(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側障壁部（１４）及び外側障壁部（１６）を通ってセンサ（１２）を位置決めするシステム（１０）であって、当該システムが、
（ａ）前記内側障壁部（１４）又は外側障壁部（１６）の少なくとも１つと係合するよう構成された第１のカラー（１８）と、
（ｂ）折り畳み可能カップリング（３２）と、
（ｃ）前記折り畳み可能カップリング（３２）に接続されたセンサ支持部（２２）と、
（ｄ）前記第１のカラー（１８）に動作可能に接続されて前記センサ支持部（２２）から前記第１のカラー（１８）を離れて付勢する付勢部材（５０）と
を備えており、前記折り畳み可能カップリング（３２）又は前記センサ支持部（２２）の少なくとも１つが前記第１のカラー（１８）とシール係合しており、前記第１のカラー（１８）、前記折り畳み可能カップリング（３２）及び前記センサ支持部（２２）が通路を画成する、システム（１０）
【請求項２】
前記折り畳み可能カップリング（３２）又は前記センサ支持部（２２）の少なくとも１つが、前記第１のカラー（１８）に固定的に接続される、請求項１記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記折り畳み可能カップリング（３２）が伸縮取付具（４８）を含む、請求項１又は請求項２記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記第１のカラー（１８）が前記内側障壁部（１４）と係合するよう構成され、前記外側障壁部（１６）と係合するよう構成された第２のカラー（２０）をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記センサ支持部（２２）が前記第２のカラー（２０）に固定的に接続される、請求項４記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記センサ支持部（２２）と前記センサ（１２）との間にネジ係合（２６）をさらに備える、請求項４記載のシステム（１０）。
【請求項７】
内側障壁部（１４）及び外側障壁部（１６）を通ってセンサ（１２）を位置決めする方法であって、
前記内側障壁部（１４）又は外側障壁部（１６）の少なくとも１つに第１のカラー（１８）を係合する段階と、
折り畳み可能カップリング（３２）に接続されたセンサ支持部（２２）を前記外側障壁部（１６）に通して挿入する段階と、
前記センサ支持部（２２）又は前記折り畳み可能カップリング（３２）の少なくとも１つを前記第１のカラー（１８）に接続する段階と、
前記センサ（１２）を前記センサ支持部（２２）に挿入する段階と
を含み、さらに、
前記第１のカラー（１８）を前記センサ支持部（２２）から離れて付勢する段階を含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記第１のカラー（１８）を前記内側障壁部（１４）に係合し、第２のカラー（２０）を前記第２の障壁部（１６）に係合する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記センサ支持部（２２）において前記センサ（１２）をネジ留めする段階をさらに含む、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
前記センサ支持部（２２）を第２のカラー（２０）に固定的に接続する段階をさらに含む、請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、センサの位置決めシステム及び方法に関する。詳細には、本発明の実施形態は、互いに対して移動できる複数の障壁部を通過するセンサを位置決めするシステム及び方法を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、タービン、及び他の形態の商用機器は、高温及び／又は高圧の流体を生成及び利用することが多い。例えば、典型的なガスタービンは、前方に圧縮機と、中央部付近に半径方向に配置される１以上の燃焼器と、後方にタービンとを含む。周囲空気が圧縮機に流入すると、圧縮機内の回転ブレード及び固定ベーンは、運動エネルギーを作動流体（空気）に漸次的に加えて作動流体の圧力を高め、該作動流体を高エネルギー状態にする。加圧された作動流体は、１以上の燃焼器に流れ、加圧作動流体と燃料を混合して該混合気を点火し、高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器から流出し、高温ガス経路に沿ってタービンを通って流れる。一般に、１以上のケーシングがタービンを囲んで燃焼ガスを収容し、固定ノズル及び回転バケットの交互する段を通って配向する。回転バケットは、ロータに取り付けられ、タービン段を通って流れる燃焼ガスの膨張によってバケット及びひいてはロータが回転して仕事を産出するようにすることができる。
