СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ДЕТАЛИ В ТУРБОМАШИНЕ Российский патент 2016 года по МПК G01B5/20 

Изобретение касается способа и устройства измерения детали в турбомашине, таком как авиационный турбореактивный двигатель.

Как известно, турбомашина содержит компрессоры низкого давления и высокого давления, питающие воздухом камеру сгорания, и находящиеся ниже по потоку турбины низкого давления и высокого давления. Каждый компрессор и каждая турбина содержат чередующиеся неподвижные направляющие аппараты и подвижные рабочие колеса, оборудованные лопатками, окруженными корпусом.

Во время работы иногда лед или посторонние предметы попадают внутрь турбомашины и ударяют по лопаткам компрессоров. Вершины лопаток, а также передние и задние кромки лопаток наиболее подвержены деформации от удара, так как эти зоны являются тонкими по сравнению с остальной частью лопатки.

Во время технического обслуживания авиационные компании должны осуществлять операции неразрушающего контроля с целью измерения деформации вышеупомянутых зон. Действительно, деформация этих зон может оказаться чрезвычайно критической для нормальной работы турбомашины, так как это приводит к возмущению течения воздуха, проходящего внутри компрессора, к снижению степени сжатия компрессора, к снижению производительности и уменьшения запаса работоспособности турбомашины.

Этот контроль осуществляют при помощи эндоскопа, который представляет собой удлиненный оптический инструмент, выполненный в виде трубки, в которой находятся оптические средства передачи изображений от ее дистального конца до средства визуализации.

Этот эндоскоп вводят в турбомашину через эндоскопическое отверстие, выполненное в корпусе между двумя лопатками направляющего аппарата. Дистальный конец эндоскопа выполнен с возможностью регулирования направления для его позиционирования напротив контролируемой зоны.

В частности, зона соединения вершины лопатки с ее передней кромкой является зоной, которую необходимо регулярно контролировать. В дальнейшем тексте описания эта зона соединения будет называться входным углом. Измерение деформации находящегося выше по потоку угла лопатки осуществляют на изображении находящегося выше по потоку угла лопатки. Оператор производит на изображении измерение расстояния между началом деформации на передней кромке лопатки и радиально наружным концом передней кромки лопатки.

Однако это измерение не является удовлетворительным, поскольку неизвестно положение дистального конца эндоскопа относительно передней кромки лопатки. Кроме того, угол визирования эндоскопа тоже неизвестен. Этот угол визирования образован между осью наблюдения дистального конца эндоскопа и плоскостью, проходящей через ось компрессора и через переднюю кромку лопатки. Это приводит к переоценке или недооценке деформации находящегося выше по потоку угла лопатки ротора.

В случае переоценки это вынуждает снимать турбомашину раньше срока в цеху обслуживания для замены деформированной лопатки или деформированных лопаток, что приводит к увеличению расходов по эксплуатации турбомашины. Недооценка деформации находящегося выше по потоку угла лопатки может привести к аварии во время работы турбомашины. Паразитный воздушный поток в вершинах лопаток может вызвать помпаж компрессора, то есть инверсию течения потока воздуха в компрессоре, и может привести к попаданию в компрессор пламени из камеры сгорания, в результате чего может произойти повреждение компрессора и в очень критических случаях - останов турбомашины.

Другой проблемой, связанной с использованием эндоскопов, является их незначительный телесный угол наблюдения, который не позволяет наблюдать дефекты сверх 40 миллиметров (мм), тогда как деформация находящегося выше по потоку угла лопатки может распространиться более чем на 100 мм.

Для повышения точности измерения деформации находящегося выше по потоку угла лопаток ротора применяют метод, согласно которому используют визуальную метку, нанесенную на стороне спинки лопатки в непосредственной близости от находящегося выше по потоку угла лопатки. Эта визуальная метка представляет собой выполненный при помощи краски знак, такой как штамп, нанесенный во время изготовления лопатки. Таким образом, когда оператор наблюдает лопатку при помощи эндоскопа, он использует визуальную метку на лопатке, которая позволяет ему лучше оценить размеры деформации находящегося выше по потоку угла лопатки путем сравнения размера знака с размерами деформации находящегося выше по потоку угла лопатки. Однако, учитывая эрозию и рабочие условия внутри компрессора высокого давления, этот нанесенный краской знак постепенно стирается во время работы турбомашины. Кроме того, измерение размеров деформации находящегося выше по потоку угла лопатки при помощи этой визуальной метки не отличается точностью ввиду невозможности локализации начала деформации вдоль передней кромки лопатки и вдоль вершины лопатки.

