[發明專利]非破壞性機器人檢查方法及其系統

有效

• 申請號: 201110116307.4
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102279221A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: W·L·勞倫斯;M·齊齊;J·A·特雷克斯勒
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及非破壞性檢查方法和系統。更具體而言，本發明涉及一種使得能夠利用渦電流探頭進行自動掃描-例如為了檢查渦輪機的旋轉部件的目的-的方法和系統。

背景技術

各種非破壞性檢驗(NDE)技術已被用于在物體上進行非破壞性測試。一個例子是如在共同授予的美國專利No.4706020、No.6426622、No.6545467和No.6952094中公開的渦輪部件的渦電流探頭檢查，這些專利的關于渦電流探頭的構建、操作和使用的公開內容通過引用結合到本文。所特別關心的部件包括燃氣渦輪的旋轉部件，例如燃氣渦輪發動機的高壓渦輪(HPT)盤。在燃氣渦輪發動機的惡劣的運行環境中，考慮到渦輪盤必須能夠在高溫和高轉速下持續地經受的高機械壓力，該渦輪盤在其渦輪段內的結構完整性就顯得非常重要。渦輪盤的葉片固定在槽中，這些槽典型地是已知為鳩尾槽的形式，這些槽傾向于隨著時間而最終形成裂縫，因此必須在機會出現時監測它們。為了提供足夠早的探測以避免渦輪盤的嚴重故障，探測具有小至60密耳(mil)(大約1.5毫米)以及更小的長度的裂縫的能力是合乎需要的。

由于渦輪盤定期接受檢查，優選最小化停機時間的檢查技術以降低運行成本。檢查渦輪盤的常用方法涉及手持式或半自動系統，其典型地具有與生俱來的問題、不足或缺點。手持式檢查方法傾向于有使用者相關的問題，這些問題可影響到信號的質量。例如，當探頭掃描到槽的邊緣或者角落的時候，渦電流探頭可能相對于被掃描的表面傾斜，從而產生錯誤的讀數。雖然半自動檢查裝備大體上能夠克服手持式方法的使用者相關的問題，但由于需要為各個待檢查的部分定制加工，現有的裝備通常昂貴且緩慢。因此，為了減少停機時間以及提高渦輪盤檢查的可靠性，全自動的方法和系統將會是優選的。

發明內容

本發明提供了一種用于檢查部件-例如沿其周邊具有一個或多個槽的渦輪機的旋轉部件-的方法和系統。該方法和系統使用了尺寸設置為以及構造為以便放置在該槽中的渦電流探頭，并當該探頭行進穿過該槽時針對其表面中的裂縫來電磁地檢查該槽。

根據本發明的第一方面，該檢查方法大體上需要將探頭組件安裝到機器人設備上，該探頭組件包括：支架組件，探頭尖安裝到該支架組件上；在該探頭尖內并鄰近其第一面的渦電流線圈；位于該探頭尖的第二面處的接觸探頭觸點；用于在該探頭尖和該支架組件之間實現相對運動的器件；以及用于使該探頭尖在平行于由該實現器件實現的運動的方向上相對于該支架組件偏置的器件。之后該探頭組件的該渦電流探頭尖放置在槽中，以及使得該探頭尖的第一面與該槽的表面接觸并沿該槽的表面行進，以及使得該渦電流線圈針對該槽的表面中的裂縫來電磁地檢查該槽。該偏置器件和實現器件在該探頭尖行進穿過該槽時保持該探頭尖的第一面與該槽的表面接觸。

根據本發明的第二方面，該檢查系統大體上包括構造為用于安裝到機器人設備上的探頭組件。該探頭組件包括：支架組件，探頭尖安裝到該支架組件上；在該探頭尖內并鄰近其第一面的渦電流線圈；位于該探頭尖的第二面處的接觸探頭觸點；用于在該探頭尖和該支架組件之間實現相對運動的器件；以及用于使該探頭尖在平行于由該實現器件實現的運動的方向上相對于該支架組件偏置的器件。該偏置器件和該實現器件適于在該探頭尖行進穿過該槽時保持該探頭尖的第一面與該槽的表面接觸。

本發明的技術效果是，可以針對裂縫快速地電磁地掃描諸如渦輪盤的渦輪機旋轉部件中的槽，沒有使用者的問題也沒有為各個待檢查的部分定制加工的需要。

根據下文詳細的描述，將更好地理解本發明的其它的方面和優點。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個優選的實施例的探頭組件的側視圖，該探頭組件包括探頭支架組件和渦電流探頭單元。

圖2是圖1的渦電流探頭單元的獨立的側視圖。

圖3是圖2的探頭單元的探頭尖的側視圖。

圖4和圖5是圖1的探頭支架組件的獨立的透視圖和側視圖。

圖6是沿著圖5的截面線6-6的探頭支架組件的截面圖。

圖7是圖1至圖3的探頭尖的分解圖。

部件列表：

探頭組件????10

支架組件????12

探頭單元????14

連接器??????18

桿??????????18

探頭尖??????20

孔??????????22

支架端??????24

螺釘????????26

螺釘????????27

殼體????????28