專利名稱：用于燃氣輪機的柔性成像光纖束監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于監測渦輪發動機部件的裝置，并且更具體地涉及一種用于在燃氣渦輪發動機的運行期間對熱燃氣路徑中的渦輪機葉片上的位置進行成像的裝置。
背景技術：
諸如燃氣渦輪發動機的內部部件之類的難以接近或者受限制的區域通常需要例行檢查，以在部件的故障之前通過識別潛在的問題、即部件中的缺陷來檢驗內部發動機部件的完整性并保持發動機的安全運行，或者識別存在的問題的來源。例如，可以比如在燃氣渦輪發動機的例行停機維護期間利用管道鏡通過目視檢查來識別問題。可以在發動機運行期間對渦輪發動機進行額外的監測，以進一步識別設置在發動機的熱燃氣路徑中的部件的狀態。雖然各種結構和材料可以合并到用于在部件相對冷的渦輪發動機停機期間檢查內部渦輪機部件的管道鏡中，但在渦輪機的運行期間目視監測渦輪機部件對監測設備設置了額外的限制。在已知的高溫監測系統中，可以使用觀看管來支承光學部件、即一系列透鏡，以將從熱燃氣路徑中的位置獲得的圖像傳送到在發動機的外部的位置，以及將光學部件與熱燃氣的熱量隔絕。另外，可能需要冷卻空氣流，比如可以通過管道從渦輪發動機外部的冷卻空氣源提供，以將冷卻流體的加壓流引入到監測系統中。另外，可用于現有監測系統(比如那些用于在發動機的運行期間連續監測渦輪發動機部件的監測系統)的可利用的監測位置基本上包括那些提供從渦輪發動機的外殼壁到內部的預定訪問路徑的監測位置，比如通常直通的訪問路徑。因此，用連續監測系統來監測渦輪發動機中的部件通常局限于那些在發動機的外殼壁與內部之間呈現基本上不受阻礙的訪問的位置。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種用于對燃氣渦輪發動機中的部件進行成像的成像系統。該成像系統包括柔性成像束，該柔性成像束包括用于對發動機的熱燃氣路徑中的部件進行成像的成像端、以及在離開熱燃氣路徑的位置處提供部件的圖像的觀看端。成像端包括多個限定成像平面的接收器部位，用于接收部件的圖像。柔性成像束限定由多個高溫光學元件限定的多個單獨的光路，每個光路與接收器部位相對應。觀看端包括多個發射部位，每個發射部位與接收器部位相對應，其中，形成觀看端的發射部位的位置和數目與形成成像端的成像部位的位置和數目一一對應，以實現相干圖像通過柔性成像束從成像端到觀看端的傳送。在成像端處的接收器部位可以以并排的關系相對于彼此放置在預定的成像陣列中，并且在觀看端處的發射部位可以以并排的關系相對于彼此放置在預定的觀看陣列中。形成觀看陣列的發射部位的位置和數目優選地與形成成像陣列的成像部位的位
置和數目一一對應。成像陣列優選地包括在成像端處以矩形陣列布置的多行和多列接收器部位，并且觀看陣列包括在觀看端處以矩形陣列布置的多行和多列發射部位。高溫光學元件包括耐熱溫度至少為大約350°C的光纖。光學元件可以包括多個光纖，并且柔性成像束可以至少包括大約1000個光纖以在觀看端處提供相干圖像。可以圍繞光學元件設置柔性金屬護套，柔性金屬護套可透氣以使空氣穿過柔性金屬護套而與光學元件冷卻接觸。該成像系統可以包括外殼，外殼封閉成像端和至少一個被設置為將來自部件的光成像到成像端的光學元件；以及可穿過外殼限定冷卻通道，用于提供冷卻空氣的通道。該成像系統可以包括攝像機，攝像機用于接收和記錄從發射部位發射的通過成像束傳送的二維近紅外圖像；以及至少一個透鏡，至少一個透鏡用于將從發射部位發射的光成像到攝像機。根據本發明的另一方面，提供了一種在燃氣渦輪發動機中使用的裝置，所述裝置用于對渦輪葉片上的位置進行成像，燃氣渦輪發動機包括外殼壁、從外殼壁向內徑向設置的葉片環形結構、以及細長渦輪葉片，細長渦輪葉片被支承以繞限定于葉片環形結構內的熱燃氣路徑中的旋轉軸旋轉。