(57)【要約】【課題】  本発明は、選択されたバインダを用いて燃焼システムを監視するための方法、物品及びシステムに関する。【解決手段】  基体（１６）上に監視用デポジットを形成する方法は、基体（１６）が曝されて運転時の高温を受ける、該基体（１６）の臨界劣化温度より低い温度範囲を判定し、判定された温度範囲内でインジケータを放出することによって温度を監視するようなバインダ（１４）を選択し、インジケータとバインダ（１４）とを組合せ、組合せインジケータ及びバインダ（１４）を基体（１６）に施して、監視用デポジットを形成する。物品は、基体（１６）と、該基体（１６）に施された組合せインジケータ及びバインダ（１４）とを含み、該バインダ（１４）は、基体（１６）が高温運転に曝されると判定された、基体（１６）の臨界劣化温度より低い温度範囲内でインジケータを放出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンシステムを監視する方法であって、
該システム内の基体（１６）を高温運転に曝すことが可能であると判定された、最大でも臨界タービン基体劣化温度より低い温度範囲内でインジケータを放出することによって温度を監視するようなバインダ（１４）を選択する段階と、
前記インジケータと前記バインダ（１４）とを組合せる段階と、
前記組合せインジケータ及びバインダ（１４）を前記基体（１６）に施して、監視用デポジットを形成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記システムの運転温度が前記バインダ（１４）の融点に達したとき、該バインダ（１４）が、前記インジケータを排気ガス流中に解放することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階と、前記インジケータについて前記微粒子含有分を分析する段階とを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階と、前記インジケータについて前記微粒子含有分を分析して前記ガスタービン部品に対する損耗又は損傷を判定する段階とを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階と、前記微粒子含有分中の微粒子を濃縮する段階と、前記微粒子含有分を分析する段階とを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記タービン基体部品上を通過した排気ガス流から前記インジケータを収集して微粒子含有分を得る段階と、前記微粒子含有分中の微粒子を濃縮する段階と、前記インジケータについて前記微粒子含有分を分析して前記ガスタービン部品に対する損耗又は損傷を判定する段階とを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基体（１６）が、燃焼器、移行部品及び翼形部から選択されたガスタービン部品であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基体（１６）が、断熱皮膜（ＴＢＣ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記バインダ（１４）として共晶組成物を選択する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
複数の部品基体に対して、複数の組合せインジケータ及びバインダ（１４）を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の部品基体に施すための複数のバインダ（１４）を選択する段階を含み、各バインダ（１４）が、その上に該バインダ（１４）が施された前記それぞれの部品基体を高温運転に曝すことが可能であると判定された、最大でも該それぞれの部品基体についての臨界基体劣化温度より低い温度範囲に従って選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法
【請求項１４】
