专利名称：用于贯通测量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于贯通测量的装置和方法，所述贯通测量用于快速地检查孔的贯通性。
背景技术：
例如燃气轮机叶片的高温构件从内部起通常通过冷却剂来冷却，其中该冷却剂也从涡轮机叶片中排出并且有助于薄膜冷却。在此，对于涡轮机叶片的功能和寿命重要的是，通道没有被堵塞，因为否则在使用时能够造成局部温度提高和陶瓷的层系统的剥落。当在基底中存在冷却空气孔并且没有完全移除在冷却空气孔上的后续的覆层时，那么所述孔能够在运行时或者在重新加工时部分地封闭。存在多种方法来检查贯通性，例如红外照相机和热空气激发，或者检查水贯通性并且视觉地确定，水是否从每个冷却空气孔中流出。然而，这以耗费的仪器为前提并且需要时间。特别地，在远处位置上的设备上的使用需要快速的质量检查。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供机构或方法，借助所述机构或方法能够快速并简单地实施冷却空气孔的贯通。该目的通过根据本发明的用于检查贯通孔的贯通性的装置和根据本发明的用于检查贯通孔的贯通性的方法来实现。在下文中列举出其他有利的措施，所述措施能够任意地彼此组合，以便实现其他的优点。
附图示出图1-4示出本发明的实施例，图5示出涡轮机叶片的立体图，图6示出燃烧室的立体图，图7示出燃气轮机的立体图。
具体实施例方式附图和描述仅说明本发明的实施例。在图1中示出用于贯通孔16 (图2)的贯通性测量的装置I。装置I优选具有三个部段。插入贯通孔16中或者装到贯通孔16上的前部部分4，可选的用于更好地握持的中部部分7和在端部的可充气的气球10，所述气球通过中部部分7与前部部分4连接，使得空气能够从前部部分4的入口 3穿过中部部分7流入气球10中。前部部分4例如由橡胶制成并且是足够弹性的，使得所述前部部分能够插入到贯通孔16中，并且能够完全地在环周处封闭，或者能够通过安装完全地覆盖贯通孔16。优选地，前部部分4以下述方式至少部分同心地构成，即所述前部部分不过深地进入贯通孔16中并且能够正好围绕和覆盖极为精细的贯通孔。在图2中示出，如何借助这种机构I执行方法。将在每次运行时并且在设备中存在的压缩空气13引入到具有贯通孔(在此为薄膜冷却孔)的、作为示例的构件的涡轮机叶片120、130的内部中。在此使用用于叶根的相应的转接器或者要检查的构件的进入口。接通压缩空气，并且只要所述贯通孔没有封闭，压缩空气就从全部的贯通孔16中流出。然后，逐点地或者在根据猜测具有变窄的部位安放装置I。也能够首先将装置I插入贯通孔16中或者装到贯通孔16上并且然后接通压缩空气。在图3中示出，当空气足够快速地从贯通孔16中流出时，气球10怎样膨胀成状态10’。在此，对体积进行尺寸确定，使得当存在贯通孔16变窄时，不过快地填充所述体积，但是也不慢地进行填充，以便避免不必要地延长测量时间。如果在贯通孔16中存在变窄，那么极其慢地(状态10”)或者完全没有(图4)填充气球10，并且能够符合目的地进行视觉的检验和再处理。图5在立体图中示出流体机械的沿着纵轴线121延伸的转子叶片120或导向叶片130。所述流体机械可以是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机，也可以是汽轮机或压缩机。叶片120、130沿着纵轴线121相继具有固定区域400、邻接于固定区域的叶片平台403以及叶身406和叶片梢部415。作为导向叶片130，叶片130可以在其叶片梢部415处具有另一平台(未示出)。在固定区域400中形成有用于将转子叶片120、130固定在轴或盘上的叶片根部183 (未示出)。叶片根部183例如构成为锤头形。作为揪树形根部或燕尾形根部的其他构形是可行的。叶片120、130对于流过叶身406的介质具有入流棱边409和出流棱边412。在传统叶片120、130中，在叶片120、130的所有区域400、403、406中使用例如实
心的金属材料、尤其是超合金。例如由EP 1204776BUEP 1306454,EP 1319729Al、W099/67435 或WO 00/44949 已知这样的超合金。在这种情况下，叶片120、130可以通过铸造法，也可以借助定向凝固、通过锻造法、通过铣削法或其组合来制造。将带有一个或多个单晶结构的工件用作机器的在运行中承受高的机械的、热的和/或化学的负荷的构件。这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。在此，这涉及一种浇注法，其中液态金属合金凝固为单晶构造物、即单晶工件，或者定向凝固。在这种情况下，枝状晶体沿热流定向，并且形成柱状晶体的晶粒结构(柱状地，这就是说在工件的整个长度上分布的晶粒，并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固)，或者形成单晶结构，这就是说整个工件由唯一的晶体构成。