該裝置包括柔性光纖成像束，該柔性光纖成像束包括成像端和觀看端，成像端鄰近葉片環形結構安裝到渦輪發動機，用于在熱燃氣路徑中的葉片經過成像端的旋轉運動期間對葉片上的預定位置進行成像，觀看端鄰近外殼壁安裝到渦輪發動機并且在離開熱燃氣路徑的位置處提供葉片的相干圖像。成像端包括多個限定成像平面的接收器部位，用于在葉片經過成像端的運動期間接收葉片的圖像。柔性光纖成像束包括多個高溫光學元件，每個光學元件限定與接收器部位相對應的單獨的光路。柔性金屬護套圍繞光學元件并且延伸穿過葉片環形結構與外殼壁之間的殼體區域。觀看端包括多個發射部位，每個發射部位被限定在成像束的光學元件的端部處并且與接收器部位相對應，以實現與成像端處接收到的圖像相對應的相干二維圖像的發射。成像端可以被定向為接收來自葉片上的預定位置的圖像，預定位置包括在葉片的端部與旋轉軸之間的位置。柔性金屬護套可以包括柔性編織金屬護套，該柔性編織金屬護套可透氣以向柔性光纖成像束內的光學元件提供冷卻空氣的通道。冷卻空氣包括穿過葉片環形結構與外殼壁之間的殼體區域的空氣并且包括壓力比熱燃氣路徑中的壓力更高的空氣。成像端可以接收通過光學元件傳送的包括近紅外圖像的圖像作為高速圖像，以在發射端處提供近紅外圖像，該近紅外圖像提供溫度測繪(temperature mapping)，溫度測繪包括在燃氣渦輪發動機的運行期間從葉片上的預定位置獲得的強度變化的圖像。高溫光學元件可以包括耐熱溫度至少為大約350°C的光纖，以在燃氣渦輪發動機的運行期間傳送圖像。成像束可以形成葉片環形結構與外殼壁之間的柔性非直線視線的光學路徑。成像端鄰近葉片環形結構被設置和取向，而與鄰近外殼壁的觀看端的位置和取向無關。可以設置用于封閉成像端的外殼，并且可以穿過該外殼來限定空氣通道，用于接收冷卻空氣，冷卻空氣包括穿過葉片環形結構與外殼壁之間的殼體區域的空氣并且包括壓力比熱燃氣路徑中的壓力更高的空氣。
盡管說明書以權利要求書結束，其中權利要求書特別地指出并且清楚地要求保護本發明，但是認為結合附圖根據以下描述將更好地理解本發明，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，并且其中圖1是穿過渦輪發動機的一部分的剖視圖，其描繪了包括柔性成像束的成像系統，該柔性成像束被設置為接收來自發動機的部件的圖像；圖2描繪了設置在柔性成像束的端部處的陣列的一部分的放大端視圖；圖3是柔性成像束的端部的局部剖面圖；以及圖4是支承在葉片環形結構處的柔性成像束的成像端的放大視圖。
具體實施例方式在下面的優選實施例的詳細說明中，參考構成說明書的一部分的附圖，并且在附圖中通過示例而非限制的方式示出了可以實施本發明的具體的優選實施例。應當理解，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，可以采用其它實施例，并且可以進行改變。首先參考圖1，示出了成像系統10，其用于在燃氣渦輪發動機12的運行期間提供對渦輪發動機12中的部件的成像。特別地，成像系統10被示出為安裝到渦輪發動機12并且放置成在渦輪發動機12的渦輪部分中的外殼壁18與葉片環形結構20之間延伸，其中葉片環形結構20從外殼壁18向內徑向地被支承。在示出的實施例中，成像系統10被設置成用于對包括細長渦輪葉片14的部件上的位置進行成像。葉片14在限定于發動機12的葉片環形結構20內的熱燃氣路徑22中延伸，并且葉片14被支承用于繞發動機12的轉子(未示出)的旋轉軸16旋轉。成像系統10包括柔性成像束對，柔性成像束M包括位于成像系統10的內端25處的成像端26，成像端沈用于對發動機12的熱燃氣路徑22中的部件、即葉片14進行成像。