複数の部品基体に施すための複数のインジケータを選択する段階を更に含み、各インジケータが、互いのインジケータと異なるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記バインダ（１４）として共晶組成物を選択する段階を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記基体（１６）の表面（１８）内にウェルのパターンを形成する段階と、前記ウェル内に前記インジケータを配置する段階と、前記ウェルを前記バインダ（１４）で密封して監視用デポジットを形成する段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基体（１６）上の第１の選択部位に前記組合せインジケータ及びバインダ（１４）を施して該第１の選択部位における監視用デポジットを形成し、第２の選択部位に異なるバインダ（１４）及び異なるインジケータを施して該基体（１６）上に別個の監視用デポジットを形成して、該第１の部位及び第２の部位の両方を同時に監視するのを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ガスタービンエンジンを監視するためのシステムであって、
基体（１６）と、
前記基体（１６）上に施された組合せインジケータ及びバインダ（１４）と、
を含み、
前記バインダ（１４）が、前記基体（１６）を高温運転に曝すことが可能であると判定された、最大でも臨界基体劣化温度より低い温度範囲内で前記インジケータを放出する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記インジケータが前記バインダ（１４）から解放されたときに、該インジケータを感知するセンサを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記タービン基体（１６）と流体連通状態にある排気ガス収集器を更に含み、前記収集器が、前記基体（１６）上を通過した排気ガスの１部分をサンプリングすることを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記タービン基体（１６）上を通過した排気ガスの１部分をサンプリングする、該基体（１６）と流体連通状態にある排気ガス収集器と、前記排気ガスから微粒子を分離する、前記ガス排気収集器に接続された排気微粒子分離器（３０）とを更に含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記タービン基体（１６）上を通過した排気ガスの１部分をサンプリングする、該基体（１６）と流体連通状態にある排気ガス収集器と、前記排気ガスから微粒子を分離する、前記ガス排気収集器に接続された排気微粒子分離器（３０）と、前記インジケータを検出することができる、前記分離器（３０）に接続された分析装置とを更に含むことを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択されたバインダを用いて燃焼システムを監視するための方法、物品及びシステムに関する。より具体的には、本発明は、選択されたバインダ中のインジケータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、直列に流れ連通した状態で、環状の外側ケーシング内で長手方向中心軸線の周りに配置された、１つ又はそれ以上の圧縮機と、その後に順番に続く、燃焼器と、高圧及び低圧タービンとを含む。運転時、圧縮機は、タービンによって駆動されて空気を加圧し、加圧された空気は燃焼器内で燃料と混合され点火されて、高温の燃焼ガスを発生する。この燃焼ガスは、高圧及び低圧タービンを通って下流へ流れ、該高圧及び低圧タービンは、エネルギを抽出して圧縮機を駆動し、軸動力又は推力の何れかとして出力を発生する。
【０００３】
ガスタービンエンジン内での運転環境は、熱的にも化学的にも過酷であり、一部のエンジン構成部品にとって有害である。構成部品が、燃焼器、高圧タービン又はオーグメンタのようなエンジンの一部の区域内に配置される場合、それら構成部品は実用運転時の長期暴露に耐えることができない。一般に、これら構成部品の表面は、断熱皮膜システムのような、保護システムで被覆される。断熱皮膜システムは、耐環境性のボンドコートと該ボンドコートを覆うトップコートとして施されたセラミック材料の断熱皮膜（ＴＢＣ）とを含む。ボンドコートは一般的に、ＭＣｒＡｌＹのような耐酸化合金で形成され、ここで、Ｍは、鉄、コバルト及び／又はニッケル、或いは、拡散アルミナイド又はプラチナアルミナイドである。高温の下では、これらボンドコートは、下にある構成部品に対してセラミック層を化学的に結合する酸化物層又はスケールを形成する。
