(57)【要約】【課題】タービンエンジンのブレードおよびベーンを手作業および／または目視で検査せずに、タービンエンジンのブレードおよびベーン内の完全性の低下を検出するための方法および装置が提供される。【解決手段】タービンエンジン部材１０の完全性の低下を検出する方法は、タービンエンジン部材１０のキャビティ１２内の酸素を検出し、酸素の検出を確認する信号を受け取り、酸素の検出によってタービンエンジン部材１０の完全性の低下を検出する、各ステップを含む。タービンエンジン部材１０内の完全性の低下の検出用の装置は、タービンエンジン部材１０内に配置された酸素検出センサ１６と、この酸素検出センサと通信しかつタービンエンジン部材１０に近接して配置されたセンサ信号収集装置１８と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン部材内の完全性の低下を検出する方法であって、
タービンエンジン部材の第一の流体を含むキャビティ内の第二の流体の存在を検出し、
第二の流体の検出を確認する信号を受け取り、
第二の流体の検出によってタービンエンジン部材の完全性の低下を検出する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第二の流体の検出は、
所定量の第二の流体の導入によってキャビティ内の第一の流体を排出し、
第二の流体検出センサを用いて前記第二の流体の量を検出する、
ことを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第一の流体は希ガスを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第二の流体は酸素であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記第二の流体検出センサは酸素検出センサであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記第二の流体検出センサは、キャビティ内に、キャビティに近接して、またはキャビティに晒されて配置されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記受け取ることは、第二の流体検出センサと通信しかつタービンエンジン部材に近接して配置されたセンサ信号収集装置から前記信号を受け取ることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
タービンエンジン部材の完全性の低下を検出する方法であって
タービンエンジン部材のキャビティ内の酸素を検出し、
酸素の検出を確認する信号を受け取り、
酸素の検出によってタービンエンジン部材の完全性の低下を検出する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記酸素の検出は、
所定量の酸素の導入によってキャビティ内の第一の希ガスを排出し、
酸素検出センサを用いて前記酸素の量を検出する、
ことを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素検出センサは、キャビティ内に、キャビティに近接して、またはキャビティに晒されて配置されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記キャビティは中空であり、前記希ガスはアルゴンであることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記受け取ることは、酸素検出センサと通信しかつタービンエンジン部材に近接して配置されたセンサ信号収集装置から前記信号を受け取ることを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１３】
タービンエンジン部材内の完全性の低下の検出用の装置であって、
タービンエンジン部材内に配置された酸素検出センサと、
この酸素検出センサと通信しかつタービンエンジン部材に近接して配置されたセンサ信号収集装置と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記タービンエンジン部材はブレードまたはベーンであることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ブレードまたはベーンは中空キャビティを含むことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記酸素検出センサは、タービンエンジン部材の中空キャビティ内に、中空キャビティに近接して、または中空キャビティに晒されて配置されるキャビティ内に、キャビティに近接して、またはキャビティに晒されて配置されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
前記酸素検出センサは、電源と、自己診断手段と、ワイヤレス信号伝達手段とを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１８】
前記センサ信号収集装置は、酸素検出センサから信号を受け取る手段と、信号を伝達する手段とを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１９】
前記酸素検出センサは、自己診断手段と、ワイヤレス信号伝達手段とを含むガルヴァーニセンサを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２０】
