(57)【要約】【課題】タービンエンジン構成要素を検査するための光学装置およびサイトチューブを提供すること。【解決手段】タービン内部構成要素の内部に配置されている遠位端および外部に配置されている近位端を介してガスタービンエンジンの内部と光学的に連通するように構成されており、第１の縦壁によって画定されている光学サイトチューブと、縦壁に隣接する、光学サイトチューブの遠位端にある少なくとも１つのレンズと、少なくとも遠位端に隣接する位置において光学サイトチューブを冷却するためにタービンの外部の位置から冷媒を流すための、縦壁内の少なくとも１つの長手方向冷却溝とを有する、ガスタービンエンジンの外部ケーシング内の開口を通じた挿入、および上昇した温度におけるタービン内部構成要素の検査のための装置。【選択図】図１
2017142244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１０）の外部ケーシング内の開口を通じた挿入、および上昇した温度におけるタービン内部構成要素の検査のための装置（３００、４００、５００）であって、
前記タービン内部構成要素の内部（１１５）に配置されている遠位端（３０３、４０３、５０３）および外部（１１３）に配置されている近位端（３０５、４０５、５０５）を介して、ガスタービンエンジン（１０）の内部（１１５）と光学的に連通するように構成されており、第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）によって画定される光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）と、
前記縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）に隣接する、前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）と、
少なくとも前記遠位端（３０３、４０３、５０３）に隣接する位置において前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）を冷却するために、前記タービン（１０）の外部の位置から冷媒（３０４、４０４、５０４）を流すための、前記縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）と
を備える、装置（３００、４００、５００）。
【請求項２】
前記レンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、前記冷媒（３０４、４０４、５０４）を前記少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から前記レンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、前記レンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する、前記縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項３】
複数の長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）内の複数の溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項５】
前記第１の縦壁（４１８Ａ、５１８Ａ）と同心の第２の縦壁（４１８Ｂ、５１８Ｂ）をさらに備える、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）は、前記第１の縦壁（４１８Ａ、５１８Ａ）および前記第２の縦壁（４１８Ｂ、５１８Ｂ）内に組み込まれている複数の長手方向冷却溝（５１６Ａ、５１６Ｂ）である、請求項５記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項７】
前記装置（３００、４００、５００）は、前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、前記冷媒（３０４、４０４、５０４）を、前記少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する前記第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備え、前記縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の前記複数の孔（４２０、５２０）と、前記複数の長手方向溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）との間には１対１の関係がある、請求項６記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項８】
