专利名称：用于检查涡轮叶片的检验系统的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及一种用于检查涡轮叶片的检验系统和特别是一种用于检查涡轮叶片的、例如燃气轮机叶片的覆层和开放的冷却空气孔的检验系统。
背景技术：
对涡轮叶片上的覆层的和开放的冷却空气孔的检查借助于红外照相机实现。在此，借助于热气和闪光灯进行激发并且借助红外照相机检测造成的热流。为了检验适合的区域和/或图像部段，必须相应地定位例如是涡轮叶片的构件和照相机。借助于图I和2描述已知的检验系统。在已知的检验系统中，红外照相机借助于工业机器人定位。涡轮叶片固定在旋转台上。通常，旋转台具有两个用于涡轮叶片的容纳部，所述容纳部设置为，使得一个容纳部位于机器人的围栏中，以用于检验，而另一容纳部能从 外部够到，以用于装配或取出涡轮叶片。检验员的位于围栏之外的工作位置是对于闪光和流动噪音屏蔽的。在检验过程中，首先确定检验的种类、检验位置和红外照相机的焦点。然后，将参数转化成系统数据库中。机器人在检验路径上移行，以便因此定位红外照相机。
发明内容
本发明的目的是简化涡轮叶片的检验。所述目的根据本发明借助于权利要求I所述的特征实现。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中限定。本发明旨在一种用于检验涡轮叶片、特别是燃气轮机的覆层和开放的冷却气体孔的检验系统，所述检验系统具有用于定位涡轮叶片的转动-枢转设备；设置在转动-枢转设备上的可转动的风道，以用于将具有与涡轮叶片相比更高或更低温度的空气引入到涡轮叶片中；和具有两个自由度的用于红外照相机的定位设备。涡轮叶片的无接触的和无毁坏的检验通过本发明明显简化。与至今为止的IR照相机由工业机器人围绕涡轮叶片运动的设置不同地，现在将构件转动和枢转，同时借助定位设备例如ZX型机动工作台来使照相机运动。可转动的风道允许将具有与涡轮叶片相比更高或更低的温度的空气或具有与涡轮叶片
(20)相比更高或更低温度的气体引入到涡轮叶片中，即使当构件转动时。总的来说，不取决于空气或气体是加热的还是冷却的，而是只取决于在一方面空气或气体和另一方面涡轮叶片之间的温度差是否大到足以能够借助IR照相机识别出该温度差。这样例如能够也将涡轮叶片相对于空气或所使用的气体加热或冷却。然而典型地，使用加热的和冷却的空气或加热的和冷却的气体，其中将加热的空气(或者加热的气体)和冷却的空气(或冷却的气体)交替地引向涡轮叶片，以便在检验期间相对涡轮叶片的过高加热或过低冷却起反作用。所述设备比借助工业机器人的解决方案成本更低，成本节约能够大约为每个检验系统500000 �。此外，明显更小的检验设备也是可能的，所述设备在一定程度上是可移动的。因为只定位照相机，即既不转动也不翻转，所以照相机的定向总是恒定的。恒定的水平位置对于液体冷却的IR照相机是非常重要的，因为位置改变导致由热流冷却效应和斯特林(Sterling)冷却效应引起图像质量的变差。转动-枢转设备能够具有带有可围绕转动轴转动的转盘的底板。这是容易实现的解决方案，其节省位置，并且很好地适用于容纳涡轮叶片。底板能够是可围绕垂直于转动轴的枢转轴枢转的。枢转轴是第二自由度，以至于能够定位构件，以用于进行完全的检查。转动-枢转设备能够是在转动和/或枢转方向上可无级或分级锁定的。这实现了例如在预先规定的测试位置中的涡轮叶片位置的固定。马达驱动的转动-枢转设备也是可能的。那么，能够免除锁定。转动-枢转设备能够具有叶片夹紧设备，例如气动的叶片夹紧设备，以用于固定涡轮叶片。因此，转动-枢转设备能够使用于固定和定位涡轮叶片。所述固定即使在枢转运动和/或转动运动时也能够将叶片可靠地保持在转动-枢转设备上。 风道能够具有耐高温的转动连接器。