成像束M還包括位于成像系統10的外端27處的觀看端觀，觀看端觀用于在離開熱燃氣路徑22的位置處、即在外殼18外部的位置處提供葉片14的圖像。如圖2所示，其示出了柔性成像束M的成像端沈的一部分的放大的端視圖，其中成像端沈包括多個限定成像平面32(見圖幻的接收器部位30，用于接收葉片14的圖像。還參見圖3，在本實施例中，柔性成像束M限定多個單獨的光路，這些單獨的光路由多個光纖束元件34 (在下文中，光學元件34)來限定。每個光路的端部由與接收器部位30對應的光學元件34的端部限定，并且多個光學元件34形成柔性成像束M內的光纖束35。柔性成像束M的觀看端觀形成為具有與成像端沈基本上相同的構造，并且觀看端觀在圖2中用括號中的附圖標記示出。即，觀看端觀包括多個發射部位36，每個發射部位36與相應的接收器部位30對應，以實現與成像端沈處接收到的圖像對應的圖像的發射。如圖2中看到的那樣，在成像端沈處的接收器部位30以并排的關系相對于彼此放置在預定的成像陣列38中。類似地，在觀看端觀處的發射部位36以并排的關系相對于彼此放置在預定的觀看陣列40中。形成觀看陣列40的發射部位36的位置和數目優選地與形成成像陣列38的接收器部位30的位置和數目一一對應。成像陣列38優選地包括在成像端沈處以矩形陣列布置的多行(沿參考線R間隔)和多列(沿參考線C間隔)的接收器部位30。觀看陣列40形成為具有對應的配置并且包括在觀看端觀處以矩形陣列布置的多行和多列發射部位36。如圖2中看到的那樣，在本發明的實施例中，每個光學元件34包括以6 X 6矩形陣列布置的三十六個10 μ m光纖33的高溫多光纖束。優選地，光纖33耐熱溫度達到至少約350°C或者更高，例如可以從紐約埃爾姆斯福德(Elmsford)的SCHOTT北美公司獲得這種光纖33。此外，優選地，光纖33可傳送波長在從可見光到近紅外光的范圍內的光，即波長達到大約1.7μπι的光。接收器部位30與發射部位36之間的一一對應提供柔性成像束M的配置，其中柔性成像束M用于將來自成像陣列38的相干圖像傳送到觀看陣列40。近紅外波長的相干圖像的傳送使得能夠在柔性成像束M的觀看端觀處形成高分辨率的近紅外圖像，以對葉片14上的成像位置進行溫度測繪。即，可以獲得成像位置內的可見光強度或近紅外光強度的變化來形成溫度圖，以分析如圖像中的強度變化所指示的葉片14中的熱變化和/或結構變化。認為，需要至少大約1000個光纖33以提供相干圖像的傳送。因此，在本發明的實施例中，可以設置至少大約30個光學元件34以限定接收器部位30和發射部位36中的每一個，其中，30個光學元件34對應于在成像端沈和觀看端28處的30X36 = 1080個光纖33，以提供相干圖像。應當注意，可以設置大大地多于1000個光纖33以提高提供到觀看端28的圖像的分辨率。在優選實施例中，成像束M可以包括360，000個光纖33，這360，000個光纖33對應于10，000個光學元件34。另外，光學元件34中的每一個可以形成為具有比本文中描述的更多數目或者更少數目的光纖33。可替代地，光學元件34可以包括在成像端26和觀看端部觀中的每一個處以陣列布置的單獨的光纖33，而不是包括多個光纖33的分組，例如，以上針對光學元件34中的每個描述的六個光纖33。參照圖3，柔性成像束M還包括圍繞光纖束35的柔性金屬護套42。柔性金屬護套42由耐受至少大約350°C或者更高的高溫的金屬形成。在本發明的實施例中，柔性金屬護套42可以包括柔性編織不銹鋼金屬護套。柔性金屬護套42向光學元件34提供保護以保護光學元件34免于受熱，并且保護光學元件34免于因與設置在殼體區域44 (圖1)內的部件(未示出)接觸而受損，其中，柔性成像束M以在葉片環形結構20與外殼壁18之間延伸的方式穿過殼體區域44。