[發明專利]使用蒸發膜片的冷卻孔的紅外非破壞性評估

在審

• 申請號: 201710600931.9
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107643319A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: D.斯里尼瓦桑;J.J.博斯科;D.穆霍帕赫亞伊;P.S.迪馬斯喬
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,傅永霄

技術領域

本公開內容大體上涉及熱檢測系統和方法，且更具體地涉及使用用于工作流體的直接蒸發冷卻的蒸發膜片來對冷卻的零件的非破壞性熱檢測和評估。

背景技術

熱氣體通路構件(諸如渦輪翼型件、噴嘴、導向導葉、護罩)、燃燒構件(諸如燃燒襯套和過渡件、和相關的構件)、以及旋轉構件(包括轉子和盤)，使用先進的冷卻技術(諸如膜冷卻)、以及先進的涂層(諸如熱障涂層(TBC))，以便經得起其極高的操作溫度。膜冷卻的構件通常使用涉及過小尺寸的針規(pin gauge)的使用的用于針檢查的銅包鋼絲(weld wire)、以及通過水流或可見光來人工地檢測，水流或可見光涉及穿過構件流水或閃光，且使操作者視覺地驗證從各個冷卻孔的水在流或光是可見的。這些人工途徑是定性的，且遭受操作者的解讀和探測在中途或成角度受阻塞的孔的不確定性。

紅外(IR)檢測技術具有執行膜冷卻的構件的定量、客觀檢測的潛能。然而，IR檢測系統和當前的空氣流檢查系統通常具有矛盾的要求，從而需要在較高花費下使用單獨的系統。此外，現有的IR檢測系統通常限于無涂層零件的檢測，且通常不能提供足夠的IR圖像分辨率，因為測得的工作流體流溫度差異不足以可靠探測和評估。

發明內容

本公開內容的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或可從描述中清楚，或可通過實踐本公開內容而學習到。

公開了一種用于具有至少一個冷卻孔的構件的熱檢測的系統及方法，其使用蒸發膜片以用于排出的工作流體的直接蒸發冷卻。工作流體供應至構件的至少一個內部通道，其構造成從內部通道按順序穿過冷卻孔和設置成與構件直接氣密性接觸的潤濕的蒸發膜片排出工作流體。成像器采集對應于排出的工作流體的瞬變蒸發響應的一時間序列的圖像，以確定排出的工作流體的在傳送穿過蒸發膜片之后的多個溫度值。處理器電路構造成評估排出的工作流體的瞬變蒸發響應。

本公開內容的這些及其他特征、方面和優點參照以下描述和所附權利要求將變得更好理解。并入本說明書且構成其一部分的附圖示出了本公開內容的實施例，且與描述一起用于論述本公開內容的原理。

技術方案1. 一種用于具有至少一個冷卻孔的構件的熱檢測系統，包括：

工作流體源，其構造成將工作流體供應至構件的至少一個內部通道，所述內部通道還包括構造成從所述內部通道排出工作流體的多個冷卻孔；

蒸發膜片，其包括蒸發流體，所述膜片可除去地設置成與所述構件直接接觸，且構造成跨越至少一個冷卻孔，同時定位成基本上垂直于排出的工作流體流方向；

成像器，其構造成采集對應于排出的工作流體的瞬變蒸發響應的一時間序列的圖像，其中所述蒸發響應對應于所述排出的工作流體的在傳送穿過所述蒸發膜片之后的多個溫度值；以及

處理器，其可操作地連接到所述成像器上，所述處理器包括構造成確定所述排出的工作流體的瞬變蒸發響應的電路，其中所述排出的工作流體流蒸發地冷卻，其中所述冷卻孔允許足夠的排出的工作流體流穿過所述冷卻孔來滿足期望的規格。

技術方案2. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述工作流體是選自壓縮空氣、氮、蒸汽、二氧化碳、和它們的混合物組成的組的至少一種流體。

技術方案3. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述蒸發膜片是選自綿紙、瑪姿琳棉布(muslin cloth)、剛性纖維素蒸發介質、和它們的混合物組成的組的至少一種膜片。

技術方案4. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述蒸發流體是選自水、乙醚、乙醇、丙酮、普通溶劑、和它們的混合物組成的組的至少一種流體。

技術方案5. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述圖像中的每一個對應于多個像素，其中所述處理器進一步構造成基于所述圖像中的像素的相對強度來識別所述構件的外表面上的一個或多個冷卻孔的相應位置。

技術方案6. 根據技術方案2所述的系統，其中，所述處理器進一步構造成確定所述排出的工作流體溫度，且與一個或多個基準值比較來確定相應冷卻孔是否至少部分地受阻塞。

技術方案7. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述成像器包括紅外攝像機。

技術方案8. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述系統還包括至少一個操縱器，以用于操縱所述成像器和所述構件的相對位置和相對定向中的至少一者。

技術方案9. 根據技術方案1所述的系統，其中，所述構件具有多于一個冷卻孔，且其中所述處理器進一步構造成識別不滿足所述期望的規格的任何冷卻孔的位置。

技術方案10. 一種用于確定穿過構件中的冷卻孔的工作流體流率的方法，包括以下步驟：