【０００３】
試験、保守管理、及び作動中、商用機器内部の状態又は構成要素を監視又は測定することが望ましく、或いは必要となることが多い。例えば、光学プローブを用いて、圧縮機内の回転ブレード又はタービン内の回転バケットの振動、クリアランス、発振、又は他のパラメータを監視することができる。同様に、温度センサ、圧力センサ、又は他の計器を挿入し、圧縮機内の作動流体又はタービン内の高温ガス経路の温度、圧力、又は他の内部パラメータを監視することができる。何れの場合においても、特定の計器は、一般に、回転構成要素との接触、摩擦、又は干渉を生じることなく、監視される構成部品に十分に接近するように正確な位置に位置決めしなければならない。
【０００４】
多くの場合、計器は、監視される構成要素に到達するために内側及び／又は外側ケーシング内の開口を通過させなければならない。内側及び／又は外側ケーシングは異なる割合及び異なる量だけ膨張する可能性があるので、ケーシングを通る開口のサイズは、ケーシングの半径方向及び／又は軸方向膨張によりケーシングが計器の位置付けと干渉を生じないように、計器よりも大きくなければならない。具体的には、ケーシングが膨張又は収縮すると、ケーシングと計器との間の接触により計器の位置がシフトし、計器の精度に影響を及ぼし、及び／又は計器と回転構成要素との間の接触を生じる可能性がある。しかしながら、ケーシングの膨張及び収縮に対応するために開口のサイズを増大させると、開口と計器との間の追加のスペースが生じる。開口と計器との間の追加のスペースにより、過剰な量の作動流体又は燃焼ガスが内側ケーシングを過ぎて漏洩可能になり、内側ケーシングの外部の構成要素に対して過剰な熱及び／又は損傷をもたらす可能性がある。従って、ケーシングを通る過剰な量の流体又はガスの漏洩を可能にすることなく、１以上のケーシングを通過させて計器の正確な配置を可能にするシステム及び方法が有用となる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００６】
本発明の一実施形態は、内側障壁部及び外側障壁部を通してセンサを位置決めするシステムである。本システムは、内側障壁部又は外側障壁部の少なくとも１つと係合するよう構成された第１のカラーと、折り畳み可能カップリングと、折り畳み可能カップリングに接続されたセンサ支持部と、を含む。折り畳み可能カップリング又はセンサ支持部の少なくとも１つが第１のカラーとシール係合しており、第１のカラー、折り畳み可能カップリング、及びセンサ支持部が通路を画成する。
【０００７】
本発明の代替の実施形態は、内側障壁部及び外側障壁部を通ってセンサを位置決めするシステムであって、内側障壁部又は外側障壁部の少なくとも１つと係合するよう構成された第１のカラーを含む。センサ支持部は、第１のカラーに接続され、該第１のカラー及びセンサ支持部が通路を画成する。本システムはさらに、センサ支持部と第１のカラーとの間の移動を可能にする手段を含む。
【０００８】
本発明はまた、内側障壁部及び外側障壁部を通ってセンサを位置決めする方法を含むことができる。本方法は、内側障壁部又は外側障壁部の少なくとも１つに第１のカラーを係合する段階と、折り畳み可能カップリングに接続されたセンサ支持部を外側障壁部に通して挿入する段階と、を含む。本方法はさらに、センサ支持部又は折り畳み可能カップリングの少なくとも１つを第１のカラーに接続する段階と、センサをセンサ支持部に挿入する段階と、を含む。
【０００９】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるシステムの斜視図。
【図２】図１に示すシステムの側断面図。
【図３】図１に示すシステムの平面図。
【図４】本発明の代替の実施形態によるシステムの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【００１２】
ここで、その１以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。
【００１３】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。当業者であれば、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正及び変形を本発明において実施できる点は理解されるであろう。例えば、一実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用してさらに別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１４】