前記酸素検出センサは、自己診断手段と、ワイヤレス信号伝達手段とを含むジルコニウム系センサを含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完全性の低下（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）を検出するための方法および装置に関し、より詳細には、タービンエンジン部材内の完全性の低下を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、タービンエンジンのブレードおよびベーン内の完全性の低下を検出および／または測定するための既存の方法では、ブレードおよびベーンを手作業および／または目視で検査せずには、完全性の低下すなわち割れ（ｃｒａｃｋ）の程度または可能性のある形成が有効に評価されない。ブレード内の完全性の低下を検出する現在の方法の一つは、ヘリコプタおよびその各ブレードに限定されている。完全性の低下の検出に関するこのような方法およびそれに関連する装置は、全てヘリコプタのブレードに関係するものであるが、米国特許第３，９８５，３１８号、第４，０２６，６６０号、第４，１０６，３３２号、第４，３４５，２３７号、第４，５２４，６２０号、および第４，７２７，２５１号に記載されている。
【特許文献１】米国特許第３，９８５，３１８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０２６，６６０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１０６，３３２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，３４５，２３７号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５２４，６２０号明細書
【特許文献６】米国特許第４，７２７，２５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、タービンエンジンの当業者が認識しているように、ヘリコプタブレードは、通常の航空機ブレードに比較して非常に長くかつ細長いものであり、曲げ、屈曲、ねじれ、その他による激しい応力を受けやすく、この応力は、タービンエンジンブレードおよびベーンが経験する応力とは異なる。従って、上述した特許に含まれる情報は、教示されているものには有用であるが、しかしながら、このような情報は、タービンエンジンのブレードおよびベーンを手作業および／または目視で検査せずにタービンエンジンのブレードおよびベーンの完全性の低下の程度または可能性のある形成を検出しようと試みる際に経験される問題および障害には容易に適合できない。
【０００４】
従って、タービンエンジンのブレードおよびベーンを手作業および／または目視で検査せずに、タービンエンジンのブレードおよびベーン内の完全性の低下を検出するための方法および装置の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、タービンエンジン部材内の完全性の低下を検出する方法は概略、タービンエンジン部材の第一の流体を含むキャビティ内の第二の流体の存在を検出し、第二の流体の検出を確認する信号を受け取り、第二の流体の検出によってタービンエンジン部材の完全性の低下を検出する、ことを含む。
【０００６】
本発明によれば、タービンエンジン部材の完全性の低下を検出する方法は概略、タービンエンジン部材のキャビティ内の酸素を検出し、酸素の検出を確認する信号を受け取り、酸素の検出によってタービンエンジン部材の完全性の低下を検出する、ことを含む。
【０００７】
本発明によれば、タービンエンジン部材内の完全性の低下の検出用の装置は概略、タービンエンジン部材内に配置された酸素検出センサと、この酸素検出センサと通信しかつタービンエンジン部材に近接（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）して配置されたセンサ信号収集装置と、を含む。
【０００８】
本発明の一つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明中に述べられる。本発明の他の特徴、目的および利点は、説明および図面から、また特許請求の範囲から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
さまざまな図面中の同様の参照番号および符号は、同様の部材を示す。
【００１０】
ここで説明するタービンエンジン部材内の完全性の低下を検出するための一つまたは複数の方法および装置は概略、タービンエンジン部材内の第一の流体を含む中空キャビティ内に、中空キャビティに近接して、または中空キャビティに晒されて配置された、第二の流体検出センサ、例えば酸素センサと、センサ信号収集装置とを用いる。第二の流体検出センサとセンサ信号収集装置の組み合わせによって、最低でも、以下の機能すなわち、
（ａ）  製造後にタービンエンジン部材内にもともとシールされた流体とは相容れないいくらかの最低濃度で流体を検出すること、
（ｂ）  第二の流体検出センサがワイヤ接続またはスリップリングを必要としないような自己電力供給（ｓｅｌｆ−ｐｏｗｅｒ）特性、
（ｃ）  タービンエンジンが使用中であろうとなかろうと、第二の流体検出センサが作動していることを確認する自己診断特性、および
（ｄ）  第二の流体検出センサおよびセンサ信号収集装置両方のためのワイヤレス信号伝達特性、
が得られる。
【００１１】
ここで図１を参照すると、本発明の方法および装置を説明する目的でガスタービンエンジンおよびさまざまなガスタービンエンジン部材を収容する代表的なタービンエンジンコンパートメントが示される。完全性の低下を経験し得るブレード、ベーンまたは任意の他のタービンエンジン部材を含むことができるタービンエンジン部材が示される。本用途の目的では、完全性の低下は一般に、タービンエンジン部材の構造によって経験される任意の低下を意味しており、この低下は、タービンエンジン部材の中空キャビティ内への第二の流体の部分的または全体的な導入を可能とすることができ、また、たとえ第一の流体が真空を構成しても、中空キャビティからの第一の流体の排出を強行することができる。
【００１２】