这实现了叶片的转动，包括热气供应或气体供应。转动连接器能够设置在转动轴的区域中。这样，空心的转动轴例如能够用作用于热气的供给机构。这降低了构造上的耗费。用于IR照相机的定位设备能够具有水平的和竖直的自由度。这样简化的照相机定位是低成本的解决方案，因为只使用两个自由度，例如借助于ZX型工作台实现。借助于水平的和竖直的自由度，能够充分地定位照相机，以便检验涡轮叶片的所有区域。检验系统能够具有设置在定位设备上的红外照相机。所述照相机能够已经是检验系统的组成部分，或所述照相机能够加装。检验系统能够具有带有检验室的基架，转动-枢转设备和定位设备设置在所述检验室中。基架能够承载用于红外照相机的转动-枢转设备、可转动的风道和定位设备。这实现了检测系统的稳定的基座，并且允许检验系统的简单运动。检验室能够是可封闭的。这样，可以保护周围环境和操作员免受噪音和其他负担。检验室也能够气密地或近似于气密地封闭，以便阻止或降低具有与用于检验的涡轮叶片相比更高或更低温度的空气或气体逸出。检验系统能够具有空气抽除设备，以便进一步抽除供给的空气或供给的气体，并且必要时进一步使用在循环中。这样，也能够在检验室中产生更低的负压，所述负压阻止空气或气体从检验室中逸出。附加地或替选地，检验系统也能够包括用于检验室的控温设备，因此能够调节在检验过程期间在检验室内部中的温度，并且能够将其尽可能地保持恒定。检验系统能够具有设置在检验室之外的信息单元和/或操控单元。这样在封闭的检验室中夜能够监控和/或控制检验。检验系统能够具有至少一个用于热像测量的闪光灯。因此，扩展的测量是可能的。检验系统能够具有用于涡轮叶片的超声波激发的超声波设备。因此，扩展的测量是可能的。
接下来，借助于附图详细描述本发明，在附图中示出
图I示出用于涡轮叶片的已知的检验系统；图2示出用于涡轮叶片的已知的检验系统的另一示图；图3-7示出根据本发明的具有检验系统的检验室的基架的不同视图；图8示出根据本发明的基架的立体图；图9-14示出根据本发明的转动-枢转设备的不同视图；图15、16示出根据本发明的转动-枢转设备的立体图；图17-20示出根据本发明的具有风道的转盘的不同视图；图21-27示出根据本发明的具有红外照相机的定位设备的不同视图。
附图仅用于阐述本发明而不限制本发明。附图和各个部件不一定是按比例的。相同的附图标记表示相同的或类似的部件。
具体实施例方式图3至7示出用于检查涡轮叶片或类似叶片的检验系统I的不同视图。图3至5示出不同的侧视图，图6示出俯视图并且图7示出立体图。在检验系统I中，检查涡轮叶片的覆层和开放的冷却空气孔。检验系统I基于基架2，所述基架例如由铝型材制成，其中在各个型材之间形成的开放的面能够保持开放，或能够用板3覆盖。检验系统I能够如所示出地直立，以至于叉式装卸机或起重车能够抬高和移动检验系统I。替选地，检验系统I能够直立在优选可锁定的滚轮或轮子上。在基架2上设置有检验室4，所述检验室能够借助于两个门5封闭。检验室4能够构造为气密的或近似气密的，以便避免空气或气体逸出。检验室4用板3围绕地覆盖，所述板能够相对于铝型材密封。此外，在检验室的上侧能够存在可封闭的装载开口，所述装载开口实现了借助于起重机装入较重的检验部件。在检验系统I的上侧设置有信息单元6。信息单元6例如能够由具有绿色、黄色或橙色和红色的三个灯组成。所述三个灯如下显示检验系统I的状态。绿色显示无错误的运行，黄色或橙色显示错误或警告，并且红色指示故障。此外,检验系统I装配有操控单元7。操控单元7能够包括例如是笔记本电脑的计算机或固定安装的特别为检验系统装备的计算机的显示器和键盘，所述计算机与检验系统I的控制系统和/或监控系统连接。为了简化，关于操控单元7仅示出用于计算机的托座。操控单元7的托座设置在门5的区域中，以便实现检验系统I的简单操作。托座能够以一些或所有自由度进行调节，以便能够因此与操作的人员相匹配。