舉例來說，用于延伸穿過殼體區域44的光學元件的長度可以大約為1. 2米。另外，可以在光纖束35的外部周圍設置中間套筒37，以保護光學元件34免于與柔性金屬護套42的內部接觸。例如，中間套筒37可以包括玻璃纖維套筒以向光纖束35提供保護而免于受損，比如磨損。如圖3中看到的那樣，柔性成像束M包括端頭外殼66，端頭外殼66固定于柔性金屬護套42的端部，從而為柔性成像束M的成像端沈限定剛性的端頭部分。端頭外殼66可以通過高溫銅焊68或者通過其它已知的附連機構附連到柔性金屬護套42。光纖束35的成像陣列端部通過襯套70被支承在端頭外殼66中，襯套70可以形成為具有內部開口 72，內部開口 72被配置成與成像陣列38的外部形狀相匹配。例如，內部開口 72可以具有與成像陣列38的矩形形狀相匹配的矩形形狀。參照圖4，成像系統10包括成像外殼46，成像外殼46包括物鏡部分47和安裝部分49。將安裝部分49安裝成穿過葉片環形結構20中的孔51，并且可以延伸到葉片環形結構20的向內徑向設置的葉片護罩部分21 (圖1)。物鏡部分47延伸到安裝部分49中并且由安裝部分49支承。物鏡部分47包括近端59，近端59與端頭外殼66接合并剛性地相連以封閉成像端26。端頭外殼66與近端59之間的連接可以包括螺紋連接61。物鏡部分47包括位于熱燃氣路徑上或者與熱燃氣路徑鄰近的遠端55，并且還包括光學部件，該光學部件包括多個沿物鏡部分47從鄰近遠端55的位置到鄰近近端59的位置設置的透鏡48。物鏡部分47將來自葉片14上的預定位置50 (圖1)的光成像到柔性成像束M的成像端沈處的成像平面32上(圖幻。特別地，物鏡部分47的透鏡48被配置成將預定位置50聚焦到接收器部位30的成像平面32。預定位置50可以位于沿葉片14的長度方向的在葉片14的徑向外端頭52(圖1)與旋轉軸16之間的位置處。預定位置包括由物鏡部分47的透鏡48形成并且由角θ限定的視野63內的區域(圖1)。視野的角θ可以大約為50°。參考圖1，柔性成像束M的觀看端觀可以形成為具有與針對觀看端沈描述的構造基本上相同的構造。成像系統10的外端27延伸到外殼壁18上的訪問孔76并包括觀看外殼Μ，觀看外殼M剛性地安裝到訪問孔76并且被配置成容納柔性成像束M的觀看端觀處的端頭外殼74。觀看外殼M還可以封閉包括透鏡56的至少一個光學元件，被設置成用于將從觀看端觀處的發射部位36發射的光成像到攝像機58。如圖1中看到的那樣，成像系統10還包括處理器60，處理器60用于控制由攝像機58接收到的圖像的獲取和記錄。攝像機58可以包括具有陣列的近紅外焦平面攝像機，該陣列用于接收和處理以大約1.5μπι的波長、即以近紅外光譜范圍中的波長傳送的圖像，以及用于處理在可見光范圍內的圖像。參照圖4，物鏡部分47的透鏡48用提供到殼體區域44的殼體空氣來冷卻，例如，提供到殼體區域44以冷卻渦輪部件(例如葉片和相關聯的護罩結構)的空氣。特別地，可以在物鏡部分47與孔51之間，以及在物鏡部分47與安裝部分49的內直徑之間設置間隙80，以限定穿過成像外殼46的空氣通道。間隙80可以由圍繞物鏡部分47的環形區域限定。提供到殼體區域44的空氣可以在物鏡部分47與葉片環形結構20的殼體側表面84相交的位置82處流動到間隙80中。穿過間隙80的空氣流動到遠端55，在遠端55處，空氣可以流動到腔室86中以鄰近遠端透鏡48a提供清掃和冷卻空氣流。另外參考圖3，本發明還提供冷卻空氣流以冷卻光學元件34，因而促進成像系統10在渦輪機運行期間的長期使用。特別地，包括殼體空氣的冷卻空氣流動穿過柔性金屬護套42的壁而與光纖束35冷卻接觸。