【０００４】
ガスタービンの最大出力は、燃焼区域を通って流れるガスを、可能な限り高温に加熱することで達成される。しかしながら、加熱されたガスはまた、該ガスがタービンを通って流れるときに、様々なタービン構成部品を加熱する。これらの構成部品は、タービンの運転及び効率に対して直接の影響を有する重要な構成部品である場合がある。時間の経過と共に、過度に高温の空気の連続した流れは、構成部品の保護ＴＢＣ層を損耗させる。
【０００５】
更に、不必要に高いタービンエンジン燃焼温度は、燃料効率を悪化させ、エミッション汚染を増大させる可能性がある。例えば、１００万分の９（ｐｐｍ）の窒素酸化物（ＮＯX）微粒子を排出するように設計されたガスタービンにおいては、２７３０°Ｆ（１４９９℃）から２７４０°Ｆ（１５０４℃）への温度上昇は、タービン効率を約２％ほど減少させ、またＮＯXエミッションを約２ｐｐｍほど増大させる。年間ベースでは、これは数百万ドルの収益損失に相当し、また数トンのＮＯXエミッションの増大に相当することになる。
【０００６】
腐食性環境における高温運転及びその他の運転による影響に起因する損耗をオンラインで監視及び検出するための、所謂「スマートマテリアル（スマート材料）」が提案されてきた。スマートマテリアルは、環境の変化を感知し、次いで、帰還システムを使用して、有用な応答を作り出す。特許文献１及び特許文献２は、スマートマテリアルの例を開示している。特許文献１は、保護金属又はセラミック皮膜を有する基体を教示している。基体は、高度の表面侵食に曝され、結局は保護皮膜が損耗される。保護皮膜は、粉体状金属又は粉体状金属酸化物の混合物を使用してプラズマ溶射又はフレーム溶射を行うことにより、周期的に再生されるか又は置換えられることができる。特許文献１は、ＵＶ感応性蛍光体を含むスマート皮膜を提案している。このＵＶ感応性物質を含有している皮膜は、それが損耗するにつれてＵＶ感応性物質を放出する。ＵＶ感応性物質の放出を監視することで、どの時点で粉体状金属又は粉体状金属酸化物を使用して金属基体の付加的なプラズマ溶射又はフレーム溶射を行わなければならないかを示すことができる。特許文献２は、ＵＶ感応性インジケータ物質でできた蛍光体成分の粒径は、溶融エネルギ式（Ｅｎｅｒｇｙ  ｏｆ  Ｍｅｌｔｉｎｇ  ｆｏｒｍｕｌａ）に従った大きさにされなければならないことを教示している。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２の材料は、部品寿命を推定するためのシステムにおいて使用することができる。一般に、寿命監視は、ＵＶ感応性物質を検出し、或る期間にわたり検出された物質の量を、時間にわたる物質と皮膜損耗との関係を含むデータベースに対して相関させる形態をとる。しかしながら、時間にわたって検出された物質と損耗との相関関係のデータは、新規システムに対して、又は、更に言えば殆どの古いシステムに対しては入手できない。更に、多くの場合、既知のインジケータは、均一でない状態で構成部品に施される。この場合、検出されたインジケータは、損耗又はその他の運転による影響を正確には反映していない。
【０００８】
一部の皮膜寿命の監視方法は、全部品についての応力及び温度プロフィールの平均的影響に基づいている。これらの方法は、それらが特定部品又は部品の一部分の露出環境を考慮していないので、個々の部品に焦点を当てることができない。特定部品又は部品の一部分は、異物、部位から部位で変化する運転条件、及び突発的なタービン過燃焼により引き起こされる損耗又は損傷をそれぞれ固有に受ける。そのような環境は、皮膜及び部品寿命にそれぞれ固有に影響を与えることになる。
【特許文献１】米国特許第４，３２７，１５５号
【特許文献２】米国特許第４，３２７，１２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、システム温度全体では表されない局部的な加熱に曝される可能性がある特定部品を監視することが望ましい。皮膜からのＵＶ感応性物質の放出を感知し監視して、損耗を判定しかつ保守計画を決定するための正確な情報及び特定部位の情報を得ると共に、有害エミッションを減少させる、方法、物品及びシステムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、皮膜からのインジケータの放出を感知し監視して、損耗を判定しかつ保守計画を決定するための正確な特定部位の情報を得ると共に、有害エミッションを減少させる、方法、物品及びシステムを提供する。本発明は、基体上に監視用デポジットを形成する方法を提供し、該方法は、基体が曝されて運転時の高温を受ける、最大でも臨界基体劣化温度より低い温度範囲を判定する段階と、判定された温度範囲内でインジケータを放出することによって温度を監視するようなバインダを選択する段階と、インジケータとバインダとを組合せる段階と、組合せインジケータ及びバインダを基体に施して、監視用デポジットを形成する段階とを含む。