图8示出检验系统I的另一实例的立体图。类似于图3至7中的检验系统1，在图8中示出的检验系统包括基架2，所述基架现在在壁面上完全用板3覆盖。上部部件在一定程度上将检验室4的顶部构造为可封闭的装载开口。在检验系统I的前部区域中，检验室4用可封闭的门5封闭。信息单元和操控单元不存在于所述检验系统I中。检验系统I的操作和其监控例如能够通过可编程控制器(SPS)或另一网络实现。在检验室4中设置有用于涡轮叶片的现有的检验装置。检验装置的各个组成部分与下面的附图相关联地说明。
在图9至14中以不同视图详细地示出检验系统I的转动-枢转设备8。在此，图9至11示出不同侧视图，图12示出俯视图，并且图13和14示出不同的立体图。转动-枢转设备8包括底板9，所述底板在初始状态或基本位置中水平地定向。底板9进而转动-枢转设备8整体地借助于固定元件10固定在基架2上。固定能够借助于螺纹连接、夹紧连接或类似的适合的固定方式实现。在固定元件10和底板9之间设置有枢转设备11。借助于枢转设备11能够将底板9围绕枢转轴12枢转。枢转轴12基本上水平地延伸。借助于马达13实现底板9的枢转运动。在马达13上安装有齿轮，所述齿轮啮合到弯曲的齿条14中。齿条14例如具有扇形的形状，其例如具有大约90°的角度范围。通过连杆或其他适合的机械机构，齿条14与枢转轴12连接，以至于在操纵马达13时，将齿条14的 运动转化成底板9的枢转运动。底板9的沿着枢转运动的路径的位置能够是可锁定的，例如通过马达13的保持力或通过其他机构例如接合销。在底板9上设置有转盘15，所述转盘能够围绕转动轴16旋转。转动轴16与枢转轴12成直角地延伸，在这种情况下也就是说竖直地定向。转盘15在其外圆周面或至少在圆周面的一部分上具有齿轮的轮廓，安置在马达17上的齿轮啮合到所述齿轮的轮廓中。在操纵马达17时，转盘15相应地转动。在转盘15上，设有夹紧设备18，以用于固定涡轮叶片。夹紧设备18包括竖直延伸的支架杆，在所述支架杆上固定有在高度上可调节的并且可转动的夹具。此外，在转盘15上设置有用于涡轮叶片的容纳部19。容纳部19能够例如具有凹部、凸部、可压缩的材料或上述的组合。图15和16示出转动-枢转设备8的两个立体图。在图15中，涡轮叶片20固定在转动-枢转设备8中。借助于容纳部19，涡轮叶片20设置在转盘15上。夹紧设备18接合在涡轮叶片20的上部区域中，以便将所述涡轮叶片通过拉紧固定在转盘15上。不仅在夹紧设备18和涡轮叶片20之间，而且也在容纳部19和涡轮叶片20之间的可能需要的适配器或插入件能够或者分配给夹紧设备18或容纳部19，或者分配给涡轮叶片20。图16示出不具有涡轮叶片20的转动-枢转设备8。此外，将转盘15贯通地示出，以便能够自由地看见位于其下的风道21。风道21用于在涡轮叶片20内部中检验期间，弓丨导暖的或热的空气或气体。风道21构造为，使得转盘15的围绕转动轴16的旋转保证空气或气体的供给。同样地，风道存在于枢转轴32的区域中。在图17至20中，详细地示出风道21。在此，图17示出侧视图，并且图18示出在转盘15上的俯视图，图19和12示出在转盘15的上侧或下侧上的立体图。风道21包括中间的耐高温的转动连接器22，所述转动连接器沿着转动轴16设置。转动连接器22包括与在容纳部19中的开口相连的空心轴。转盘15围绕所述空心轴转动，以至于空气或气体即使在转盘15旋转时也流入容纳部中，并且然后流入设置在所述容纳部之中或之上的涡轮叶片20中。通过第一输入管道23和第二输入管道24，能够引入两种不同的气体或相同种类(例如空气)的不同温度的气体。这样第一输入管道23例如能够用于供给冷却的空气，并且第二输入管道24用于供给加热的空气。通过交替地供给冷却的和加热的空气，在检验期间能够避免将涡轮叶片过强地加热或过强地冷却。