ここで図２〜図５を概略参照すると、タービンエンジンブレード１０は、一つまたは複数の中空キャビティ１２、例えば、複数の中空キャビティあるいは一つまたは複数の内部一体形状および同様のものにより分割された単一の中空キャビティを含むことができ、この中空キャビティ１２は、一つまたは複数の第一のチャネル１４を有しており、このチャネル１４は、キャビティ１２内にシールされた第一の流体を一つまたは複数の第二の流体検出センサ１６に晒す。ブレード１０が完全性の低下を経験すると、第一の流体が排出され、第二の流体は、第一の流体の欠如により生成されたキャビティ１２内の空隙を満たす。そのとき、第二の流体検出センサ１６がキャビティ１２内の第二の流体の存在を検出する。一旦第二の流体検出センサ１６により検出されるのに十分な量の第二の流体がキャビティ１２へ入ると、第二の流体の存在が検出され得る。第二の流体検出センサ１６は、キャビティ１２内に、キャビティ１２に近接して、またはキャビティ１２に晒されて配置されることができ、また、一つまたは複数の流体がそれらの内部に含まれあるいは導入される。第二の流体検出センサ１６は次いで、信号をセンサ信号収集装置１８に伝達し、センサ信号収集装置１８は、この信号を処理して、データを別の装置に、またはそのようなデータを受け取ることができる関係のある当事者（ｐａｒｔｙ）に伝達する。
【００１３】
第二の流体検出センサ１６は、電源（図示せず）と、自己診断手段（図示せず）と、ワイヤレス信号伝達手段（図示せす）とを含むことができる。電源は、ガルヴァーニ（ｇａｌｖａｎｉｃ）電源、例えば補聴器に通常使用されるガルヴァーニ電池を構成することができる。自己診断手段は、そのときセンサ１６が、またはタービンエンジンでさえもが、使用中であろうとなかろうと、第二の流体がこれまで検出されたときを、例えば時系列に登録することができる自己診断電子装置を含むことができる。ワイヤレス信号伝達手段は、センサ１６により収集されたデータを含む信号を別の装置に、またはそのようなデータを受け取ることができる関係のある当事者に送ることができる任意のワイヤレス技術を含むことができる。代替として、センサ１６は、ガルヴァーニセンサまたはジルコニウム系センサを含むことができ、各センサはさらに、自己診断手段と、ワイヤレス信号伝達手段とを含む。当業者に知られるように、ガルヴァーニセンサは、十分な量の酸素の存在により引き起こ（ｉｇｎｉｔｅ）された化学反応から導き出される化学エネルギーから変換される電気エネルギーを生成する。生成された電気エネルギーは、ガルヴァーニセンサを自己電力供給し、信号を生成し、かつデータを伝達するのに十分である。また、当業者に知られるように、ジルコニウムセンサは一般に、約２ワットの電力を生成することができる連続電源を必要とする。連続電源は、タービンエンジンハウジング内の固定構造物上に取り付けられた送信機からのトリガーされた電気誘導、捕獲（ｈａｒｖｅｓｔ）されたマイクロ波エネルギー、または捕獲されたレーザ光を含むことができる。
【００１４】
センサ信号収集装置１８は、第二の流体検出センサ１６から信号を受け取る手段と、タービンエンジン部材が完全性の低下を経験しつつあることを関係のある当事者に通知する信号を伝達する手段とを含むことができる。第二の流体検出センサ１６から信号を受け取る手段は、信号処理装置（図示せず）に結合された受信機（図示せず）を含むことができ、この信号処理装置は、必要に応じて、第二の流体検出センサ１６からのデータを通信するための所望のフォーマットへと信号を処理する。装置１８の信号を伝達する手段は、データを別の装置に、またはそのようなデータを受け取ることができる関係のある当事者に送ることができる任意の送信技術を含むことができる。好ましくは、センサ信号収集装置１８は、タービンエンジンハウジング内またはタービンエンジン自体の中の固定物体、部品および同様のものに取り付けられる。
【００１５】
第一の流体は、第二の流体を含まない任意の流体を含むことができ、また第二の流体は、第一の流体以外の流体である。説明の目的のために、しかも限定の意味には取られないために、第二の流体は、任意の流体形態の酸素、例えば空気とすることができ、第一の流体は、全く酸素を含まない任意の流体とすることができる。また第一の流体は、アルゴンなどといった希ガスを含むことができる。第二の流体が酸素であるとき、第二の流体検出センサ１６は好ましくは、酸素検出センサである。しかしながら、第二の流体検出センサ１６は、第一の流体の組成と意図された用途の要求とを条件として任意の流体を検出するように構成できる。一旦第二の流体検出センサ１６が、キャビティ１２内の第二の流体の存在を検出すると、センサ１６は、ブレード１０に近接してかつセンサ１６と通信するように配置されたセンサ信号収集装置１８に信号を伝達する。
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態の単なる例示と見なされるとともに部品の形状、大きさ、構成、および作動の詳細の変更が可能であるここに説明しかつ示した例示に本発明が、限定されるものでないことは、理解する必要がある。本発明は、むしろ、請求項によって規定される本発明の趣旨および範囲内にあるそのような全ての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】酸素検出センサに関するセンサ信号収集装置の可能性のある配置を示す、タービンエンジンコンパートメントの断面図である。
【図２】ブレード内の一連の中空キャビティに晒された酸素検出センサが取り付けられたタービンエンジンブレード先端の断面図である。
【図３】ブレード内の一連の中空キャビティに晒されたいくつかの酸素検出センサが根本セクションにおいて取り付けられたタービンエンジンブレードの断面図である。
【図４】タービンエンジンブレードの内部リブにより形成された各キャビティ内に酸素検出センサが配置されている代替の実施態様を示す、図３のＡ−Ａセクションの図である。
【図５】タービンエンジンブレードの根本セクションにおけるキャビティ内に形成されたチャネル内に酸素検出センサが配置されている、図３のさらなる代替の実施態様を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０…タービンエンジンブレード
１２…中空キャビティ
１４…第一のチャネル
１６…第二の流体検出センサ
１８…センサ信号収集装置
【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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