【００１１】
更に、本発明は、物品に関し、該物品は、基体と、該基体に施された組合せインジケータ及びバインダとを含み、該バインダは、基体が高温運転に曝されると判定された、最大でも臨界基体劣化温度より低い温度範囲内でインジケータを放出する。
【００１２】
別の実施形態において、本発明は、ガスタービンシステムを監視する方法に関し、該方法は、システム内の基体を高温運転に曝すことが可能であると判定された、最大でも臨界タービン基体劣化温度より低い温度範囲内でインジケータを放出することによって温度を監視するようなバインダを選択する段階と、インジケータとバインダとを組合せる段階と、組合せインジケータ及びバインダを基体に施して、監視用デポジットを形成する段階とを含む。
【００１３】
更に別の実施形態において、本発明は、ガスタービンエンジンを監視するためのシステムであり、該システムは、基体と、該基体上に施された組合せインジケータ及びバインダとを含み、該バインダは、基体を高温運転に曝すことが可能であると判定された、最大でも臨界基体劣化温度より低い温度範囲内で前記インジケータを放出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
「発光」という用語は、単に放出体の温度によるのみならず、通常温度の下での化学反応、電子衝撃、電磁放射又は電界のような原因から生じる光の放出を意味する。「蛍光体」は、吸収した一次エネルギの一部を放出される発光放射に変換する物質である。本出願においては、「インジケータ」という用語は、蛍光発光を生じる蛍光体化合物、及びバインダからの解放後にガス流中で検出されることができる非発光性物質を含む。
【００１５】
本発明は、効率的なタービンエンジン運転を保証する上では十分に高いが、エンジン部品を劣化させることになる過度の高温を回避した臨界温度範囲内でインジケータの解放を可能にする、部品に対する特定のバインダ及びインジケータ組合せ物の監視用デポジットを提供する。このバインダ／インジケータ・デポジットは、臨界温度範囲内で融解して検出用のインジケータを解放するバインダを含む。
【００１６】
本発明の実施形態は、「オンライン」評価方法に関し、その方法においては、ガスタービン部品は、特定インジケータを包含している選択された特製バインダを含む監視用デポジットにより標識付けされる。バインダは、部品の臨界温度に従って選択され、該部品上にバインダ／インジケータ構成物が施される。インジケータは、該インジケータが施された部品を下流の検出器に対する要因源として、明確にかつ個別に識別するように選択される。臨界温度の下では、バインダは融解して固有のバインダを解放する。下流で検出されたとき、インジケータは、要因源部品及びその劣化程度を明らかにする。この情報により、皮膜を備える部品の状態の改善された「オンライン」知識を得て、機械の運転可能時間を改善するための交換及び修理方針を決定する。「オンライン」というのは、タービンの運転を中断することなく評価が決定されることを意味する。本発明の好ましい実施形態は、ガスタービン区域の部品の損耗及び損傷の程度のオンラインインジケータとして働くスマートバインダ／インジケータ構成物（組合せた物）を含む。
【００１７】
本発明の特徴は、限定するのではなく一例として本発明の好ましい実施形態を説明する、図面及び以下の詳細記載から明らかになるであろう。
【００１８】
図における図１から図４は、基体上に施されたインジケータ及びバインダの組合せの監視用デポジットを示す概略図であり、図５は、組合せの監視用デポジットから解放されているインジケータを示す概略図である。これらの図において、バインダ／インジケータ構成物１０は、バインダ１４中に組合されて基体１６上に施されたインジケータ１２を含む。
【００１９】