冷媒（３０４、４０４、５０４）を、前記少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、前記光学チューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に実質的に垂直に方向付けるための、前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の前記遠位端（３０３、４０３、５０３）にある前記少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する前記第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項９】
前記冷媒（３０４、４０４、５０４）を供給するために前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）に取り外し可能に固定される入口ノズル（３０６、４０６、５０６）をさらに含む、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【請求項１０】
前記光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の範囲にわたって離間された構成で配置されている複数のレンズ（３０８、４０８、５０８）をさらに含む、請求項１記載の装置（３００、４００、５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジン構成要素を検査するための光学装置およびサイトチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン、特にガスまたは燃焼タービンエンジンは、エンジンを通じて複数のタービンブレードへと通過する燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出す回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、陸上および海上での移動ならびに発電に使用されているが、最も一般的には、ヘリコプタを含む航空機のような航空用途に使用される。航空機において、ガスタービンエンジンは、航空機の推進に使用される。地上用途において、タービンエンジンは、発電に使用されることが多い。
【０００３】
航空機のためのガスタービンエンジンは、エンジン効率を最大化するために高温で動作するように設計されている。高圧タービン内の温度は約１０００℃〜２０００℃であり、圧縮機からの流体は約５００℃〜７６０℃である。ガスおよび蒸気タービンの内部構成要素、たとえば、蒸気タービンブレードは通常、タービン停止中に、タービン外殻内の開口を通じてボアスコープを挿入し、所望の検査視野を獲得するためにボアスコープのビデオヘッドを関節運動させることによって、視覚的に検査される。一般的に、現行のボアスコープ検査機器は約５０℃の温度限界を有するため、停止後および検査前には待機期間が必要である。この温度限界の結果として、タービンがその通常動作温度から冷却するまで、ガスおよび蒸気タービンの検査は実施することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９０１５００２号公報
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、本発明は、ガスタービンエンジンの外部ケーシング内の開口を通じた挿入、および上昇した温度におけるタービン内部構成要素の検査のための装置に関する。装置は、タービン内部構成要素の内部に配置されている遠位端および外部に配置されている近位端を介してガスタービンエンジンの内部と光学的に連通するように構成されており、第１の縦壁によって画定されている光学サイトチューブと、縦壁に隣接する、光学サイトチューブの遠位端にある少なくとも１つのレンズと、少なくとも遠位端に隣接する位置において光学サイトチューブを冷却するためにタービンの外部の位置から冷媒を流すための、縦壁内の少なくとも１つの長手方向冷却溝とを含む。
【０００６】
別の態様において、本発明は、ガスタービンエンジンの内部構成要素を検視するための光学サイトチューブであって、第１の長い円筒壁と、第１の長い円筒壁の遠位端にある少なくとも１つのレンズと、少なくとも遠位端に隣接する位置において光学サイトチューブを冷却するためにタービンの外部の位置から冷媒を流すための、第１の長い円筒壁内の少なくとも１つの長手方向冷却溝とを含む、光学サイトチューブに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】航空機のためのガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】本明細書において説明されている様々な態様による光イメージングシステムを示すブロック図である。