Изобретение призвано, в частности, предложить простое, экономичное и эффективное решение этих проблем, позволяющее избежать недостатков известных технических решений.

В связи с этим объектом изобретения является способ измерения деформации детали в турбомашине при помощи устройства, содержащего стержень, часть которого имеет профиль, соответствующий профилю части эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом упомянутая часть стержня дополнительно содержит визуальные метки для измерения расстояния, выполненные по ее длине, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:

а) проверяют профиль стержня в трех измерениях при помощи трехмерной модели профиля части эталонной детали;

b) вставляют стержень в эндоскопическое отверстие корпуса турбомашины;

c) позиционируют и закрепляют профилированную часть стержня на части контролируемой детали, соответствующей части эталонной детали;

d) вводят эндоскоп внутрь корпуса турбомашины ;

e) измеряют деформацию части контролируемой детали при помощи эндоскопа, затем

f) извлекают стержень из турбомашины и осуществляют новый этап а), чтобы убедиться, что она не подверглась деформации на этапе b).

Согласно изобретению в рамках способа используют устройство, в котором часть стержня имеет форму, соответствующую форме части эталонной детали, идентичной с контролируемой деталью. Таким образом, оператор может позиционировать профилированную часть стержня вблизи части контролируемой детали и определять величину деформации вдоль упомянутой части при помощи визуальных меток измерения расстояния, выполненных вдоль профилированной части стержня.

Для контроля передней кромки в турбомашине стержень содержит часть, профилированную по передней кромке. Стержень вставляют внутрь турбомашины через смотровое отверстие, предусмотренное для этого в корпусе, окружающем лопатки. Стержень позиционируют на передней кромке, и визуальные метки профилированной части стержня позволяют оценить положение деформации вдоль передней кромки, а также ее протяженность.

Для контроля вершины подвижной лопатки осуществляют такую же операцию, что и в предыдущем случае, при помощи стержня, содержащего часть, профилированную в соответствии с вершиной эталонной подвижной лопатки.

В отличие от известных решений измерение полностью не зависит от позиционирования эндоскопа относительно части, деформацию которой необходимо измерить.

Этапы первоначального и конечного контроля форм стержня позволяют гарантировать, что измерение деформации, осуществляемое на части детали, было произведено при помощи стержня, форма которого соответствует форме части эталонной детали.

Если деталь является лопаткой ротора в турбомашине, способ осуществляют последовательно на двух частях лопатки, одна из которых является передней кромкой, а другая - вершиной лопатки.

Осуществление измерения вдоль передней кромки лопатки позволяет получить информацию о протяженности деформации по высоте лопатки, а осуществление измерения вдоль вершины лопатки позволяет получить информацию о протяженности деформации по продольному размеру или ширине лопатки. Таким образом, получают два независимых и точных измерения величины деформации находящегося выше по потоку угла лопатки. Каждое измерение является также более точным, чем измерение при помощи известных способов, поскольку его производят при помощи стержня, содержащего часть, профилированную в соответствии с исследуемой кромкой и имеющую визуальные метки по своей длине.

Согласно другому отличительному признаку изобретения визуальные метки измерения расстояния включают в себя деления, равномерно распределенные по длине профилированной части стержня.

Предпочтительно каждое деление выполнено в виде цветной риски, цвет которой отличается от цвета каждой из соседних цветных рисок. Использование цветных делений облегчает измерение деформации, так как два разных цветных деления можно легче различать, чем деления одного цвета. Это представляет особый интерес при измерении деформации вдоль вершины лопатки. Действительно, в этом случае дистальный конец эндоскопа, введенный внутрь турбомашины, позиционируют по существу по касательной относительно профилированной части стержня, учитывая небольшое пространство, доступное в вершине лопатки. Использование цветных делений намного облегчает измерение деформации.

Согласно другому отличительному признаку изобретения устройство, применяемое в рамках способа, содержит средства крепления и позиционирования упомянутой части стержня в неподвижном положении и выровненной с частью исследуемой детали, соответствующей части эталонной детали.

Если деталь является лопаткой ротора, расположенной внутри корпуса турбомашины, средства крепления и позиционирования содержат наконечник, насаженный на конец стержня, противоположный вышеупомянутой части стержня, при этом наконечник предназначен для крепления в эндоскопическом отверстии корпуса турбомашины и содержит отверстие для пропускания эндоскопа.