本発明のバインダ／インジケータ構成物は、様々な方法で形成でき、また基体に施すことができる。図１は、バインダ１４で事前に被覆され、その後基体１６の上側表面１８に施されたインジケータ１２微粒子の形態をした構成物１０を示す。図２は、先ずインジケータ１２微粒子を基体１６の上側表面１８に施し、次ぎにインジケータ１２微粒子を包み込むようにバインダ１４を施すことによって形成された構成物１０を示す。図３においては、先ず基体１６にウェル２０が形成される。インジケータ１２微粒子が、ウェル２０内に堆積され、続いて該ウェルはバインダ１４によって蓋をされる。
【００２０】
インジケータ１２は、化合物又は元素の何れかとすることができる。図示するように、インジケータ１２は、バインダ１４中へドープされるか又は基体１６に対して施され、バインダ１４によって覆われる。インジケータは、臨界運転温度に達してバインダ１４が融解し始めたときにおける該バインダ１４からの解放時に検出される。インジケータは、特定部品が臨界温度に達したことを示すために識別される。好ましい実施形態においては、以下に詳細に説明するように、異なるバインダ／インジケータ構成物が、ガスタービンの異なる部品セットに施される。解放されたインジケータは、排気流中にあり、特定タービン部品に対する損耗又は損傷の存在を示す。
【００２１】
インジケータは、生じている高いタービン運転温度の下で安定しておりかつ拡散に関して比較的不活性であるように選択され、また皮膜に対してかつタービン性能に対して悪影響を与えないように選択される。インジケータは、高温に曝されたときの蛍光性を長期間にわたって保持するように選択される。インジケータは、バインダ材料と反応することはないし、或いはバインダ材料中で分解することもない。インジケータは、蛍光性微粒子サンプリング技術によって容易に検出される。インジケータは、低い濃度において高い信頼性で検出可能であることが好ましい。適当な蛍光性インジケータは、市販されている。例えば、種々の無機蛍光性インジケータが、ロードアイランド州０２９０３、プロビデンス市サウスメインストリート３２１にあるSpectra Systems Corp.から、カタログ番号ＳＦＰ−００１０（白色）、番号ＳＦＰ−００１３（緑色）及びＳＦＰ−００１８（赤色）で入手できる。
【００２２】
種々のバインダが、本発明において適当である。バインダは、基体材料と化学的に反応してはならないし、或いは基体材料を腐食してはならない。バインダは、運転時に物理的に劣化してはならない。バインダは、関心のある特性温度で融解しなければならないし、また、その過程においてタービン排気中に蛍光性微粒子を解放しなければならない。バインダは、無害かつ無毒でなければならない。バインダは、極端に高価であってはならない。バインダは、蛍光性微粒子と反応してはならないし、蛍光性微粒子を分解してはならないし、或いは蛍光性微粒子を劣化させてはならない。
【００２３】
表１は、バインダ及びそれらに関連する融点を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
本発明の別の実施形態において、共晶バインダ混合物をバインダとして使用できる。例えば、４０モル％ＫＣＬを有する共晶ＬｉＣｌは、３５０℃で融解する。ＬｉＣｌ／ＮａＣｌ混合物は、２つの成分の比率に応じて、５５２℃から８１９℃の間で融解する。共晶バインダは、各々が異なった温度作用に対して敏感である多数の部品区域へ施すために、組合せを特製にすることを可能にする。共晶バインダの更なる利点は、化学的反応性、物理的侵食、腐食などに関連する変数が、おおよそ等価であると同時に、様々なタービンエンジン部品に関連して用いる上で融点特性を変更することができることである。
【００２６】
図１から図４が示すように、バインダ／インジケータ構成物１０は、多くの異なる方法で施すことができる。一部のケースでは、バインダ及びインジケータは、互いに混合され、次いで溶融され、翼形部上の様々な部位にスポットとして施されることができる。別の実施形態においては、小さなウェルを翼形部の表面中に穿孔し、ウェルを蛍光性微粒子のようなインジケータで充填し、溶融したバインダを施して、翼形部表面におけるウェルを密封することができる。これらの技術の組合せを使用することができる。
【００２７】