【図３Ａ】本明細書において説明されている様々な態様による光学サイトチューブを有する光イメージングシステムの装置を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの光学サイトチューブの遠位端の斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ａの光学サイトチューブの遠位端の断面図である。
【図４Ａ】本明細書において説明されている様々な態様による光学サイトチューブを有する光イメージングシステムの装置を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの光学サイトチューブの遠位端の斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａの光学サイトチューブの遠位端の断面図である。
【図５Ａ】本明細書において説明されている様々な態様による光学サイトチューブを有する光イメージングシステムの別の装置を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの光学サイトチューブの遠位端の斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ａの光学サイトチューブの遠位端の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書において説明されている様々な態様は、ボアスコープアセンブリのような光学サイトチューブを有する光イメージングシステム、および、タービンエンジンが操作されている間にタービンエンジンの内部構成要素を検査するための方法に関する。動作しているガスタービン内の翼および燃焼器のような高温ガス経路内部構成要素をモニタリグおよびイメージングするための光学機器を設置することは、相対的に容易なまたは単純な作業ではない。現在、剛性光学機器は、光ファイバよりも高いイメージング忠実度で光を伝送し、したがって、剛性光学機器は、赤外線（ＩＲ）カメラのようなイメージングデバイスを配置することができる好都合な位置へと画像を中継するために、ガスタービンの内部に位置することができる。しかしながら、固定光プローブを用いてその内部をイメージングするためには、エンジンは停止されなければならない。本明細書において説明されている様々な態様は、タービンエンジンが動作している間に、プローブを遠隔して動かすことによって高温ガス経路の種々の領域を検視することができるような、光学サイトチューブを有する光イメージングシステムに関する。本明細書において説明されている様々な態様は、試験の効率を改善し、より多くの領域が検視されることを可能にする。さらに、本明細書において説明されている様々な態様は、ガスタービンエンジン内の回転タービンブレードのセットの上にあるシュラウドを検視するのに特に有用であり得る。
【０００９】
例示を目的として、本発明は、航空機ガスタービンエンジンに関して説明される。しかしながら、本発明はそのようには限定されず、他の移動体用途、ならびに、非移動体産業、商業、および住居用途のような、非航空機用途において一般的な適用性を有することができることは理解されよう。図１は、本明細書において説明されている光イメージングシステムが動作することができる航空機のための従来のガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、概して長手方向に延伸する軸、または、前方１４から機尾１６まで延伸する中心線１２を有する。エンジン１０は、下流直列流れ関係で、ファン２０を含むファン区画１８と、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機２４および高圧（ＨＰ）圧縮機２６を含む圧縮機区画２２と、燃焼器３０を含む燃焼区画２８と、ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６を含むタービン区画３２と、排出区画３８とを含む。
【００１０】
ファン区画１８は、ファン２０を包囲するファンケーシング４０を含む。ファン２０は、中心線１２を中心として半径方向に配置されている複数のファンブレード４２を含む。
【００１１】
ＨＰ圧縮機２６、燃焼器３０、およびＨＰタービン３４は、燃焼ガスを生成するエンジン１０のコア４４を形成する。コア４４は、ファンケーシング４０と結合することができるコアケーシング４６によって包囲されている。
【００１２】