即，如圖3和圖4中的流動線88所示，柔性金屬護套42可透氣，其中，空氣可以流動穿過在限定柔性金屬護套42的柔性編織不銹鋼金屬護套的壁中的編織元件之間形成的小的間隙。另外，空氣可以穿過中間套筒37以冷卻光學元件34。穿過柔性金屬護套42的空氣流88還可以在成像端沈處流出柔性成像束M，通過襯套70與端頭外殼66之間的一個或多個間隙流出，或者通過襯套70與光學元件34的端部處的成像陣列38之間的間隙或多個間隙流出，以使冷卻空氣進入物鏡部分47中以對透鏡48進行冷卻。在物鏡部分47處從柔性成像束M接收到的冷卻空氣與穿過間隙80并通過遠端55流出的空氣流匯合。應當注意，殼體區域44內的空氣一般處于大約250psi的壓力，因此提供加壓的空氣源以使空氣穿過柔性金屬護套42并沿物鏡部分47流動以對光纖束35和透鏡48進行冷卻。特別地，殼體區域44內的空氣處于比熱燃氣路徑22的壓力高很多的壓力，使得冷卻空氣將沿熱燃氣路徑22的方向流動。這種冷卻布置實現對光纖34的連續冷卻，基本上防止了在由柔性成像束M提供的連續在線成像期間光纖34的熱劣化和/或損壞。該成像系統10用于在渦輪發動機的運行期間，即在葉片或多個葉片14經過成像系統10的成像端沈的旋轉運動期間，提供葉片14的預定位置50的二維圖像。成像系統10提供包括位于預定位置50的區域(如限定在視野63內)內的特征的圖像，該圖像具有可以分別與由參考線R和參考線C限定的方向對應的高度和長度尺寸。因此，如通常由圖1中的觀看位置50示出的，預定位置50包括葉片14上的觀看區域或位置。成像系統10特別地被配置成通過柔性成像束M傳送可見光圖像和近紅外圖像。由系統10成像的特征可以包括預定位置50內的缺陷或應力的指示符，這些指示符例如包括可見光強度或近紅外光強度的變化，即提供溫度測繪。例如，這些特征可以經由在成像平面32處形成的并且通過柔性成像束M傳送到發射部位36的近紅外光譜中的圖像來指示，其中，在發射部位36處，與成像平面32處的圖像對應的二維圖像形成并傳送到攝像機58。預定位置50的溫度測繪在線進行并且例如可以用來識別部件的狀況，其中部件的狀況指示在發動機12運行期間的部件的潛在故障。成像系統10被配置成提供對根據多次葉片經過而獲得的圖像的高速處理。特別地，成像系統10針對設置在渦輪發動機12的轉子(未示出)周圍的葉片14的每次葉片經過獲取圖像。成像系統10在渦輪發動機12的運行期間運行于連續在線模式下，在該模式下，可以隨著每次轉子旋轉針對每次葉片經過連續地獲取可見光圖像和紅外圖像。本文中公開的柔性成像束M被配置成避免之前在用于觀看內部發動機部件的現有系統中遇到的訪問限制。柔性成像束M使得能夠布置成像端沈以觀看特定的選擇的預定位置50，而沒有觀看端觀的位置強加的大量限制。例如，如圖1中所示，柔性成像束M可以在成像端26與觀看端觀之間限定非線性的(非直線的)的視線，并且柔性成像束M可以基本上彎折或彎曲，即以一個或更多個曲率半徑彎曲，以在柔性成像束M的相對端之間提供自由配置的路徑。即，成像端26可以鄰近葉片環形結構20被設置和取向，而與鄰近外殼壁18的觀看端洲的位置和取向無關。因此，柔性成像束M在殼體區域44內的形狀和位置可以被容易地改變成圍繞和/或穿過位于殼體區域44內的部件(未示出)而延伸。另外，柔性成像束M采用從外殼空氣到光纖束35的冷卻的實現促進柔性成像束M在高溫在線應用中的使用，即直接鄰近熱燃氣路徑22，而高溫光學元件34和/或透鏡48基本上沒有劣化。根據本發明，應當明顯的是，本發明提供一種穿過渦輪發動機的用于傳送圖像的柔性管道，其中，柔性成像束的相對端可以獨立地放置在渦輪機上的優選位置處。另外，本發明提供諸如耐用柔性結構的柔性成像束，該耐用柔性結構被配置成在高溫環境中，即在至少350°C的溫度下傳送相干近紅外圖像，使得可以在渦輪機運行期間獲得來自渦輪機的內部部件的相干圖像。應當理解，盡管具體地參考對包括葉片14的部件進行觀看而描述了本發明，但本發明可以用來觀看位于渦輪發動機12中的其它部件。例如，成像系統10也可以實施為觀看固定部件，比如位于熱燃氣路徑22中的固定葉片(未示出)。
