[发明专利]用于监测涡轮发动机中的所关注的高温区域的系统

说明书

本申请要求2010年10月21日提交的美国临时专利申请No.61/405377的优先权，所述申请通过参引并入本文。本申请与名称为“METHOD FOR MONITORING A HIGH TEMPERATURE REGION OF INTEREST IN A TURBINE ENGINE”（用于监测涡轮发动机中的所关注的高温区域的系统）的美国专利申请No.13/274766（律师案卷号2011P23076US）相关，所述申请与本申请同时提交并且通过参引并入本文。

技术领域

本发明的多方面涉及涡轮发动机，并且更具体地，涉及一种用于例如可借助设置在涡轮机的固定机叶内部中的监测仪器进行的监测所关注的高温区域的系统。

背景技术

本发明的受让人已经成功地示范了一种用于涡轮发动机的旋转和/或固定部件的联机监测的设备和技术。例如参见在名称为“Method and Apparatus For Measuring Online Failure Of Turbine Thermal Barrier Components”（用于联机监测涡轮机热障部件的失效的方法和设备）的美国专利7690840中描述的设备和技术，所述专利的整体内容通过参引并入本文。

考虑到在涡轮发动机中的有限进入空间的背景下可能出现的几何形状和热约束，由已知的设备提供的热和/或空间观察通常限制在相对于涡轮机的圆柱形结构径向向内定位的区域。例如，获得径向向外地定位的区域的热和/或空间观察一直以来是不可能的或者在尺寸和/或入射角上都大大地受到限制。

另外，因为已知的设备设置在与通常出现在涡轮机的工作气体的路径中的高温和/或高压间隔开的区域中，因此这种设备涉及相对较长的光程，这通常需要相对较多的光学元件（例如，中继光学器件）。长光程可迫使设计者使用涉及在这样的长光程背景下可能需要的光学上折衷的光学元件，例如可涉及具有较低反射特性的光学元件的使用。例如，具有较高反射特性的光学元件在涉及大量这种元件的长光程中可能是不适合的，但在涉及数目较少的光学元件的短光程中可能是适合的。这些考虑会稍微地削弱设计者定制光学设计以处理其他的折衷考虑的能力，例如，削弱设计者使用更多的可能具有较高的反射特性的粗陋的光学材料的能力。

相应地，鉴于前面的考虑，还需要改进的可用于监测涡轮发动机中的所关注的高温区域的设备和/或技术。

附图说明

本发明的多个方面在下文参考以下附图的描述中进行说明：

图1部分地示出了根据本发明多个方面的可用于监测涡轮发动机中的所关注的高温区域的系统的示例性实施方式的示意图。

图2至4描绘了根据本发明多个方面的包括监测仪器（观察仪器）的固定机叶的各个示例性实施方式的相应剖视图，监测仪器操作性地连接至固定机叶的观察口以提供所关注的区域的视野。

图5为可连接以将观察仪器固定在机叶中的罩组件的示例性实施方式的截面图。

图6为可被连接以将观察仪器固定在机叶中的扭锁组件的示例性实施方式的截面图。

图7为例如可由光纤束制成的观察仪器的示例性实施方式的剖视图。

具体实施方式

图1部分地描绘了可用于涡轮发电机10中的所关注的高温区域20的联机监测的系统8的示例性实施方式的示意图，该系统8可在陆地、航海或航空应用中使用。本领域技术人员将理解，涡轮机10可包括可设置在涡轮机的工作气体的路径中的多个内冷式（例如，用空气冷却的）固定机叶，并且固定机叶因此经受较高的温度，例如，数千华氏度量级的温度，如约2800℉或更高的温度。

根据本发明的多个方面，机叶12可构造为包括监测口14₁并在其内部容纳监测仪器16，监测仪器16操作性地连接至监测口14₁，用以例如提供远离机叶12的所关注的区域20的视野18。可以理解，本发明的方面不限于构造在机叶12中的单个的监测口14₁。例如，如监测口14₂和14₃的另外的监测口可构造在机叶12中以分别提供远离机叶12的其他的所关注的区域的视野。可设置在所关注的区域20中的示例性涡轮机部件可包括由对应的旋转叶片（未示出）的尖端设置的固定环段（未示出）。如本领域技术人员可理解，这些环段上的热障涂层（TBC）会经历加速的磨损和划伤，这是因为它们经受在高压条件下的高速、高温气体和/或与叶尖的硬接触。