エンジン１０の中心線１２を中心として同軸上に配置されているＨＰシャフトまたはスプール４８が、ＨＰタービン３４をＨＰ圧縮機２６に駆動接続する。より直径の大きい環状ＨＰスプール４８内で、エンジン１０の中心線１２を中心として同軸上に配置されているＬＰシャフトまたはスプール５０が、ＬＰタービン３６をＬＰ圧縮機２４およびファン２０に駆動接続する。
【００１３】
ＬＰ圧縮機２４およびＨＰ圧縮機２６はそれぞれ、複数の圧縮機段５２、５４を含み、その中で、段を通過する流体の流れを圧縮または加圧するために、圧縮機ブレード５６、５８のセットが、対応する圧縮機静翼６０、６２（ノズルとも呼ばれる）のセットに対して回転する。単一の圧縮段５２、５４の中に、複数の圧縮機ブレード５６、５８がリング状に設けられ、ブレードプラットフォームからブレード先端へと中心線１２に対して半径方向外向きに延伸することができ、一方で、対応する圧縮機静翼６０、６２は、回転ブレード５６、５８の下流に、当該回転ブレードに隣接して位置付けられる。図１に示すブレード、翼、および圧縮機段の数は、例示のみを目的として選択されており、他の数が可能であることに留意されたい。
【００１４】
ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６はそれぞれ、複数のタービン段６４、６６を含み、その中で、段を通過する流体の流れからエネルギーを取り出すために、タービンブレード６８、７０のセットが、対応するタービン静翼７２、７４（ノズルとも呼ばれる）のセットに対して回転する。単一のタービン段６４、６６の中に、複数のタービンブレード６８、７０がリング状に設けられ、ブレードプラットフォームからブレード先端へと中心線１２に対して半径方向外向きに延伸することができ、一方で、対応するタービン静翼７２、７４は、回転ブレード６８、７０の上流に、当該回転ブレードに隣接して位置付けられる。図１に示すブレード、翼、およびタービン段の数は、例示のみを目的として選択されており、他の数が可能であることに留意されたい。
【００１５】
動作時、回転ファン２０は、ＬＰ圧縮機２４に周囲空気を供給し、ＬＰ圧縮機２４はその後、加圧周囲空気をＨＰ圧縮機２６に供給し、ＨＰ圧縮機２６は周囲空気をさらに加圧する。ＨＰ圧縮機２６からの加圧空気は燃焼器３０内で燃料と混合されて点火され、それによって、燃焼ガスが生成される。ＨＰタービン３４によってこれらのガスからいくらかの仕事が取り出され、これがＨＰ圧縮機２６を駆動する。燃焼ガスはＬＰタービン３６内へと放出され、ＬＰタービン３６がさらなる仕事を取り出してＬＰ圧縮機２４を駆動し、排出ガスが、最終的に排出区画３８を介してエンジン１０から放出される。ＬＰタービン３６の駆動は、ＬＰスプール５０を駆動して、ファン２０およびＬＰ圧縮機２４を回転させる。
【００１６】
ファン２０によって供給される周囲空気のいくらかは、エンジンコア４４を迂回し、エンジン１０の部分、特に高温部分の冷却、および／または、航空機の他の態様の冷却もしくは動力供給に使用することができる。タービンエンジンの文脈において、エンジンの高温部分とは通常、燃焼器３０の下流、特にタービン区画３２であり、ＨＰタービン３４が、燃焼区画２８のすぐ下流にあるため、最も高温の部分である。冷媒の他の供給源は、限定ではないが、ＬＰ圧縮機２４またはＨＰ圧縮機２６から放出される流体を含み得る。
【００１７】
図２は、コアケーシング４６（図１に示す）が、エンジン１０の外部１１３および内部１１５を画定する放射状壁１１０を含むことができることをより明瞭に示している。少なくとも１つの開口部１１１が、放射状壁１１０の一部分に形成され得、好ましくは、ロータを中心として回転するように構成されているエンジンの内部１１５に位置するタービンブレード６８、７０のセット（図１に示す）に近接して位置する。ロータは、限定ではないが、ＨＰスプール４８（図１に示す）およびＬＰスプール（図１に示す）を含む、エンジンの任意の回転部分であってもよい。光イメージングシステム１００は、エンジン１０が動作している間に、ガスタービンエンジン１０の内部１１５の少なくとも一部分をイメージングするように構成されている。
【００１８】
光イメージングシステム１００の実施形態は、ハウジング１０６と、ハウジング１０６内に位置するカメラ１０８と、光学サイトチューブ１１８とを含むことができる。光学サイトチューブ１１８は、ハウジング１０８から延伸し、受像デバイス１１４を固定して保持することができる。光イメージングシステム１００は、ガスタービンエンジンの内部１１５の中で光学サイトチューブ１１８を操作するように構成されている少なくとも１つのメカニズム１０４を含むことができる。ハウジング１０６は、タービンエンジンの放射状壁１１０への取り付けのために含まれ、そのために構成されている。光イメージングシステム１００は、ガスタービンエンジン１０の内側にあるときを含め、受像デバイス１１４を方向に関して制御するために操作することができる。