在这些方法中，必须避免过渡成球形(多晶的)凝固，因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界，所述横向和纵向晶界使定向凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。如果一般性地提到定向凝固组织，则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所提到的晶体结构也称为定向凝固组织(directionally solidified structures)。由US-PS 6，024, 792 和 EP 0892090A1 已知这样的方法。叶片120、130同样可以具有抗腐蚀或抗氧化的覆层，例如(MCrAlX ;M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种元素，X是活性元素并代表钇(Y)和/或硅和/或至少一种稀土元素，或铪(Hf))。由 EP 0486489BU EP 0786017B1、EP 0412397B1 或 EP 1306454A1 已知这样的合金。密度优选地是理论密度的95%。在(作为中间层或最外层的)MCrAlX层上形成保护性氧化铝层(TG0=thermalgrown oxide layer (热生长氧化层))。优选地，层成分具有Co-30N1-28Cr-8Al-0.6Y-0.7Si 或Co-28N1-24Cr-10Al-0. 6Y。除这些钴基保护覆层外，也优选地使用镍基保护层，例如 N1-10Cr-12Al-0. 6Y-3Re 或 N1-12Co_2ICr-11A1-0. 4Y_2Re 或N1-25Co-17Cr-10Al-0. 4Y-1. 5Re。在MCrAlX上还可以有隔热层，隔热层优选是最外层并例如由ZrO2、Y2O3-ZrO2组成，即，隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。隔热层覆盖整个MCrAlX层。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层方法在隔热层中产生柱状晶粒。其他覆层方法也是可以考虑的，例如气相等离子喷涂(APS)、LPPS、VPS或CVD。隔热层可以具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒，用于更好地耐热冲击。因此，隔热层优选地比MCrAlX层更为多孔。再处理(Refurbishment)意味着在使用构件120、130之后，必要时必须将保护层去除(例如通过喷砂)。接着，去除腐蚀层和/或氧化层及腐蚀产物和/或氧化产物。必要时，还修复在构件120、130中的裂缝。然后，进行构件120、130的再覆层以及构件120、130
的重新使用。叶片120、130可以构造成空心的或实心的。如果要冷却叶片120、130，则叶片为空
心的并且必要时还具有薄膜冷却孔418 (由虚线表示)。图6示出燃气轮机的燃烧室110。燃烧室110例如构成为所谓环形燃烧室，其中多个在周向上围绕旋转轴线102设置的燃烧器107通到共同的燃烧室腔154中，所述燃烧器产生火焰156。为此，燃烧室110整体构成为环形的结构，所述环形的结构围绕旋转轴线102定位。为了实现相对高的效率，针对为大约1000°C至1600°C的工作介质M的相对高的温度来设计燃烧室110。为了还在这些对材料不利的工作参数的情况下实现相对长的工作持续时间，燃烧室壁153在其朝向工作介质M的侧上设有由热屏蔽元件155形成的内衬。
每个由合金构成的热屏蔽元件155在工作介质侧配备有尤其耐热的保护层(MCrAlX层和/或陶瓷覆层)或者由耐高温的材料(实心陶瓷石)制成。保护层能够类似于涡轮叶片，即MCrAlX例如表示M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种元素，X是活性元素并代表钇(Y)和/或硅和/或至少一种稀土元素，或铪(Hf )。从 EP 0486489BUEP 0786017BUEP 0412397B1 或 EP 1306454A1 中已知这种合金。在MCrAlX上还可以有例如陶瓷的隔热层，并且隔热层例如由ZrO2J2O3-ZrO2构成，即，隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层工艺在隔热层中产生柱状晶粒。其他覆层工艺，例如气相等离子喷涂(APS)、LPPS (低压等离子喷涂)、VPS (真空等离子喷涂)或CVD (化学气相淀积)也是可行的。隔热层可以具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒，用于更好的耐热冲击性。再处理(Refurbishment)意味着在使用热屏蔽元件155之后，必要时必须将保护层从热屏蔽元件155上去除(例如通过喷砂)。接着，去除腐蚀层和/或氧化层及腐蚀产物和/或氧化产物。必要时，还修复在热屏蔽元件155中的裂缝。然后，进行热屏蔽元件155的再覆层以及热屏蔽元件155的重新使用。由于在燃烧室110的内部中的高温，此外可为热屏蔽元件155或者为热屏蔽元件的保持元件设有冷却系统。