附加地或替选地也存在如下可能性，即在供给加热的空气之前通过供给冷却的空气来冷却涡轮叶片，以便在检验时借助于加热的空气来提高对比度。借助于冷却的空气进行的检验和通过借助于加热的空气预先加热涡轮叶片来提高对比度同样是可行的。在此，空气供给能够通过在图17至20中未示出的阀来控制。构造为压缩空气输入管道26的另一输入管道通到转动连接器22中，并且通过转动连接器22引导，以便到达设置在转盘15上的阀27。与输入管道26的一部分相同，所述阀27与转盘15 —起转动。压缩空气输入管道26能够用于为气动的叶片夹紧设备提供压缩空气。两个输入管道23和24能够如已经提到的那样使用，以便供给不同的气体或不同温度的气体。那么，不同种类的气体能够或单独地或混合地使用。同样地，输入管道23或24能够用于从检验室4中抽出空气或气体。转动连接器22构造为双通道转动连接器，并且构造成，使得位于转动连接器22的下部中的管道是位置固定的，而转动连接器22的上部的管道和空心轴与转盘15—起转动。在此，位置固定意味着关于转盘15位置固定，但是允许与枢转设备11 一起进行枢转运动。 图21至25示出检验系统I的定位设备28的不同视图。在此，图21至23示出定位设备28的不同侧视图，图24示出俯视图，并且图25示出立体图。定位设备28承载红外照相机29，所述红外照相机能够借助于定位设备28以两个自由度定位。定位设备28包括第一竖直设置的线性单元30，所述线性单元能够固定在基架2的铝型材上。沿着第一线性单元30，能够借助于马达使第二水平设置的线性单元31运动。由此，定位设备28的第一自由度在z方向上实现。在图26和27中在不具有照相机的情况下示出线性单元，其中图26示出侧视图，并且图27示出俯视图。沿着第二线性单元31，借助于另一马达能够使用于红外照相机29的固定单元或滑架运动。由此，定位设备28的第二自由度在X方向上实现。红外照相机29借助于定位设备28以两个自由度运动，其中照相机29的位置和定向保持不变。因此，红外照相机保持恒定的水平的位置，这也造成图像质量的提高。与检验系统I的图9至27所描述的组成部分相关联地，即转动-枢转设备8、转盘
15、风道21和定位系统28设置在基架2上或设置在检验室4中。准确地说，转动-枢转设备8固定在基架2的型材或板上，由此同样固定转盘15和风道21。定位设备28同样固定在基架2的型材或板上，更确切地说，固定成使得红外照相机29能够相关于转盘15定位，以便能够容纳涡轮叶片20的所有待检验的区域。不仅在基本状态而且也在枢转运动和转动运动的每种组合中可实现涡轮叶片的容纳。在使用检验室4时可能的是，完整的转动-枢转设备8、转盘15、风道21和具有红外照相机29的定位设备28设置在检验室内部。为了例如减少检验室4的所包围的体积，检验系统I的组成部分能够设置在基架2的内部，使得仅底板9的上侧以及具有红外照相机29的定位设备28的一部分设置在检验室4的内部。检验室4的组成部分，例如底部区域或侧部区域能够灵活地构成，以便使转动-枢转设备8的枢转运动变得容易。此外，检验系统I能够包括用于热像测量的未示出的闪光灯。检验系统I也能够具有用于超声波激发的超声波设备。借助于所述附加的设备能够扩大检验的范围。接下来，描述在检验系统I中的润轮叶片20的检验过程。在打开检验室4的门5之后，将涡轮叶片20安装到转盘15的容纳部19中，并且在此借助于夹紧设备18进行固定。为了使安装变得容易，能够将转动-枢转设备8移动到安装位置中。现在接下来的检验能够在门5打开或封闭时进行。此外，能够通过上部的装载开口借助于起重机进行装载。为了检验，检验系统I的操作者选择检验程序，所述检验程序例如能够借助于操控单元7进行。通过检验程序或各个参数的输入，预先规定转动-枢转设备8的、转盘15的和定位设备28的运动。此外，预先规定空气、热气或气体通过风道21的供给和红外照相机29的控制，例如触发时间点和触发参数。闪光灯和超声波同样通过检验程序控制。在检验涡轮叶片20期间，借助于信息单元6显示检验系统I的状态。检验系统I的状态以及其他细节能够在操控单元7上显示。检验的记录和/或数据能够同样在操控单元7上提供，和/或通过网络或其他计算机的数据载体提供。