【００１９】
光イメージングシステム１００は、ハウジング１０６と結合することができ、光学サイトチューブ１１８が、開口部１１１を通じてガスタービンエンジンの内部１１５へと長手方向軸１１２に沿って動く、すなわち、トラバース１２３するよう推進するように構成することができる少なくとも１つのメカニズム１０４を含むことができる。さらに、推進メカニズム１０４は、ヨー１２５を誘起するように長手方向軸１１２を中心として光学サイトチューブ１１８を回転させるように構成することができる。推進メカニズム１０４は、シャフトを回転および並進させるのに有用な１つまたは複数のモータを含むことができる。たとえば、図示されているように、推進メカニズム１０４は、並進モータ１２２と回転モータ１２４の両方を含むことができる。推進メカニズム１０４は、限定ではないが、１つまたは複数の永久磁石ステッパモータ、ハイブリッド同期ステッパモータ、可変リラクタンスステッパモータ、Ｌａｖｅｔ型ステッパモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ、ギアボックスなど、およびそれらの組み合わせを含む、長手方向軸１１２に沿ってタービンエンジンの内部１１５の空洞へと光学サイトチューブ１１８を推進または操作するのに有用な任意のデバイスから形成されてもよい。
【００２０】
受像デバイス１１４の方向に関する制御は、ガスタービンエンジン１０の外部のコントローラ１０２によって可能にされる。したがって、受像デバイス１１４は、ガスタービンエンジン１０の内部の選択される１つまたは複数の構成要素を、ガスタービンエンジン１０の外部から検視することができるように、方向に関して制御される。光イメージングシステム１００の部分は、限定ではないが、光学サイトチューブ１１８の長さの相当部分に沿って、特に受像デバイス１１４の周囲に冷媒を流すことを含む手段によって、冷却することができる。
【００２１】
図２に示すように、ハウジング１０６は、長手方向軸１１２に沿った推進メカニズム１０４への結合を介して、放射状壁１１０に間接的に取り付けられる。すなわち、推進メカニズム１０４は、タービンエンジンの外部１１３において放射状壁１１０に直接的に取り付けられ、ハウジング１０６は、長手方向軸１１２に沿ってトラバース１２３およびヨーイング１２５することができるシャフトを介して開口部１１１を通じて推進メカニズムに結合される。ハウジング１０６は、任意の公知の取り付け方法を通じて放射状壁１１０に取り付けることができ、放射状壁１１０への直接的な取り付け、および、それによってハウジング１０６が、放射状壁１１０に取り付けられている追加の構成要素に結合される間接的な取り付けを含むことができる。ハウジング１０６は、限定ではないが、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなどを含む、ガスタービンエンジンと関連付けられる高い温度および圧力から、収容されるカメラ１０８を保護するのに適した任意の材料から作成されてもよい。
【００２２】
ハウジング１０６内に含まれているとき、カメラ１０８は、受像デバイス１１４の視野１２８内に位置付けられているタービンエンジンの１つまたは複数の構成要素のイメージングデータに応答する。カメラ１０８は、タービンエンジンの空洞または内部１１５の中の表面の温度を検知するように構成されている。カメラ１０８は、限定ではないが、赤外線カメラ、可視光カメラ、高温計、マルチスペクトルカメラ、ハイパースペクトルカメラ、電荷結合素子、アクティブピクセルセンサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサなどを含む、表面温度に関連する画像データを記録するための任意のデバイスであってもよい。
【００２３】
光学サイトチューブ１１８は、タービン内部構成要素の内部１１５に配置されている遠位端および外部１１３に配置されている近位端を介して、ガスタービンエンジンの内部１１５と光学的に連通するように構成されている。光学サイトチューブ１１８の部分は、案内管１１６、１３０のうちの１つまたは複数の中にあり得る。ボアスコープとしても参照され得る光学サイトチューブ１１８は、ハウジング１０６からタービンエンジンの内部１１５に向かって、放射状壁１１０に垂直な長手方向軸１１２に沿って延伸する。光学サイトチューブ１１８は、光学サイトチューブ１１８の端部にある受像デバイス１１４からハウジング１０６の中のカメラ１０８への光連通の導管をもたらす。光学サイトチューブ１１８は、限定ではないが、空き空間、１つまたは複数のレンズ、光ファイバケーブルおよびそれらの組み合わせを含む、光データの伝送に使用される任意の構成要素を含むことができる。
【００２４】