那么，热屏蔽元件155例如是空心的或者必要时还具有通到燃烧室腔154中的冷却孔(未示出)。图7以局部纵剖面图举例地示出燃气轮机100。燃气轮机100在内部具有带有轴101的、可围绕旋转轴线102转动地安装的转子103，该转子也称为涡轮机转子。沿着转子103依次为进气壳体104、压缩机105、带有多个同轴设置的燃烧器107的尤其为环形燃烧室的例如环面状的燃烧室110、涡轮机108和排气壳体109。环形燃烧室110与例如环形的热气体通道111连通。在那里例如四个相继连接的涡轮级112形成涡轮机108。每个涡轮级112例如由两个叶片环形成。沿工质113的流动方向观察，在热气体通道111中，由转子叶片120形成的排125跟随导向叶片排115。在此，导向叶片130固定在定子143的内壳体138上，相对地，排125的转子叶片120例如借助涡轮盘133安装在转子103上。发电机或者做功机械(未示出)耦接于转子103。在燃气轮机100工作期间，压缩机105通过进气壳体104将空气135吸入并且压缩。在压缩机105的涡轮侧端部处提供的压缩空气被引至燃烧器107并且在那里与燃料混合。接着混合物在燃烧室110中燃烧，从而形成工质113。工质113从那里起沿着热气体通道111流过导向叶片130和转子叶片120。工质113在转子叶片120处以传递动量的方式膨胀，使得转子叶片120驱动转子103，并且该转子驱动耦接在其上的做功机械。暴露于热工质113的构件在燃气轮机100工作期间承受热负荷。除了加衬于环形燃烧室110的热屏蔽元件之外，沿工质113的流动方向观察的第一涡轮机级112的导向叶片130和转子叶片120承受最高的热负荷。为了经受住那里存在的温度，可借助冷却剂来冷却第一涡轮机级的导向叶片和转子叶片。同样，构件的基质可以具有定向结构，这就是说它们是单晶的(SX结构)或仅具有纵向定向的晶粒(DS结构)。例如，铁基、镍基或钴基超合金用作构件的材料，特别是用作涡轮叶片120、130和燃烧室110的构件的材料。例如由EP 1204776BUEP 1306454,EP 1319729Al、W099/67435 或WO 00/44949 已知这样的超合金。叶片120、130同样可以具有抗腐蚀覆层，(MCrAlX ;M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种元素，X是活性元素并代表钇(Y)和/或硅、钪(Sc)和/或至少一种稀土元素，或铪)。由 EP 0486489BUEP 0786017BUEP 0412397B1 或 EP 1306454A1 已知这样的合金。在MCrAlX上还可以存在隔热层，并且隔热层例如由ZrO2、Y2O3-ZrO2构成，即，隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层工艺在隔热层中产生柱状晶粒。导向叶片130具有朝向涡轮机108的内壳体138的导向叶片根部(这里未示出)，以及与导向叶片根部相对置的导向叶片顶部。导向叶片顶部朝向转子103并固定在定子143的固定环140处。
权利要求
1.用于检查贯通孔(16)的贯通性的装置(1)， 所述装置(I)具有 前部部分(4)，所述前部部分构造成，使得所述前部部分(4)能够压入到所述贯通孔(16)中或者压到所述贯通孔(16)上， 可选的中部部分(7)，所述中部部分(7)构成为管并且尤其刚性地构成，和 能够充气的气球(10)，所述气球尤其经由所述中部部分(7)与所述前部部分(4)流体地连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述前部部分(4)尤其由橡胶弹性地制成。
3.根据权利要求1或2中的一项或两项所述的装置，其中所述装置(I)由三个单独的组装部分(4，7，10)组成。
4.根据权利要求1、2或3中的一项或多项所述的装置，其中所述前部部分(4)至少部分同心地构成。
5.用于检查贯通孔(16)的贯通性的方法，其中使用根据权利要求1、2、3或4中的ー项或多项所述的装置(I)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将压缩空气加载到构件(120，130)的内部中，并且将所述装置(I)引入到贯通孔(16)中并且监控所述气球(10)的充气速度。
全文摘要
本发明涉及一种用于快速检查贯通孔(16)的贯通性的机构，所述机构能够引入到在前部部分(4)中的冷却空气孔中或者装到冷却空气孔上，并且所述机构具有可充气的气球(10)，所述气球根据贯通孔(16)的贯通性来充气。
文档编号G01M13/00GK103048122SQ201210380239
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月9日 优先权日2011年10月13日
发明者马塞尔·埃利希, 特里斯坦·施策普雷克 申请人:西门子公司
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