(57)【要約】静止している少なくとも１つの静翼と運転中に回転する少なくとも１つの動翼とを備え、第１の動翼に埋め込まれる少なくとも１つの光導波路を有するガスタービンが提示される。光導波路は、第１の静翼の領域の熱放射を光導波路により感知するように形成される。評価装置が、第１の静翼の領域の温度を検出するために熱放射を評価するように形成され、第１の動翼の回転中に熱放射が出射される行程に沿って温度が検出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止している少なくとも１つの静翼（１２）と運転中に回転する少なくとも１つの動翼（１１）と、
第１の動翼（１１）に埋め込まれ、第１の静翼（１２）の領域（１６）の熱放射を光導波路（１３）により感知するように形成された少なくとも１つの光導波路（１３）と、
第１の静翼（１２）の領域（１６）の温度を検出するために熱放射を評価するための評価装置とを備え、第１の動翼（１１）の回転中に熱放射が出射される行程に沿って温度が検出されるようにしたガスタービン（１０）。
【請求項２】
第１の動翼（１１）が熱放射を電気信号に変換するためのホト検出器（２０）を有する請求項１記載のガスタービン（１０）。
【請求項３】
ホト検出器（２０）が無線のエネルギー伝送により充電される請求項２記載のガスタービン（１０）。
【請求項４】
光導波路（１３）が第１の動翼（１１）の軸（１７）に案内されそこで終端している請求項１から３の１つに記載のガスタービン（１０）。
【請求項５】
光導波路（１３）の端部が軸（１７）中でコリメータ（１８）に接続される請求項１から４の１つに記載のガスタービン（１０）。
【請求項６】
コリメータ（１８）が放射を軸平行線で出射するように構成される請求項５記載のガスタービン（１０）。
【請求項７】
コリメータ（１８）から来る放射が感知装置により感知され、感知装置の受信領域がコリメータ（１８）から来る全放射をほぼ感知できる大きさにされる請求項４または５記載のガスタービン（１０）。
【請求項８】
感知装置が周囲光の混入を回避するための絞りまたはスリーブを有する請求項７記載のガスタービン（１０）。
【請求項９】
感知装置が放射をホト検出器（２０）に伝送する光導波路または光導波路束である請求項７または８記載のガスタービン（１０）。
【請求項１０】
感知装置がホト検出器（２０）である請求項７または８記載のガスタービン（１０）。
【請求項１１】
光導波路（１３）の第１の静翼（１２）に向いた端部領域にレンズコリメータ（１４）が設けられる請求項１から１０の１つに記載のガスタービン（１０）。
【請求項１２】
光導波路（１３）がその端部で丸められている請求項１から１１の１つに記載のガスタービン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止している少なくとも１つの静翼と運転中に回転可能な少なくとも１つの動翼を有するガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のガスタービンは常に効率が求められている。この場合高い効率は常に運転温度を高めることにより得られる。この場合運転温度は常に翼の使用材料の温度耐性の限界に近づく。過負荷を回避するため、ガスタービンの個々の部材の温度が監視される。このためたとえばパイロメータが使用され、これは個々の部材の熱放射を感知し、これを検出器に送りそこで評価し各部材の温度を求める。温度の局所的な変化を測定できるようにするために多数の温度測定点および温度測定装置が使用される。
【０００３】
静翼と呼ばれる静止している翼はバーナーに対して位置が固定されているために運転中に回転する動翼よりも温度分布に関して大きな不均等性を有する。静翼中の温度分布はそれゆえ大きな問題となる。従来静翼の温度は限られた数の常設の熱電対により点状に測定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は静翼中の温度分布をより正確に検出できるガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は請求項１の特徴によるガスタービンにより解決される。従属請求項はガスタービンの有利な実施形態に関する。
【０００６】
本発明によるガスタービンは静止している少なくとも１つの静翼と運転中に回転する少なくとも１つの動翼を有する。さらに第１の動翼に埋め込まれた少なくとも１つの光導波路が設けられ、第１の静翼の熱放射を光導波路で感知するようにしている。