光学サイトチューブ１１８の遠位端に位置する受像デバイス１１４は、入来する光データを、長手方向軸１１２に沿って中継するために方向転換することができる。図２に示すように、受像デバイスは、カメラ１０８が実質的に長手方向軸１１２に垂直に画像を検視することを可能にするために、長手方向に垂直な軸１２６に沿った視野１２８からの像を中継する。受像デバイス１１４は、長手方向軸１１２に沿ってカメラ１０８へと伝送するために、任意の適切な視野１２８および軸からの像を中継するように構成することができる。受像デバイス１１４は、限定ではないが、ミラー、光ファイバ、レンズおよびそれらの組み合わせを含む、光学像の方向転換のために知られている任意の光学素子を含むことができる。
【００２５】
光学サイトチューブ１１８と同心である、１つまたは複数の案内管１１６、１３０が、光学サイトチューブ１１８を保護し、その操作を支援することができる。可動案内管１１６は、長手方向軸１１２に沿ってカメラハウジング１０６とともにトラバースおよび回転することができる。固定または静止案内管１３０は、タービンエンジンの壁に固定することができ、ここで、壁は、限定ではないが、タービン段の翼を形成する放射状壁を含む、タービンエンジン内の任意の内部構造であってもよい。
【００２６】
光学サイトチューブ１１８またはボアスコープが所望の位置およびヨー角まで操作されると、このプローブ光学機器は、カメラ１０８がシュラウド１２０の表面をイメージングすることを可能にする。有利には、トラバースおよびヨーイングしている推進メカニズム１０４に取り付けられており、光学サイトチューブ１１８に結合されているカメラ１０８は、ガスタービンエンジンが動作している間にシュラウド１２０がイメージングされることを可能にする。光学サイトチューブは案内管１１６、１３０とともに、下記にさらに説明するように、空気を冷却およびパージするための、光学素子および通路を有する複数の管および導管を含むことができる。
【００２７】
光学技法を使用してガスタービンエンジン内の高温ガス経路構成要素の表面温度を測定するには、ガスタービン環境内の高温ガスへ曝露されることから汚染されることになる、レンズのような光学構成要素のその場での清浄化を必要とする。したがって、レンズ、ミラーまたはそれらの組み合わせを含み得る光学サイトチューブ２１８の遠位部分は、清浄な空気またはガスによってパージされる必要がある。また、いくつかの事例において、レンズは、反射防止（ＡＲ）コーティングによって被覆されており、ＡＲコーティングは、ガスタービンエンジン内の高温ガス経路環境の温度よりも低いものであり得る、構造上または動作上の温度限界を有し得る。したがって、レンズはＡＲコーティングへの損傷を回避するために冷却され得る。１つまたは複数の入口ノズル２３６が、光学サイトチューブ２１８へと清浄な空気またはガスを注入することができる。
【００２８】
ここで図３Ａを参照すると、ガスタービンエンジンの外部ケーシング内の開口を通じた挿入のための装置３００の断面図が示されている。装置３００は、光学サイトチューブ３０２を含み、その遠位端３０３は、タービン内部構成要素の内部に配置されており、近位端３０５は、タービン内部構成要素の外部に配置されている。光学サイトチューブ３０２は、光学サイトチューブ３０２の長さを延長する縦壁３１８によって画定される。縦壁３１８は、限定ではないが、長い円筒体を含む、光学サイトチューブを形成するのに有用な任意の幾何形状に形成することができる。装置３００は、光学サイトチューブ３０２の遠位端３０３に少なくとも１つのレンズ３１０を含むが、追加のレンズ３０８が、光学サイトチューブ３０２の範囲にわたって離間された構成で配置されてもよい。
【００２９】
縦壁３１８内の少なくとも１つの長手方向冷却溝３１６が、タービンの外部の位置からの冷媒３０４の流れが、光学サイトチューブ３０２の遠位端３０３に隣接する位置において光学サイトチューブ３０２を冷却することを可能にする。すなわち、１つまたは複数の入口ノズル３０６が、光学サイトチューブ３０２に、空気のような冷媒３０４を供給する。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、レンズ３０８、３１０は縦壁３１８に完全には接せず、それゆえ、レンズ３０８、３１０は、光学サイトチューブ３０２の縦壁３１８内の長手方向冷却溝３１６と対応する溝を含む。冷媒３０４は、光学サイトチューブ３０２の、縦壁３１８内の１つまたは複数の長手方向冷却溝３１６に沿った範囲に沿って流れ、光学サイトチューブ３０２の端部構成要素３１２と遠位レンズ３１０との間の１つまたは複数の開口を通じて、光学サイトチューブ３０２の遠位端３０３においてパージする。
【００３０】
１つまたは複数の案内管３１４Ａ、Ｂ、およびＣが、光学サイトチューブ３０２の部分と同心に位置整合され得る。外側案内管３１４Ａは、光学サイトチューブ３０２の遠位端３０３の手前で終端する。したがって、高温ガス経路に小径の孔が存在する応用形態について、装置３００は、光イメージングシステムが、上昇した温度においてタービン内部構成要素を検査することを可能にする。