Средства позиционирования содержат выступающий край или крючок, выполненный на свободном конце профилированной части стержня и выполняющий роль упора при позиционировании стержня на исследуемой детали.

Если контролируемая часть является передней кромкой лопатки ротора, стержень, профилированная часть которого соответствует передней кромке лопатки, вставляют внутрь турбомашины и ротор проворачивают, пока выступающий край не войдет в контакт со спинкой лопатки, что соответствует правильному выравниванию профилированной части стержня с передней кромкой.

В частном варианте выполнения изобретения профилированная часть соединена со второй частью стержня в виде L. Эта вторая L-образная часть способствует введению и перемещению профилированной части стержня до исследуемой кромки лопатки.

В варианте выполнения изобретения профилированная часть стержня следует профилю вершины лопатки ротора и имеет наклон относительно оси ветви, с которой она сопряжена. Этот стержень наиболее подходит для измерения деформации вершины лопатки. Наклон профилированной части стержня необходим, поскольку, как правило, вершины лопаток имеют наклон относительно оси ротора компрессора турбомашины.

В другом варианте выполнения изобретения профилированная часть стержня следует профилю передней кромки лопатки ротора и проходит по существу перпендикулярно к ветви L-образной части, с которой она соединена, и в направлении, противоположном другой ветви L. Этот стержень наиболее подходит для измерения деформации передней кромки лопатки.

Объектом изобретения является также устройство для осуществления описанного выше способа, отличающееся тем, что содержит стержень, часть которого имеет профиль, соответствующий профилю части эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом упомянутая часть стержня дополнительно содержит визуальные метки измерения расстояния, выполненные по ее длине, и тем, что содержит средства крепления и позиционирования упомянутой части стержня в неподвижном положении и выровненной с частью исследуемой детали, соответствующей части эталонной детали.

Объектом изобретения является также чемоданчик для транспортировки описанного выше устройства. Этот чемоданчик содержит средства поддержки, по меньшей мере, одного стержня, причем эти средства содержат несколько держателей, каждый из которых поддерживает стержень на определенной высоте так, что точки контакта держателей со стержнем образуют трехмерную модель профиля части эталонной детали.

При помощи такого чемоданчика можно проверить, что стержень не деформировался во время его использования, уложив его в чемоданчик и убедившись, что стержень входит в контакт с каждым из держателей.

Другие преимущества и отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематичный частичный вид в разрезе компрессора высокого давления известного типа.

Фиг. 2 - схематичный частичный вид в перспективе, иллюстрирующий использование эндоскопа для контроля кромки лопатки компрессора, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 - схематичный частичный вид в перспективе стержня заявленного устройства, содержащего часть, профилированную по вершине лопатки ротора компрессора высокого давления.

Фиг. 4 - схематичный частичный вид в перспективе стержня, показанного на фиг. 3, вставленного внутрь компрессора высокого давления.

Фиг. 5 - схематичный вид в перспективе заявленного устройства, вставленного внутрь компрессора высокого давления для измерения деформации передней кромки лопатки.

Фиг. 6 - схематичный вид в перспективе стержней, показанных на фиг. 4 и 5, находящихся в чемоданчике для транспортировки.

Фиг. 7 - вид сверху чемоданчика.

Фиг. 8 - схематичный вид в разрезе по плоскости АА фиг. 7.

Фиг. 9 - схематичный вид в разрезе по плоскости ВВ фиг. 7.

Фиг. 10 - блок-схема различных этапов заявленного способа.

Фиг. 11-15 - различные варианты использования устройства в соответствии с изобретением.

На фиг. 1 показана входная часть компрессора 10 высокого давления в разрезе по плоскости, проходящей через ось 12 вращения турбомашины. Компрессор 10 высокого давления содержит несколько рабочих колес, оборудованных лопатками 14, соединенных друг с другом в осевом направлении и расположенных, чередуясь со спрямляющими лопатками 16, установленными на корпусе 18. Каждая лопатка 14 компрессора имеет вершину 17 лопатки, соединяющую находящуюся выше по потоку переднюю кромку 19 с находящейся ниже по потоку задней кромкой 21.

Напротив лопаток 14 ротора установлены панели 20 из истирающегося материала. Эти панели 20 из истирающегося материала предназначены для ограничения прохождения паразитного воздушного потока между вершинами лопаток 14 и наружным корпусом 18.