本発明の種々の実施形態は、機械の内側障壁部１４及び外側障壁部１６を通してセンサ１２を位置決めするためのシステム１０及び方法を提供する。本発明の実施形態は、内側及び外側ケーシングを有する圧縮機又はタービンの関連で説明することができるが、当業者であれば、本発明の実施形態は、事実上あらゆる機械で用いるように適合させることができ、本発明は請求項に記載のない限りあらゆる特定の機械に限定されるものではない点は理解されるであろう。
【００１５】
本発明の一実施形態によるシステム１０に関して、図１は斜視図を示し、図２は側断面図を示し、図３は平面図を示す。図示のように、システム１０は、第１のカラー１８、第２のカラー２０、センサ支持部２２、及びセンサ支持部２２とカラー１８、２０のうちの１つ又は両方との間の移動を可能にする手段２４とを含む。カラー１８、２０、センサ支持部２２、及びセンサ支持部２２とカラー１８、２０との間の移動を可能にする手段２４は、一般に、センサ１２を挿入できる通路を画成する。このようにして、センサ支持部２２は、センサ１２を所定位置に固定的に保持することができ、センサ支持部２２及び／又はセンサ支持部２２とカラー１８、２０との間の移動を可能にする手段２４は、一方又は両方のカラー１８、２０とのシール係合を提供し、流体が内側障壁部１４を通過して漏洩するのを低減及び／又は阻止することができる。
【００１６】
第１及び第２のカラー１８、２０は、一般に、内側及び外側ケーシング１４、１６と係合するよう構成され、又はこれらに接続される。第１及び第２のカラー１８、２０は、目的とする環境に好適な金属プレート又は他の材料を含むことができ、それぞれの障壁部１４、１６に接着、リベット留め、ボルト締め、ネジ留め、溶接、又は他の方法で係合もしくは取り付けることができる。カラー１８、２０は、一般に、本明細書においては便宜上及び明瞭にするために、第１のカラー１８及び第２のカラー２０と呼ぶ。しかしながら、当業者であれば、一方のカラーが内側障壁部１４と係合又はこれに取り付けることができ、他方のカラーが外側障壁部１６と係合又はこれに取り付けることができる点は理解されるであろう。例えば、第１のカラー１８は、内側障壁部１４と係合又はこれに取り付けることができ、第２のカラー２０は、外側障壁部１６と係合又はこれに取り付けることができる。或いは、第１のカラー１８は、外側障壁部１６と係合又はこれに取り付けることができ、第２のカラー２０は、内側障壁部１４と係合又はこれに取り付けることができる。このようにして、カラー１８、２０は個々に又は全体として、センサ支持部２２及び／又はセンサ支持部２２とカラー１８、２０との間の移動を可能にする手段２４に対する取り付け点を提供できる。
【００１７】
センサ支持部２２は、一般に、センサ１２を挿入することができる中空管を含む。図１から３において円筒管として図示されているが、センサ支持部２２の特定の形状又は幾何学的形状寸法は、請求項において具体的に記載されない限り本発明を限定するものではない。センサ支持部２２は一般に、特定の実施形態に応じてカラー１８、２０の一方又は両方を通って延びる。例えば、図１から３に示すように、センサ支持部２２は、第２のカラー２０を通って延びて、外側障壁部１６と係合される。センサ支持部２２は、関連のカラー２０に圧入、ボルト締め、リベット留め、溶接、又は他の固定的に接続されて、センサ支持部２２と関連のカラー２０との間にシール係合を形成すると共に、センサ１２に対して安定して固定されたプラットフォームを提供することができる。センサ支持部２２はさらに、センサ１２を所定位置に固定的に保持するための取り付けフランジ２８及び／又は装着ボルト３０を含むことができる。代替として、或いはこれに加えて、図２に示すように、センサ１２を所定位置に固定的に保持するために、センサ支持部２２とセンサ１２との間にネジ係合２６を用いてもよい。このようにして、ネジ係合２６、取り付けフランジ２８、及び／又は装着ボルト３０により、所望通りにセンサ１２の正確な位置決めを可能にすることができる。
【００１８】
センサ支持部２２とカラー１８、２０のうちの１つ又は両方との間の移動を可能にする手段２４は、センサ支持部２２に接続されて、センサ支持部２２と、カラー１８、２０の一方又は両方との間の半径方向及び／又は軸方向移動を吸収又は可能にすることができる。手段２４は、２つの構成要素間の相対移動を可能にする当該技術分野で公知のダイアフラム、ベローズ、ピストン、連接リンク、又は他の好適な構造を含むことができる。例えば、図１から３に示すように、当該手段は、目的とする環境に耐えることができ、且つ半径方向及び／又は軸方向に拡張延伸及び収縮するのに十分な可撓性がある渦巻き状の又は折り畳みシートメタルもしくは他の好適な材料から作られた折り畳み可能カップリング３２を含むことができる。折り畳み可能カップリング３２は、第１のカラー１８とシール係合することができ、該第１のカラー１８は内側障壁部１４と係合される。特定の実施形態において、折り畳み可能カップリング３２は、関連のカラー１８に圧入、接着、ボルト締め、リベット留め、溶接、又は他の方法で固定的に接続することができる。
