[发明专利]使用蒸发膜片的冷却孔的红外非破坏性评估

说明书

技术领域

本公开内容大体上涉及热检测系统和方法，且更具体地涉及使用用于工作流体的直接蒸发冷却的蒸发膜片来对冷却的零件的非破坏性热检测和评估。

背景技术

热气体通路构件(诸如涡轮翼型件、喷嘴、导向导叶、护罩)、燃烧构件(诸如燃烧衬套和过渡件、和相关的构件)、以及旋转构件(包括转子和盘)，使用先进的冷却技术(诸如膜冷却)、以及先进的涂层(诸如热障涂层(TBC))，以便经得起其极高的操作温度。膜冷却的构件通常使用涉及过小尺寸的针规(pin gauge)的使用的用于针检查的铜包钢丝(weld wire)、以及通过水流或可见光来人工地检测，水流或可见光涉及穿过构件流水或闪光，且使操作者视觉地验证从各个冷却孔的水在流或光是可见的。这些人工途径是定性的，且遭受操作者的解读和探测在中途或成角度受阻塞的孔的不确定性。

红外(IR)检测技术具有执行膜冷却的构件的定量、客观检测的潜能。然而，IR检测系统和当前的空气流检查系统通常具有矛盾的要求，从而需要在较高花费下使用单独的系统。此外，现有的IR检测系统通常限于无涂层零件的检测，且通常不能提供足够的IR图像分辨率，因为测得的工作流体流温度差异不足以可靠探测和评估。

发明内容

本公开内容的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实践本公开内容而学习到。

公开了一种用于具有至少一个冷却孔的构件的热检测的系统及方法，其使用蒸发膜片以用于排出的工作流体的直接蒸发冷却。工作流体供应至构件的至少一个内部通道，其构造成从内部通道按顺序穿过冷却孔和设置成与构件直接气密性接触的润湿的蒸发膜片排出工作流体。成像器采集对应于排出的工作流体的瞬变蒸发响应的一时间序列的图像，以确定排出的工作流体的在传送穿过蒸发膜片之后的多个温度值。处理器电路构造成评估排出的工作流体的瞬变蒸发响应。

本公开内容的这些及其他特征、方面和优点参照以下描述和所附权利要求将变得更好理解。并入本说明书且构成其一部分的附图示出了本公开内容的实施例，且与描述一起用于论述本公开内容的原理。

技术方案1. 一种用于具有至少一个冷却孔的构件的热检测系统，包括：

工作流体源，其构造成将工作流体供应至构件的至少一个内部通道，所述内部通道还包括构造成从所述内部通道排出工作流体的多个冷却孔；

蒸发膜片，其包括蒸发流体，所述膜片可除去地设置成与所述构件直接接触，且构造成跨越至少一个冷却孔，同时定位成基本上垂直于排出的工作流体流方向；

成像器，其构造成采集对应于排出的工作流体的瞬变蒸发响应的一时间序列的图像，其中所述蒸发响应对应于所述排出的工作流体的在传送穿过所述蒸发膜片之后的多个温度值；以及

处理器，其可操作地连接到所述成像器上，所述处理器包括构造成确定所述排出的工作流体的瞬变蒸发响应的电路，其中所述排出的工作流体流蒸发地冷却，其中所述冷却孔允许足够的排出的工作流体流穿过所述冷却孔来满足期望的规格。

技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述工作流体是选自压缩空气、氮、蒸汽、二氧化碳、和它们的混合物组成的组的至少一种流体。

技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述蒸发膜片是选自绵纸、玛姿琳棉布(muslin cloth)、刚性纤维素蒸发介质、和它们的混合物组成的组的至少一种膜片。

技术方案4. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述蒸发流体是选自水、乙醚、乙醇、丙酮、普通溶剂、和它们的混合物组成的组的至少一种流体。

技术方案5. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述图像中的每一个对应于多个像素，其中所述处理器进一步构造成基于所述图像中的像素的相对强度来识别所述构件的外表面上的一个或多个冷却孔的相应位置。

技术方案6. 根据技术方案2所述的系统，其中，所述处理器进一步构造成确定所述排出的工作流体温度，且与一个或多个基准值比较来确定相应冷却孔是否至少部分地受阻塞。

技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述成像器包括红外摄像机。

技术方案8. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述系统还包括至少一个操纵器，以用于操纵所述成像器和所述构件的相对位置和相对定向中的至少一者。

技术方案9. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述构件具有多于一个冷却孔，且其中所述处理器进一步构造成识别不满足所述期望的规格的任何冷却孔的位置。

技术方案10. 一种用于确定穿过构件中的冷却孔的工作流体流率的方法，包括以下步骤：