Во время работы лопатки 14 и, в частности, их находящиеся выше по потоку углы, то есть зоны 23 соединения между передними кромками 19 и вершинами 17 лопаток (фиг. 2) могут подвергаться ударам льда или посторонних предметов. Эти удары могут деформировать эти находящиеся выше по потоку углы 23 лопаток и привести к возмущению воздушного потока, проходящего между лопатками 14 одного ряда и между вершинами 17 лопаток 14 и корпусом 18.

Необходимо ограничивать эти возмущения, которые приводят к снижению мощности турбомашины, к повышению расхода топлива и могут стать причиной помпажа компрессора, то есть инверсии течения потока воздуха в этом компрессоре.

При подозрении наличия деформаций находящихся выше по потоку углов лопаток необходимо осуществить операцию обслуживания, чтобы проверить присутствие или отсутствие этих деформаций и, в случае необходимости, определить их количественно, чтобы решить, нужно или нет снять турбомашину для замены поврежденных лопаток.

Для этого контроля лопаток на месте наружный корпус 18 компрессора 10 высокого давления содержит по одному приливу 22 на каждый ряд спрямляющих лопаток 16 (фиг. 2). Каждый прилив 22 содержит отверстие для введения эндоскопа 24, который проходит внутрь корпуса 18 между двумя последовательными направляющими лопатками 16.

Эндоскоп 24 содержит оптические средства передачи изображений от своего дистального конца 26 до окуляра 28 наблюдения, находящегося на его проксимальном конце 30. Эндоскоп 24 может также содержать средства регулирования направления своего дистального конца. Эти средства хорошо известны специалисту.

Для осмотра находящегося выше по потоку угла 23 лопатки оператор вводит дистальный конец 26 эндоскопа 24 в эндоскопическое отверстие ряда направляющих лопаток 16 непосредственно выше по потоку от исследуемой лопатки 14 ротора. Затем дистальный конец 26 эндоскопа направляют в сторону ниже по потоку для осмотра находящегося выше по потоку угла исследуемой лопатки 14.

После этого оператор наблюдает изображение находящегося выше по потоку угла 23 лопатки и измеряет расстояние между началом деформации на передней кромке лопатки и радиально наружным концом передней кромки лопатки. Он измеряет также расстояние между началом деформации на вершине лопатки и находящимся выше по потоку концом вершины лопатки.

Как было указано выше, это измерение оказывается очень неточным, так как дистальный конец эндоскопа невозможно точно позиционировать относительно деформированной зоны вдоль передней кромки и вдоль вершины 17 лопатки, что приводит к значительной погрешности значения измеряемой деформации.

Изобретением предложено простое решение проблем известных технических решений при помощи стержня 32, часть 34 которого профилирована таким образом, чтобы его профиль соответствовал профилю части эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом средства измерения расстояния выполнены на профилированной части 34 стержня 32.

В первом варианте выполнения изобретения стержень содержит часть 34, профилированную по вершине эталонной лопатки. Стержень 32 содержит часть L-образной формы, состоящую из первой ветви 36 и второй ветви 38 (фиг. 3). Конец второй ветви 38, противоположный первой ветви 36, соединен с частью 34, профилированной по профилю вершины 17 эталонной лопатки. Профилированная часть 34 образует не равный нулю угол со второй ветвью. Этот угол определяют таким образом, чтобы он по существу соответствовал углу между вершиной 17 лопатки и продольной осью 12 компрессора турбомашины.

Профилированная часть 34 стержня 32 имеет деления, расположенные через равномерные промежутки по его длине. Каждое деление выполнено в виде цветной риски, цвет которой отличается от цветов соседних цветных рисок. Показанная на фиг. 3 профилированная часть содержит несколько белых рисок 40, которые нанесены через равномерные промежутки и между которыми выполнены вторые риски 42 разных цветов. Эти вторые риски образуют повторяющийся рисунок вдоль профилированной части, внутри которого цвета различаются парами. Например, повторяющийся рисунок цветов может быть следующим: желтый 42а, коричневый 42b, зеленый 42с, красный 42d, синий 42е, черный 42f.

На фиг. 3 также частично показана пластина 44, содержащая множество держателей 46, которые образуют модель формы, позволяющую контролировать форму стержня. Эти держатели 46 будут более подробно описаны ниже.