【００１９】
従って、図１から３に関して説明され例証されたシステム１０を用いて、内側障壁部１４及び外側障壁部１６を通じてセンサ１２を位置決めすることができる。例えば、センサは、タービンの回転バケットの後縁付近に位置付けられる光学プローブ３４を含むことができる。第１及び第２のカラー１８、２０は、内側及び外側障壁部１４、１６それぞれと係合され、ボルト締めされ、又はこれらに取り付けることができる。センサ支持部２２は、折り畳み可能カップリング３２及び／又は第２のカラー２０に接続することができ、該折り畳み可能カップリング３２は、第１のカラー１８とシール係合することができる。従って、センサ１２上の光学プローブ３４は、センサ支持部２２、折り畳み可能カップリング３２、及び第１及び第２のカラー１８、２０を通して挿入され、必要に応じてネジ係合２６、取り付けフランジ２８、及び／又は装着ボルト３０によって位置決めすることができる。タービンが作動して内側障壁部１４が軸方向及び／又は半径方向に拡張又は縮小すると、折り畳み可能カップリング３２は、内側カラー１８とセンサ支持部２２との間の軸方向及び／又は半径方向移動を吸収又は可能にし、センサ１２及びひいては光学プローブ３４の位置が不変であるようにする。加えて、折り畳み可能カップリング３２と第１のカラー１８との間のシール係合は、あらゆる燃焼ガスが内側障壁部１４を通って放出されて内側障壁部１４と外側障壁部１６との間のスペースを加熱するのを低減又は阻止する。
【００２０】
図４は、本発明の代替の実施形態による、システム４０の斜視図を提供する。システム４０は、この場合もまた、図１から３に示す実施形態に関して上記で説明されたように、第１及び第２のカラー４２、４４、センサ支持部４６、及び折り畳み可能カップリング４８を含む。しかしながら、この特定の実施形態において、折り畳み可能カップリング４８は、第１のカラー４２とシール係合した伸縮取付具を含む。加えて、１以上の付勢部材５０が第１のカラー４２に作動可能に接続され、第１のカラー４２をセンサ支持部４６から離れるよう付勢することができる。付勢部材は、ある構成要素を別の構成要素に対して移動させるため、当業者には周知のバネ、プッシュロッド、ピストン、ソレノイド、又は他の機械的もしくは電気機械的装置を含むことができる。このようにして、伸縮取付具は、内側障壁部１４の軸方向及び／又は半径方向移動を吸収又は可能にし、センサ１２の位置が不変であるようにする。加えて、付勢部材５０は、第１のカラー４２が内側障壁部１４と係合したままとなり、あらゆる流体が内側障壁部１４を通って放出されて内側障壁部１４と外側障壁部１６との間のスペースを加熱するのを確実に低減又は阻止する。
【００２１】
図１から４に関して上記で説明され例示された実施形態はまた、内側障壁部１４及び外側障壁部１６を通してセンサ１２を位置決めするための方法を提供することができる。本方法は、一般に、内側障壁部１４又は外側障壁部１６の少なくとも１つに第１のカラー１８を係合させて、外側障壁部１６を通して折り畳み可能カップリング３２に接続されたセンサ支持部２２を挿入する段階を含む。本方法はさらに、センサ支持部２２又は折り畳み可能カップリング３２の少なくとも１つを第１のカラー１８に接続し、センサ１２をセンサ支持部２２に通して挿入する段階を含むことができる。詳細な実施形態において、本方法はさらに、第１のカラー１８をセンサ支持部２２から離れて付勢し、及び／又は第１のカラー１８を内側障壁部１４に係合させ、第２のカラー２０を第２の障壁部１６に係合する段階を含むことができる。代替として、又はこれに加えて、本方法はさらに、第２のカラー２０においてセンサ支持部２２をネジ止めする又は固定的に接続する段階を含むことができる。
【００２２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、さらに、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２３】
１０  システム
１４  内側ケーシング
１６  外側ケーシング
１８  第１のカラー
２０  第２のカラー
２２  センサ支持部
２８  取り付けフランジ
３０  装着ボルト
３２  折り畳み可能カップリング
【図１】
0006012162.tif 000002
【図２】
0006012162.tif 000003
【図３】
0006012162.tif 000004
【図４】
0006012162.tif 000005