的冷却孔是否满足设计要求做出判断。
[0008]根据本发明的另一方面，同时对多个冷却孔执行步骤I至4。同时获得并扫描多个冷却孔的模型允许进一步提高检测效率。
[0009]根据本发明的再一方面，在方法中，通过依次执行步骤I至4来获得关于标准模型的数据。通过与由同样方法对获得的关于标准模型的数据进行比较，可提高测量的效率和比较的精度。
[0010]根据本发明的又一方面，该方法在步骤I之前还包括:步骤11:用一层脱模涂层覆盖冷却孔的内壁。脱模涂层可促进液态塑性材料在固化后从模具中的脱离。
[0011]根据本发明的又一方面，在方法中，步骤3依次包括:步骤31:分段地将模型从模具中脱离；步骤32:连接各段来重新形成模型。划分成段可促进模型从模具中的脱离。
[0012]根据本发明的又一方面，通过白光干涉或激光来执行扫描。使用白光干涉或激光来执行扫描使得本方法的实施非常可靠。
[0013]下面将参照附图以明确易懂的方式对优选的实施方式进行说明，以便进一步说明用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法的上述特性、技术特征、优点及其实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1示出了待检测的燃气轮机叶片，此处使用静叶片为例；
[0015]图2示意性地示出了用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的现有方法；
[0016]图3是示出了本发明的用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法的示意图。
[0017]图4示出了图3中的模型。
[0018]附图标记说明
[0019]I 燃气轮机叶片
[0020]11燃气轮机叶片的冷却孔
[0021]2 测量探针
[0022]21、22 点
[0023]3 探针
[0024]4 模型
[0025]41模型端部
[0026]42模型主体
【具体实施方式】
[0027]为了可以更加清楚地理解本发明的技术特征、目的以及效果，现在将参照附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，在附图中相同的附图标记指示相同的部件或结构相似但功能相同的部件。
[0028]为使附图可以简单且清楚地呈现，附图中仅示意性地示出了与本发明相关的那些部件；它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使附图可以简单且清楚地呈现以易于理解，如果在一些附图中具有有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示或标出其中的一个。
[0029]图3使用截面图示出了本发明的用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。本领域技术人员将理解，本发明的方法不仅适用于燃气轮机的静叶片的冷却孔，也相似地适用于动叶片的冷却孔。该方法依次包括以下步骤:
[0030]步骤1:将液态塑性材料注入燃气轮机叶片I的冷却孔11中，其中塑性材料可以为多种现有的树脂材料；
[0031]步骤2:停止液态塑性材料的流动，并使液态塑性材料固化以形成模型4，其中，模型4可包括用于促进脱模的模型端部41和用于反映冷却孔状况的模型主体42 ；
[0032]步骤3:使模型4与燃气轮机叶片I分离，S卩，通过抓持模型端部41将模型主体42拉出；
[0033]步骤4:扫描模型4，其中优选地通过白光干涉或激光来执行扫描。
[0034]本领域技术人员将理解的是，可以使用各种现有的方法来停止液态塑性材料的流动，例如通过在燃气轮机叶片I的内腔中设置填充物。
[0035]根据本发明的方法的另一方案，在步骤4之后还可以包括以下步骤:
[0036]步骤5:将通过扫描获得的关于模型4的数据与关于燃气轮机叶片I的标准模型的数据进行比较，从而找出燃气轮机叶片I的冷却孔11的相关参数，进而对其内部尺寸参数是否满足设计要求作出判断，以确定它们是否合格。这种比较可通过将扫描获得的读数与设计要求的数值进行人工比较来实现；替代性地，可使用计算机技术来实现自动比较进而提高效率。本领域技术人员还将理解的是，标准模型的数据也可通过对标准的燃气轮机叶片I的冷却孔11依次执行步骤I至4来获得。
[0037]根据本发明的方法的另一方案，可以同时对多个冷却孔11执行步骤I至4，例如同时对具有相同倾斜角度的一行或一列冷却孔执行步骤I至4。在此情况中，与多个模型主体42对应的模型端部41在整个固化、脱模以及扫描过程中始终连接在一起。这样就允许同时获得并扫描多个冷却孔的1吴型以进一步提闻检测效率。
[0038]根据本发明的方法的又一方案，为了进一步促进脱模，在步骤I之前还包括以下步骤:
[0039]步骤11:用一层脱模涂层覆盖冷却孔11的内壁。
[0040]根据本发明的方法的又一方案，在难以或者不能以单次操作来完成从燃气轮机叶片的冷却孔脱模的情况中，本发明的方法的步骤3可依次包括:
[0041]步骤31:分段地将模型4从模具中脱离；
[0042]步骤32:连接各段来重新形成模型4。
[0043]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非旨在限制本发明的保护范围。在不脱离本发明技艺精神下所有的等同实施方式或变型均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法，依次包括: 步骤1:将液态塑性材料注入燃气轮机叶片(I)的冷却孔(11)中； 步骤2:停止所述液态塑性材料的流动，并使所述液态塑性材料固化以形成模型(4)； 步骤3:使所述模型(4)从所述燃气轮机叶片(I)中分离； 步骤4:扫描所述模型(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤4之后还包括以下步骤: 步骤5:将通过扫描获得的关于所述模型(4)的数据与关于所述燃气轮机叶片(I)的标准模型的数据进行比较。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，同时对多个冷却孔(11)执行步骤I至4。
4.根据权利要求2所述的方法，其中关于所述标准模型的数据是通过依次执行步骤I至4来获得。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤I之前还包括以下步骤: 步骤11:用一层脱模涂层覆盖所述冷却孔(11)的内壁。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3依次包括: 步骤31:分段地使所述模型(4)从所述模具中脱离； 步骤32:连接各段来重新形成所述模型(4)。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过白光干涉或激光来执行扫描。
【文档编号】F01D5/00GK104145085SQ201380011830
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】姜涛, 李红涛, 托马斯·诺伊恩汉 申请人:西门子公司