На пластине 44 закреплена металлическая планка 48, на которой нанесены деления с цветовым кодом, идентичным цветовому коду профилированной части стержня. Так, металлическая планка содержит риски 50 белого цвета и риски 52 разных цветов, нанесенные между белыми рисками. Риски 52а, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f образуют рисунок, идентичный рисунку профилированной части 34 стержня.

Напротив рисок 52 вдоль планки выполнена шкала длины.

В варианте практического выполнения изобретения цветные риски 40, 42 и 50, 52 разделены промежутком в 5 миллиметров.

Стержень содержит средства крепления и позиционирования профилированной части 34 в неподвижном положении и выровненной с вершиной 17 лопатки. Эти средства содержат наконечник 54, содержащий кольцевую выступающую часть 56 на конце трубчатой части 58 для пропускания первой ветви 36 L-образной части стержня 32, при этом свободный конец трубчатой части 58 находится со стороны соединения между двумя ветвями 36, 38 L-образной части.

Средства позиционирования содержат выступающий край или крючок 60, выполненный на конце профилированной части 34, причем этот выступающий край 60 предназначен для упора в заднюю кромку 21 лопатки 14. Этот выступающий край 60 является по существу перпендикулярным к свободному концу профилированной части 34 и проходит в окружном направлении, когда профилированную часть 34 стержня 32 выравнивают с вершиной 17 лопатки 14 ротора.

На фиг. 4 показано устройство, показанное на фиг. 3, с профилированной частью 34, выровненной с вершиной 17 лопатки 14 ротора. На этой фигуре находящийся выше по потоку угол показан без деформации под обозначением 62 и с деформацией под обозначением 64.

Во время использования профилированную часть 34 вводят через эндоскопическое отверстие ряда неподвижных лопаток непосредственно выше по потоку от предназначенной для исследования лопатки ротора. Трубчатую часть 58 вводят в эндоскопическое отверстие корпуса, и кольцевая часть 56 наконечника 54 приходит в положение радиального упора в наружную периферию прилива 22 корпуса. Позиционирование наконечника 54 на первой ветви 36 L-образной части позволяет контролировать уровень радиального введения профилированной части 34 внутрь корпуса 18. Когда наконечник 54 оказывается в положении упора в прилив 22, он обеспечивает позиционирование и блокировку стержня 32 внутри корпуса 18. L-образная часть стержня позволяет расположить профилированную часть 34 между двумя рабочими колесами с лопатками 14. После этого ротор слегка проворачивают, чтобы профилированная часть 34 выровнялась с вершиной 17 лопатки, при этом выступающий край 60 конца профилированной части 34 приходит в положение упора в заднюю кромку 21 лопатки 14 (фиг.4).

Эндоскоп 24, показанный на фиг. 2, вводят в трубчатую часть 58 наконечника 54 и его дистальный конец направляют в сторону ниже по потоку в направлении деформированного находящегося выше по потоку угла 64 лопатки 14.

Измерение величины деформации производят следующим образом: оператор наблюдает изображение деформированной зоны и определяет, на уровне каких цветных рисок начинается деформация находящегося выше по потоку угла 64 лопатки. Используя описанную выше планку с цветовым кодом, определяют длину деформации находящегося выше по потоку угла 64 лопатки в направлении вершины лопатки.

В отличие от известных решений ориентация эндоскопа 24 относительно находящегося выше по потоку угла лопатки не влияет на измерение деформации, так как профилированная часть 34 выровнена с вершиной 17 лопатки максимально близко к ней и содержит визуальные метки измерения расстояния на своей длине.

На фиг. 5 показан стержень 66, содержащий часть 68, профилированную по передней кромке 19 лопатки 14 ротора. Как и стержень 32, описанный со ссылками на фиг. 3 и 4, стержень 68 содержит две ветви 70, 72 в виде L. Профилированная часть 68 соединена с L-образной частью по существу перпендикулярно ко второй ветви 72 L-образной части и проходит в направлении, противоположном к первой части 70. Первая часть 70 L установлена также на наконечнике 76 позиционирования и радиальной блокировки профилированной части 68 стержня внутри корпуса.

Свободный конец профилированной части 68 стержня 66 содержит по существу перпендикулярный выступающий край 78, который проходит по существу в том же направлении, что и вторая ветвь 72 L. В положении установки стержня внутри корпуса выступающий край 78 направлен в сторону ниже по потоку и по существу выровнен с направлением оси 12 компрессора 10 высокого давления.