【０００７】
本発明によるガスタービンはさらに熱放射を評価するための評価装置を有する。評価装置は少なくとも第１の静翼の温度を検出するように形成され、その際温度は、熱放射が第１の動翼の回転中に従って光導波路の回転中に感知される行程に沿って検出できるようにされる。
【０００８】
熱放射を感知すべき静翼の領域はこの場合光導波路および光導波路の端部と静翼との距離に関係する。
【０００９】
換言すれば光導波路によって代表されるパイロメータは本発明においては動翼と共に回転し、静翼に向けられる。従って有利なことに静翼の温度はもはや熱電対が設けられている固定点だけで検出されるのではなく、静翼に対する動翼の運動により生じる円軌道の各点において検出される。静翼の温度分布はそれゆえ従来よりもより正確に検出できる。
【００１０】
本発明の一発展実施形態においては第１の動翼は熱放射を電気信号に変換するためのホト検出器を有する。この場合ホト検出器は光導波路に接続し、第１の静翼から来る熱放射を光導波路の通過後に感知できるようにすると有利である。この場合ホト検出器はたとえば無線エネルギー伝送で充電される。代替的にホト検出器はバッテリーにより充電することもできる。これによってパイロメータは動翼自体に取り付けることができるので有利である。検出されたデータは次いで遠隔装置または共に回転するデータ記録装置により受信もしくは伝送される。
【００１１】
本発明の別の発展実施形態では光導波路は第１の動翼の軸中を案内され、そこで終端する。この形態により感知された熱放射はガスタービンの静止部分の方向に向けられる。熱放射はそこで簡単に感知され処理することができる。軸中の光導波路の端部にコリメータが設けられれば有利である。これにより本発明の有利な実施形態では熱放射は軸平行線で出射される。これにより放射をできるだけ減衰なく短い空隙を通過後に感知することが可能となる。
【００１２】
本発明の有利な実施形態ではコリメータから来る放射は感知装置により感知され、感知装置の受信領域はコリメータから来る全放射をほぼ感知できるような大きさに形成される。感知装置を比較的大きく形成することにより熱放射を減衰なく感知しさらに処理することが可能となる。これにより測定の精度が保証される。
【００１３】
感知装置を周囲の光から分離しそれにより周囲光の感知を減少または回避するためには、感知装置の領域に絞りまたはスリーブを設けると有利である。
【００１４】
本発明の一実施形態では感知装置は光導波路、特に比較的大きな断面積を有する光導波路、または光導波路の束である。光導波路はガスタービンの静止部分で放射をホト検出器に伝送するのに用いられる。感知装置として光導波路を使用することにより検出器をガスタービンの熱負荷の少ない領域に配置することが可能となる。
【００１５】
代替的に感知装置はまた直接ホト検出器とすることもできる。この検出器に十分に大きな検出面を設け、同様にできるだけ減衰のない熱放射の感知を図るようにすると有利である。
【００１６】
本発明の有利な発展実施形態では第１の静翼に達する光導波路の端部領域にレンズコリメータが設けられる。代替的に光導波路はその対応する端部が丸みを付けられる。それにより熱放射が感知される静翼の表面領域が調整可能になる。
【００１７】
本発明の有利なしかし決して限定すべきではない実施例を以下に図面に基づいて詳細に説明する。この場合特徴部分は概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は回転するパイロメータの原理配置を示す。
【図２】図２は動翼上の受信コリメータの変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１はガスタービン１０の一部を示す。ここでは各部材が部分的に概略的に示されている。ガスタービン１０は動翼１１および静翼１２を有する。動翼１１は軸１７上に回転可能に配置されている。静翼１２はケーシングに固定配置され、運転中は回転しない。
【００２０】
ガラスファイバ１３が動翼１１中に埋め込まれている。ファイバはそこで動翼１１の表面にある端部から軸１７にまで延びている。動翼１１の表面にある端部は静翼１２の方向に向いている。光導波路１３の端部にはレンズコリメータ１４が設けられている。
【００２１】