检验系统I能够具有专用的控制计算机以用于执行检验程序，所述专用的控制计算机控制、监控检验过程和/或控制通信。同样地，检验系统I能够通过外部的计算机，如工厂的调控单元或控制单元或操控单元7的计算机来控制。
权利要求
1.用于检查涡轮叶片(20)的覆层和开放的冷却空气孔的检验系统，所述检验系统具有用于定位所述涡轮叶片(20)的转动-枢转设备(8);设置在所述转动-枢转设备(8)上的能转动的风道(21)，以用于将具有与所述涡轮叶片(20)相比更高的或更低的温度的空气引入到所述涡轮叶片(20)中；和用于红外照相机(29)的具有两个自由度的定位设备(28)。
2.根据权利要求I所述的检验系统， 其中所述转动-枢转设备(8)具有底板(9)，所述底板具有能围绕转动轴(16)转动的转盘(15)。
3.根据权利要求2所述的检验系统， 其中所述底板(9)能够围绕枢转轴(12)枢转，所述枢转轴垂直于所述转动轴(16)。
4.根据权利要求I至3之一所述的检验系统， 其中所述转动-枢转设备(8)能够在转动方向上和/或在枢转方向上锁定或者用马达驱动。
5.根据权利要求I至4之一所述的检验系统， 其中所述转动-枢转设备(8)具有用于固定所述涡轮叶片(20)的叶片夹紧设备(18)。
6.根据权利要求I至5之一所述的检验系统， 其中所述风道(21)具有耐高温的转动连接器(22)。
7.根据权利要求6所述的检验系统， 其中所述转动连接器(22)设置在所述转动轴(16)的区域中。
8.根据权利要求I至7之一所述的检验系统， 其中所述定位设备(28)具有水平的和竖直的自由度。
9.根据权利要求I至8之一所述的检验系统， 所述检验系统具有设置在所述定位设备(28 )上的红外照相机(29 )。
10.根据权利要求I至9之一所述的检验系统， 所述检验系统具有带有检验室(4 )的基架(2 )，所述转动-枢转设备(8 )和所述定位设备(28)设直在所述检验室中。
11.根据权利要求10所述的检验系统， 其中所述检验室(4 )是能封闭的。
12.根据权利要求I至11之一所述的检验系统， 所述检验系统具有用于所述检验室的空气抽除设备(24)和/或空调设备。
13.根据权利要求10至12之一所述的检验系统， 所述检验系统具有设置在所述检验室(4)之外的信息单元和/或操控单元(6、7)。
14.根据权利要求I至13之一所述的检验系统， 所述检验系统具有至少一个用于热像测量的闪光灯。
15.根据权利要求I至14之一所述的检验系统， 所述检验系统具有用于所述涡轮叶片(20)的超声波激发的超声波设备。
全文摘要
用于检查涡轮叶片(20)的开放的冷却空气孔和覆层的检验系统(1)，所述检验系统包括用于定位涡轮叶片(20)的转动-枢转设备(8)；设置在转动-枢转设备(8)上的用于将空气引入涡轮叶片(20)中的可转动的风道(21)；以及具有两个自由度的用于红外照相机(29)的定位设备(28)。
文档编号G01N21/95GK102869973SQ201080066377
公开日2013年1月9日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年4月23日
发明者罗尼·扬克, 特里斯坦·施策普雷克 申请人:西门子公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