Когда стержень 66 вставляют внутрь корпуса 18, ротор проворачивают таким образом, чтобы выступающий край 78 свободного конца профилированной части 68 пришел в положение опоры на переднюю кромку лопатки 14, что облегчает выравнивание профилированной части 68 с передней кромкой 19 лопатки 14.

Измерение деформации радиально наружного конца передней кромки 19 осуществляют, определяя риску, на уровне которой начинается деформация на передней кромке 19 лопатки 14. Для этого оператор наблюдает изображение деформированной зоны и определяет, на уровне какой цветной риски начинается деформация находящегося выше по потоку угла 64 лопатки. Используя описанную выше планку с цветовым кодом, определяют высоту деформации находящегося выше по потоку угла 64 лопатки вдоль передней кромки лопатки.

Объектом изобретения является также чемоданчик для транспортировки стержня 32, профилированного по вершине 17 лопатки, и стержня 66, профилированного по передней кромке 19 (фиг. 6 и 7). Этот чемоданчик содержит средства поддержки стержней 32, 66. Эти средства содержат две пластины 80, 82, расположенные рядом друг с другом в корпусе 84. Каждая пластина 80, 82 содержит несколько держателей 86, 88, перпендикулярных к пластине и содержащих, каждый, палец 90, 92 поддержки стержня. Каждый палец 90, 92 проходит от держателя 86, 88 в плоскости, по существу параллельной пластине 80, 82. Держатели 86, 88 распределены на пластине 80, 82, и пальцы 90, 92 расположены на высоте относительно пластины 80, 82 таким образом, чтобы точки контакта пальцев 90, 92 пластины 80, 82 со стержнем образовали трехмерную модель профиля кромки эталонной детали.

Так, точки контакта пальцев 90 пластины 80 образуют трехмерную модель профиля вершины 17 эталонной лопатки 14, а точки контакта пальцев 92 пластины 82 образуют трехмерную модель профиля передней кромки 19 эталонной лопатки.

На фиг. 8 и 9 наглядно показаны разные высоты держателей 86, 88. В положении транспортировки стержни 32, 66 закрыты крышкой 94 закрывания корпуса 84.

Эти держатели 86, 88 позволяют не только транспортировать вышеуказанные стержни 32, 66 без риска их деформации, но также обеспечивают трехмерный контроль формы стержней 32, 66 до и после использования, то есть контроль продольного профиля стержня. Этот контроль осуществляют, убеждаясь, что каждый палец 90, 92 входит в контакт со стержнем 32, 66.

Контроль формы стержня 32, 66 до ее использования позволяет убедиться, что она действительно имеет форму, соответствующую измерению деформации исследуемой кромки. Контроль формы стержня 32, 66 после ее извлечения из турбомашины позволяет проверить, что стержень 32, 66 не деформировался во время его введения и его извлечения из турбомашины. Эта двойная проверка формы позволяет подтвердить, что измерение деформации на лопатке было произведено при помощи стержня 32, 66, профилированная часть которого действительно имела форму исследуемой кромки.

Согласно изобретению неразрушающий контроль осуществляют в ходе последовательных этапов, представленных на фиг. 10. На первом этапе а сначала профиль стержня проверяют в трех измерениях при помощи трехмерного расположения держателей 86, 88. На втором этапе b стержень вставляют в наконечник 54, 76, который вставлен в эндоскопическое отверстие корпуса турбомашины. На третьем этапе с профилированную часть 34, 68 стержня 32, 66 позиционируют на части контролируемой детали, соответствующей части эталонной детали. На этапе d эндоскоп 24 вводят внутрь корпуса турбомашины. На этапе е при помощи эндоскопа 24 измеряют деформацию части контролируемой детали, затем на этапе f оператор извлекает стержень из турбомашины и осуществляет новый этап а), чтобы проверить, что она не подверглась деформации во время использования на предыдущих этапах.

Изобретение представляет особый интерес, когда используют оба стержня 32, 66 в комбинации, из которых один 32 содержит часть 34, профилированную по вершине 17 лопатки, что позволяет получить точную информацию о протяженности деформации вдоль вершины 17 лопатки 14, а другой 66 содержит часть 68, профилированную по передней кромке 19 этой же лопатки 14, что позволяет получить точную информацию о протяженности деформации вдоль передней кромки 19 лопатки. Таким образом, точность измерений значительно повышается по сравнению с измерением деформации согласно известным решениям. Эти два измерения деформаций являются более точными, благодаря использованию части 34, 68, профилированной в соответствии с исследуемой кромкой и содержащей визуальные метки измерения расстояния.