適当なインジケータ物質には、＋３価のユーロピウムがドープされた酸化イットリウム、Ｃｅ1XYＬａXＴｂYＭｇＡｌ11Ｏ19（ここで０＜Ｘ＜０．２及び０．２＜Ｙ＜０．４である）、＋３価のテルビウムがドープされたセリウムマグネシウムアルミン酸塩、又は＋３価のユーロピウムがドープされた酸化イットリウム、特にＣｅ0.7Ｔｂ0.3ＭｇＡｌ11Ｏ19（ＣＡＴ）等が含まれる。インジケータとして使用できる付加的な蛍光体には、Ｍｎ又はＡｓがドープされたＺｎ2ＳｉＯ4、ＴｂがドープされたＬａ2Ｏ2Ｓ、ＥｕがドープされたＹ2Ｏ2Ｓ、ＣａＷＯ4、ＴｂがドープされたＧｄ2Ｏ2Ｓ、Ｃｅ及びＴｂがドープされたＬａＰＯ4、及びＥｕがドープされたＬａＰＯ4が含まれる。発光性インジケータに加えて、インジケータは、放射性アイソトープ或いはＣｒ又はＣｏのようなある種の金属インジケータから選択することができる。
【００２８】
一部の例示的なバインダ／インジケータの組合せには、表１のバインダ及び無機蛍光性インジケータが含まれる。好ましいバインダには、ロードアイランド州０２９０３、プロビデンス市サウスメインストリート３２１にあるSpectra Systems Corp.から入手できるＳＦＰ−００１０（白色）、ＳＦＰ−００１３（緑色）及びＳＦＰ−００１８（赤色）のような無機金属インジケータと組合された、Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ3、Ｋ2ＳｉＯ3及びＫ2Ｃａ（ＳＯ4）2が含まれる。ＳＦＰ−０００８（赤色）のようなユーロピウムキレート・インジケータは、好ましいインジケータである。インジケータは、バインダが融解してインジケータを解放する臨界温度に達するまで構成物の一体性が維持される限り、あらゆる比率でバインダ／インジケータの組合せ中に存在することができる。おおまかに言って、インジケータは、１％から９９％、望ましくは２５％から９５％、好ましくは８０％から９０％の範囲の重量パーセントの構成物として存在することができる。
【００２９】
インジケータ及びバインダを組合せた物は、有害な運転環境において温度監視を必要とする如何なる基体に対しても施すことができる。基体は、損耗又は損傷しやすいガスタービン部品であることが好ましい。タービン部品には、燃焼器、移行部品及び高圧タービン翼形部が含まれる。基体は同様に、第１段高圧タービンブレードのような、別のタービンエンジン部品とすることができる。本発明の好ましい実施形態の皮膜は、これら部品の全表面に対して、又はそれに代えて、これら部品の一部分に対して施すことができる。インジケータは、損耗及び損傷、侵食、酸化、並びに腐食に曝されるタービン部品に存在する皮膜の層又は境界面内にドープされるのが好ましい。好ましい基体は、ガスタービン部品を断熱するための皮膜である。１つのそのような皮膜は、断熱皮膜（ＴＢＣ）と呼ばれるセラミック断熱層である。熱拡散可能なインジケータは、有害な温度環境に対して曝される如何なる基体に対しても施すことができる。鋼のような金属基体、例えば弁座、タービンバケット、タービンブレード、ベーン、燃焼器ライナ、移行部品、ノズル、反応容器、圧力容器、ボイラ、及び様々なその他の表面は、不同侵食又は腐食について本発明に従って監視できる基体の中に入る。適当なセラミック基体には、不同損耗或いは不同侵食又は腐食に曝されるアルミナシャフトが含まれる。
【００３０】
本発明の実施形態は、ガスタービンエンジンを監視するためのシステムに関する。この実施形態は、ガスタービンエンジンの皮膜及び基体の状態をオンラインで評価することを可能にする。図６は、タービンエンジンの排気流からインジケータを収集するためのタービンエンジンの収集装置２０の斜視図であり、図７は、図６の装置２０の概略断面図である。これらの図は、全体を符号２６で示した排気ガス流中に直接面する多重開口端２４を有する単一チューブ２２を表している。チューブ２２は、排気ガス流２６の小さい割合のサンプルを収集し、その排気サンプルをダクト２８を介して遠心分離器のような分離器３０に送る。分離器３０は、サンプリングされた排気流２６を冷却させながら微粒子状物質を濃縮する。分離器３０の濃縮されたアウトプットは、円錐形状の表面３４（図７に示す）を備える水−ガス分離器３２に導かれる。洗浄水入口３８から入る水流３６は、表面３４上を流れて濃縮された微粒子を捕捉する。その後水流３６は、図７の下側部分に示されている水出口４０に流下する。熱電対４２は、排気ガス流２６の温度を計測する。円錐形状表面３４の全周の周りに水流３６を分配するために、マニホールド４４を設けることができる。排気流２６は、主排気リターン通路４６又は二次排気リターン通路４８を通って分離器３０から出る。水流は、微粒子フィルタ５０によって濾過されて、微粒子インジケータ含有分が回収され、水流３６は入口３８に循環される。