ガラスファイバ１３の他端は軸１７の表面にある。ガラスファイバ１３はそこで第２のコリメータ１８で終端している。第２のコリメータ１８はこの場合放射が軸平行線に出射されるように形成されている。このようにして出射された放射はホト検出器２０に当たり、その受光面はガラスファイバ１３の断面積に比して大面積に形成されている。
【００２２】
図２は静翼１２の方向に向いているガラスファイバ１３の終端部の変形例を示す。たとえばこの実施例に示すようにガラスファイバ１３はレンズコリメータ１４で終端している。別の可能性および代替例はガラスファイバ１３の終端部においてガラスファイバが丸められた端部２２を有することである。さらに別の代替例では小さい口径のガラスファイバ１３が使用されている。この場合ガラスファイバ１３の端部２１は特別な形を持たない。
【００２３】
回転運転中に静翼１２の領域１６はその温度に応じて熱放射を出射する。領域１６はこの場合静翼１２の大きさに比べて小さい。放射はレンズコリメータ１４を介してガラスファイバ１３に入射する。熱放射はそこでその他端まで導かれ第２のコリメータ１８とこれに続く空隙を通ってホト検出器２０に入射する。放射１９から惹起される電気信号は評価され、領域１６の温度が求められる。
【００２４】
回転運転中に動翼１１が回転する。この場合ガラスファイバ１３も当然回転する。静翼１２の観察領域１６はこれにより軸１７を中心とする円軌道で移行する。この移行は比較的速いので、実質的に各時間において円軌道上にある静翼１２の各領域１６の温度が観察できる。このためには単に動翼１１が１回だけ所望の領域を通過することが求められるにすぎない。この場合評価の時間的解析は円軌道のどの角度部分が最終的に領域１６と看做されるかを定める。
【符号の説明】
【００２５】
１０    ガスタービン
１１    動翼
１２    静翼
１３    ガラスファイバ
１４    レンズコリメータ
１５    熱放射
１６    観察領域
１７    タービン軸
１８    コリメータ
１９    放射
２０    ホト検出器
２１    ガラスファイバの終端部
２２    ガラスファイバの終端部
２３    ガラスファイバの終端部
【図１】
2014522964.tif 000003
【図２】
2014522964.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止している少なくとも１つの静翼（１２）と運転中に回転する少なくとも１つの動翼（１１）と、
第１の動翼（１１）に埋め込まれ、第１の静翼（１２）の領域（１６）の熱放射を光導波路（１３）により感知するように形成された少なくとも１つの光導波路（１３）と、
第１の静翼（１２）の領域（１６）の温度を検出するために熱放射を評価するための評価装置とを備え、第１の動翼（１１）の回転中に熱放射が出射される行程に沿って温度が検出されるようにしたガスタービン。
【請求項２】
第１の動翼（１１）が熱放射を電気信号に変換するためのホト検出器（２０）を有する請求項１記載のガスタービン。
【請求項３】
ホト検出器（２０）が無線のエネルギー伝送により充電される請求項２記載のガスタービン。
【請求項４】
光導波路（１３）が第１の動翼（１１）の軸（１７）に案内されそこで終端している請求項１から３の１つに記載のガスタービン。
【請求項５】
光導波路（１３）の端部が軸（１７）中でコリメータ（１８）に接続される請求項１から４の１つに記載のガスタービン。
【請求項６】
コリメータ（１８）が放射を軸平行線で出射するように構成される請求項５記載のガスタービン。
【請求項７】
コリメータ（１８）から来る放射が感知装置により感知され、感知装置の受信領域がコリメータ（１８）から来る全放射を感知できる大きさにされる請求項５または６記載のガスタービン。
【請求項８】
感知装置が周囲光の混入を回避するための絞りまたはスリーブを有する請求項７記載のガスタービン。
【請求項９】
感知装置が放射をホト検出器（２０）に伝送する光導波路または光導波路束である請求項７または８記載のガスタービン。
【請求項１０】
感知装置がホト検出器（２０）である請求項７または８記載のガスタービン。
【請求項１１】
光導波路（１３）の第１の静翼（１２）に向いた端部領域にレンズコリメータ（１４）が設けられる請求項１から１０の１つに記載のガスタービン。
【請求項１２】
光導波路（１３）がその端部で丸められている請求項１から１１の１つに記載のガスタービン。
【国際調査報告】
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