Изобретение представляет интерес для измерения деформации находящегося выше по потоку угла лопатки, но его можно также применять в случае, когда находящийся выше по потоку угол 96 лопатки вырван, как показано на фиг. 11. Измерение размеров вырванной части 96 осуществляют так же, как и в предыдущем случае, выравнивая профилированную часть 68 стержня 66 с передней кромкой 19 лопатки, затем выравнивая профилированную часть 34 стержня 32 с вершиной 17 лопатки.

Передние кромки 19 лопаток могут также подвергаться ударам, приводящим к образованию выпуклости 98 на стороне корытца лопатки (фиг. 12) или к отрыву 100 части передней кромки 19 лопатки (фиг. 13). В этих двух случаях использование стержня 66, часть 68 которого профилирована по передней кромке 19, позволяет определить положение выпуклости или вырванной части 100 вдоль передней кромки 19, а также измерить ее протяженность (фиг. 11 и 12).

Изобретение можно также применять для измерения деформации другой части, отличной от кромки детали. Деформация детали может представлять собой, например, трещину или надрыв, проходящий на стороне корытца лопатки от передней кромки 19 лопатки в направлении задней кромки 21. Использование стержня 66, часть 68 которого профилирована по передней кромке 19, позволяет определить положение надрыва 102 вдоль передней кромки 19, а также его протяженность вдоль передней кромки 19. Использование стержня 32, часть 34 которого профилирована по вершине 17 лопатки, позволяет измерить протяженность деформации между передней кромкой 19 и задней кромкой 21 (фиг. 14).

Измерение продольной величины трещины 107 можно также осуществить при помощи стержня 104, содержащего часть 106, профилированную по продольному профилю стороны корытца 108 пера 110 лопатки 14 для данного положения по высоте пера 108. Таким образом, профилированная часть 106 идеально выравнивается со стороной корытца, что позволяет расположить визуальные метки профилированной части 106 максимально близко к трещине и произвести точное измерение ее продольной протяженности (фиг. 15). Учитывая, что продольный профиль стороны корытца 108 лопатки 14 меняется между внутренним и наружным концами пера 110, желательно иметь в своем распоряжении несколько стержней, каждый из которых содержит часть, профилированную в соответствии с продольным профилем вдоль стороны корытца 108 лопатки 14, причем этот профиль определяют для данного положения по высоте пера 108.

В примере цикла измерения протяженности трещины оператор использует стержень 66, часть 68 которого профилирована по передней кромке 19 лопатки, чтобы определить радиальное положение трещины на пере. Таким образом, оператор может затем выбрать стержень 104, часть которого профилирована по продольному профилю пера в радиальном положении трещины.

Использование стержня, часть которого профилирована по продольному профилю стороны корытца лопатки, может также представлять интерес при измерении величины повреждения, такого как вмятина 112, 114 от удара на стороне корытца 108 пера 110 (фиг. 15).

Изобретение можно также применять для измерения деформации задней кромки 21 лопатки 14 или находящегося ниже по потоку угла лопатки 14 ротора. Его можно также применять для измерения повреждений (вмятина, трещина, деформация…) стороны спинки лопатки, а также повреждений на других кромках внутри турбомашины, таких как передние кромки или задние кромки направляющих лопаток 16.