【００３１】
再び図７を参照すると、分離器３２によって排気流から分離された微粒子は、排気ガスによって間口６２へ運ばれ、該間口は、周期的な取出し及び分析のために、間口フィルタ６４で内張されかつ分離器３２に接続されている。例えば、バルブ６６を閉じてバルブ６８を開くと、インジケータ含有微粒子は、間口フィルタ６４上の堆積物として間口６２内に堆積される。
【００３２】
収集装置２０は、図８においてアイコン２０で表されている。全体的には図６及び図７を参照し、より詳細にはここで図８を参照して説明すると、チューブ２２は、タービン５２の排気ガス流２６中に直接面している。チューブ２２は、分離器３０と流体連通している。排気微粒子を含有する洗浄水は、出口４０において分離器３２を出て、微粒子フィルタ５０へ進む。ポンプ５４は、洗浄水を分離器入口３８へ絶えず強制環流させる。フィルタ５０は取り外され、濾過された微粒子は分析器５６による元素分析にかけられ、インジケータアレー５８の存在が評価される。アレー５８の個々のインジケータが、測定される。特定のタービン部品に関連したインジケータの存在を示す肯定的兆候があると、その部品についての損耗表示信号６０が生成される。微粒子インジケータ含有分の分析５６は、プラズマフレーム分光分析法及び質量分光分析法を含む多くの方法によって行うことできる。
【００３３】
以下の実施例は、例示的なものであり、特許請求の範囲の技術的範囲に関する限定するものではない。
【００３４】
実施例
グリッドを形成するように規則正しい１ｃｍの間隔を置いて配置された、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの円筒形穴のパターンが、レーザを使用して翼形部表面上のＭＣｒＡｌＹ皮膜中に穴あけされる。ＳＦＰ−００１０、つまり白色蛍光性微粒子物質のスラリーが、蒸留水中に準備される。このスラリーは、シリンジを使用して穴の中に導入される。水は、穏やかに加熱することによって蒸発させられる。Ｎａ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ3（１００ｇ、融点１０００℃）バインダが、シリンジ内に挿入され、高温グルーガンによって溶融される。溶融されたバインダは、小さな溶滴微粒子として穴の中に導入される。過剰のバインダ材料は、ウェルが翼形部表面と同一面になるように、目の細かいエモリペーパで摩滅させることによって取り除かれる。
【００３５】
その後、翼形部は実用に再び供される。翼形部の表面温度がバインダの融点（１８３２°Ｆ）に達すると、バインダは融解し、蛍光性微粒子物質を排気流中へ解放する。物質は、図６及び図７に示した装置によって捕捉される。物質は、プラズマフレーム分光分析によって検出されかつ識別されて、パターンの部位が少なくとも１０００℃の局部的温度に曝されていることを示す。
【００３６】
なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】基体上に施されたインジケータ及びバインダの組合せの監視用デポジットを示す概略図。
【図２】基体上に施されたインジケータ及びバインダの組合せの監視用デポジットを示す概略図。
【図３】基体上に施されたインジケータ及びバインダの組合せの監視用デポジットを示す概略図。
【図４】基体上に施されたインジケータ及びバインダの組合せの監視用デポジットを示す概略図。
【図５】組合せの監視用デポジットのバインダから解放されているインジケータを示す概略図。
【図６】排気流から微粒子を収集するための、本発明の実施形態の概略斜視図
【図７】排気流から微粒子を収集するための、本発明の実施形態の概略断面図。
【図８】インジケータを収集及び検出するためのシステムの概略ブロック図。
【符号の説明】
【００３８】
１０  バインダ／インジケータ構成物
１２  インジケータ
１４  バインダ
１６  基体
１８  基体表面
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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