盡管示出和描述了本發明的具體實施例，但是對本領域的技術人員來說明顯的是，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種其它改變和修改。因此，本發明旨在在所附權利要求中覆蓋所有在本發明范圍內的這樣的改變和修改。
權利要求
1.一種成像系統，用于提供燃氣渦輪發動機中的部件的成像，所述成像系統包括柔性成像束，所述柔性成像束包括用于對所述發動機的熱燃氣路徑中的部件進行成像的成像端、以及在離開所述熱燃氣路徑的位置處提供所述部件的圖像的觀看端；所述成像端包括多個限定成像平面的接收器部位，用于接收所述部件的圖像；所述柔性成像束限定由多個高溫光學元件限定的多個單獨的光路，每個光路與接收器部位相對應；以及所述觀看端包括多個發射部位，每個發射部位與接收器部位相對應，其中，形成所述觀看端的所述發射部位的位置和數目與形成所述成像端的所述成像部位的位置和數目一一對應，以實現相干圖像通過所述柔性成像束從所述成像端到所述觀看端的傳送。
2.根據權利要求1所述的成像系統，其中，在所述成像端處的所述接收器部位以并排的關系相對于彼此放置在預定的成像陣列中。
3.根據權利要求2所述的成像系統，其中，在所述觀看端處的所述發射部位以并排的關系相對于彼此放置在預定的觀看陣列中。
4.根據權利要求3所述的成像系統，其中，所述成像陣列包括在所述成像端處以矩形陣列布置的多行和多列所述接收器部位，并且所述觀看陣列包括在所述觀看端處以矩形陣列布置的多行和多列所述發射部位。
5.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述高溫光學元件包括耐熱溫度至少為大約350°C的光纖。
6.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述光學元件包括多個光纖并且所述柔性成像束包括至少大約1000個光纖以在所述觀看端處提供相干圖像。
7.根據權利要求6所述的成像系統，包括圍繞所述光學元件的柔性金屬護套，所述柔性金屬護套可透氣以使空氣穿過所述柔性金屬護套而與所述光學元件冷卻接觸。
8.根據權利要求1所述的成像系統，包括外殼，所述外殼封閉所述成像端和至少一個被設置成用于將來自所述部件的光成像到所述成像端的光學元件；以及穿過所述外殼而限定的冷卻通道，用于提供冷卻空氣的通道。
9.根據權利要求1所述的成像系統，包括攝像機，所述攝像機用于接收和記錄從所述發射部位發射的通過所述成像束傳送的二維近紅外圖像；以及至少一個透鏡，所述至少一個透鏡用于將從所述發射部位發射的光成像到所述攝像機。
10.一種在燃氣渦輪發動機中使用的裝置，所述燃氣渦輪發動機包括外殼壁、從所述外殼壁向內徑向地放置的葉片環形結構、以及細長渦輪葉片，所述細長渦輪葉片被支承以繞限定在所述葉片環形結構內的熱燃氣路徑中的旋轉軸旋轉，所述裝置用于對所述渦輪葉片上的位置進行成像，所述裝置包括柔性光纖成像束，所述柔性光纖成像束包括成像端和觀看端，所述成像端鄰近所述葉片環形結構安裝到所述渦輪發動機，用于在所述熱燃氣路徑中的所述葉片經過所述成像端的旋轉運動期間對所述葉片上的預定位置進行成像，所述觀看端鄰近所述外殼壁安裝到所述渦輪發動機并且在離開所述熱燃氣路徑的位置處