Изобретение было описано в связи с применением для деталей компрессора, однако его можно также применять для других секций турбомашины и, в частности, для неподвижных или подвижных лопаток турбин низкого давления и высокого давления, расположенных ниже по потоку от камеры сгорания.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для измерения размеров деталей в турбомашинах. Заявленный способ измерения деформации детали в турбомашине заключается в том, что проверяют профиль стержня в трех измерениях при помощи трехмерной модели профиля части эталонной детали; вставляют стержень в эндоскопическое отверстие корпуса турбомашины; позиционируют и закрепляют профилированную часть стержня на части контролируемой детали, соответствующей части эталонной детали; вводят эндоскоп внутрь корпуса турбомашины; измеряют деформацию части контролируемой детали при помощи эндоскопа, затем извлекают стержень из турбомашины и осуществляют новую проверку профиля стержня в трех измерениях, чтобы убедиться, что она не подверглась деформации в корпусе турбомашины. Устройство измерения деформации детали в турбомашине содержит стержень, часть которого имеет профиль, соответствующий профилю части эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом упомянутая часть стержня дополнительно содержит визуальные метки для измерения расстояния, выполненные по ее длине. Кроме того, указанное устройство содержит средства крепления и позиционирования упомянутой части стержня в неподвижном положении и выровненной с частью исследуемой детали, соответствующей части эталонной детали. Данная группа изобретений позволяет повысить точность и упростить процедуру определения начала деформации контролируемой детали турбомашины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ измерения деформации детали в турбомашине при помощи устройства, содержащего стержень (32, 66), часть (34, 68) которого имеет профиль, соответствующий профилю части (17, 19) эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом упомянутая часть (34, 68) стержня (32, 66) дополнительно содержит визуальные метки (40, 42) для измерения расстояния, выполненные по ее длине, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
а) проверяют профиль стержня (32, 66) в трех измерениях при помощи трехмерной модели профиля части эталонной детали;
b) вставляют стержень (32, 66) в эндоскопическое отверстие корпуса (18) турбомашины;
c) позиционируют и закрепляют профилированную часть (34, 68) стержня (32, 66) на части контролируемой детали, соответствующей части эталонной детали;
d) вводят эндоскоп (24) внутрь корпуса турбомашины;
e) измеряют деформацию части контролируемой детали при помощи эндоскопа (24), затем
f) извлекают стержень из турбомашины и осуществляют новый этап а), чтобы убедиться, что она не подверглась деформации на этапе b).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, если деталь является лопаткой (14) ротора в турбомашине, способ осуществляют последовательно на двух частях лопатки, одна из которых является передней кромкой (19), а другая - вершиной (17) лопатки (14).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, если деталь является лопаткой ротора в турбомашине и стержень профилирован по передней кромке лопатки, ротор проворачивают, пока выступающий край свободного конца профилированной части стержня не войдет в контакт со стороной спинки лопатки, чтобы профилированную часть стержня выровнять с передней кромкой лопатки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что визуальные метки (40, 42) измерения расстояния включают в себя деления, равномерно распределенные по длине упомянутой части (34, 68) стержня.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что каждое деление выполнено в виде цветной риски, цвет которой отличается от цвета соседних цветных рисок.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство содержит средства крепления и позиционирования упомянутой части (34, 68) стержня в неподвижном положении и выровненной с частью (17, 19) исследуемой детали (14), соответствующей части эталонной детали.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что, если деталь является лопаткой (14) ротора, расположенной внутри корпуса (18) турбомашины, средства крепления и позиционирования содержат наконечник (54, 76), насаженный на конец стержня (32, 66), противоположный профилированной части (34, 68) стержня (32, 66), при этом наконечник (54, 76) крепят в эндоскопическом отверстии корпуса турбомашины, и он содержит отверстие для пропускания эндоскопа (24).

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что средства позиционирования содержат выступающий край (60, 78), выполненный на свободном конце профилированной части (34, 68) стержня (32, 66) и выполняющий роль упора при позиционировании стержня (32, 66) на исследуемой детали (14).

9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что профилированная часть (34, 68) соединена со второй частью стержня в виде L.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что профилированная часть (34) стержня (32) следует профилю вершины (17) лопатки (14) ротора и имеет наклон относительно ветви (38), с которой она соединена.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что профилированная часть (68) стержня следует профилю передней кромки (19) лопатки ротора и проходит по существу перпендикулярно к ветви (72) L-образной части, с которой она соединена, и в направлении, противоположном другой ветви (70) L-образной части.

12. Устройство для осуществления способа по п.1, отличающееся тем, что содержит стержень (32, 66), часть (34, 68) которого имеет профиль, соответствующий профилю части (17, 19) эталонной детали такого же типа, что и исследуемая деталь, при этом упомянутая часть (34, 68) стержня (32, 66) дополнительно содержит визуальные метки (40, 42) измерения расстояния, выполненные по ее длине, и тем, что содержит средства крепления и позиционирования упомянутой части (34, 68) стержня в неподвижном положении и выровненной с частью (17, 19) исследуемой детали (14), соответствующей части эталонной детали.

13. Чемоданчик для транспортировки устройства по п.12, отличающийся тем, что содержит средства поддержки (80, 82), по меньшей мере, одного стержня (32, 66), причем эти средства содержат несколько держателей (86, 88), каждый из которых поддерживает стержень (32, 66) на определенной высоте так, что точки контакта держателей (86, 88) поддержки со стержнем (32, 66) образуют трехмерную модель профиля части эталонной детали.