提供所述葉片的相干圖像；所述成像端包括多個限定成像平面的接收器部位，用于在所述葉片經過所述成像端的運動期間接收所述葉片的圖像；所述柔性光纖成像束包括多個高溫光學元件，每個光學元件限定與接收器部位相對應的單獨的光路；柔性金屬護套，所述柔性金屬護套圍繞所述光學元件并且延伸穿過所述葉片環形結構與所述外殼壁之間的殼體區域；以及所述觀看端包括多個發射部位，每個發射部位被限定在所述成像束的光學元件的端部處并且與接收器部位相對應，以實現與所述成像端處接收到的圖像相對應的相干二維圖像的發射。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述成像端被定向為接收來自所述葉片上的所述預定位置的圖像，所述預定位置包括在所述葉片的端部與所述旋轉軸之間的位置。
12.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述柔性金屬護套包括柔性編織金屬護套，并且可透氣以向所述柔性光纖成像束內的所述光學元件提供冷卻空氣的通道。
13.根據權利要求12所述的裝置，其中，所述冷卻空氣包括穿過所述葉片環形結構與所述外殼壁之間的所述殼體區域的空氣，并且包括壓力比所述熱燃氣路徑中的壓力更高的空氣。
14.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述光學元件的相對端限定所述接收器部位和所述發射部位，并且所述接收器部位和所述發射部位分別在所述成像端和所述觀看端處以并排的關系放置，并且形成在所述接收器部位處的所述葉片上的所述預定位置的圖像基本上被復制在所述發射部位處。
15.根據權利要求14所述的裝置，其中，所述成像端接收通過所述光學元件傳送的包括近紅外圖像的圖像，以在所述發射端處提供近紅外圖像，所述近紅外圖像提供溫度測繪，所述溫度測繪包括在所述燃氣渦輪發動機的運行期間從所述葉片上的所述預定位置獲得的強度變化的圖像。
16.根據權利要求15所述的成像系統，其中，所述高溫光學元件包括耐熱溫度至少為大約350°C的光纖以在所述燃氣渦輪發動機的運行期間傳送圖像。
17.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述柔性光纖成像束形成所述葉片環形結構與所述外殼壁之間的柔性非直線視線的光學路徑。
18.根據權利要求17所述的裝置，其中，所述成像端鄰近所述葉片環形結構被設置和取向，而與鄰近所述外殼壁的所述觀看端的位置和取向無關。
19.根據權利要求10所述的裝置，包括外殼，所述外殼封閉所述成像端和設置在所述外殼內的至少一個光學元件，用于將來自所述葉片的光成像到所述成像端。
20.根據權利要求18所述的裝置，包括穿過所述外殼而限定的空氣通道，用于接收冷卻空氣，所述冷卻空氣包括穿過所述葉片環形結構與所述外殼壁之間的所述殼體區域的空氣并且包括壓力比所述熱燃氣路徑中的壓力更高的空氣。
全文摘要
一種成像系統，用于燃氣渦輪發動機中的部件的在線成像。該成像系統包括由多個光學元件形成的柔性成像束。該光學元件的成像端在發動機的運行期間對發動機的熱燃氣路徑中的部件進行成像，并且觀看端在離開熱燃氣路徑的位置處提供部件的圖像。光學元件被柔性金屬護套圍繞，該柔性金屬護套可透氣以從圍繞該柔性成像束的空氣源向光學元件提供冷卻空氣。
文檔編號G02B23/26GK102576148SQ201080041199
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月30日 優先權日2009年9月18日
發明者保爾·J·宗博, 埃萬·巴萊納, 維奈·約恩納拉加達 申請人:西門子能源有限公司