【００３１】
図４Ａは、本明細書において説明されている様々な態様による光学サイトチューブ４０２を有する光イメージングシステムの装置４００を示す断面図である。装置４００は図３Ａに示されているものと同様であり、それゆえ、同様の部分は１００を加算した同様の参照符号で識別され、別途言及しない限り、第１の装置の同様の部分の記述は、第２の装置に当てはまることは理解されたい。
【００３２】
光学サイトチューブ４０２は、２つの同心の縦壁、すなわち、内側縦壁４１８Ａおよび外側縦壁４１８Ｂを、互いに離間した関係で含む。内側縦壁４１８Ａと外側縦壁４１８Ｂとの間の空洞が、長手方向冷却溝４１６を画定する。長手方向冷却溝４１６は、冷媒４０４を、外部供給源に接続されている入口ノズル４０６から、遠位レンズ４１０に隣接する縦壁４１８Ａ内の複数の孔４２０へと方向付ける。冷媒４０４は、複数の孔から遠位レンズ４１０に向かって流れる。
【００３３】
図５Ａは、本明細書において説明されている様々な態様による光学サイトチューブ５０２を有する光イメージングシステムの別の装置５００を示す断面図である。装置５００は図４Ａに示されているものと同様であり、それゆえ、同様の部分は１００を加算した同様の参照符号で識別され、別途言及しない限り、第１の装置の同様の部分の記述は、第２の装置に当てはまることは理解されたい。
【００３４】
冷媒５０４は、光学サイトチューブ５０２の遠位端５０３に最も近い案内管５１４に入る。冷媒５０４は、案内管５１４内の１つまたは複数の冷却溝５２２を通じて流れる。光学サイトチューブ５０２は、案内管５１４内の冷却溝５２２の一部分の上に重なる複数の長手方向冷却溝５１６ＡおよびＢを含む。冷媒５０４は、冷却溝５２２から長手方向冷却溝５１６ＡおよびＢを通じて流れる。冷媒５０４は、縦壁５１８Ａの端部構成要素５１２にある複数の孔５２０を通じてパージされる。光学サイトチューブ５０２の遠位端５０３に隣接する複数の孔５２０は、レンズ５１０をパージするために、冷媒５０４を、長手方向溝５１６ＡおよびＢから、光学サイトチューブ５０２の遠位端５０３にあるレンズ５１０に向けて方向付ける。
【００３５】
限定ではないが、複数の孔５２０と複数の長手方向溝５１６との間に１対１の関係がある構成、または、複数の孔５２０と複数の長手方向溝５１６との間に多対１の関係がある構成を含む、光学サイトチューブ５０２の遠位端５０３に隣接して空気をパージするのに有用な、任意の数の孔５２０および長手方向溝５１６があってもよい。
【００３６】
加えて、光学サイトチューブ４０２、５０２の遠位端４０３、５０３にあるレンズ４１０、５１０に隣接する縦壁４１８、５１８内の複数の孔４２０、５２０は、限定ではないが、光学サイトチューブ５０４の遠位端５０３にあるレンズ５１０に実質的に垂直な方向に冷媒５０４を方向付ける構成、光学サイトチューブ５０４の遠位端５０３にあるレンズ５１０を横切って冷媒を方向付ける構成、および、それらの組み合わせを含む、レンズ４１０、５１０をパージおよび冷却するための空気を方向付けるのに有用な任意の構成を含むことができる。
【００３７】
上述した実施形態の利益は、光学システムの前端付近に案内管を位置付けることを含まない、光イメージングシステムを含む。結果としてもたらされる光イメージングシステムは、より直径の大きい案内管とは対照的に、光学サイトチューブの直径のみによって制約される。したがって、小径の孔が高温ガス経路に存在する事例について、ガスタービンエンジンの外部ケーシング内の開口を通じた挿入のための、上述した装置を実装している光イメージングシステムを使用することができる。
【００３８】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、また当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を使用することを含め、発明を実践することを可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者が着想する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合に、またはそれらが特許請求の範囲の文言との十分な差違を有しない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に入ることが意図される。
【００３９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
タービンエンジン（１０）の外部ケーシング内の開口を通じた挿入、および上昇した温度におけるタービン内部構成要素の検査のための装置（３００、４００、５００）であって、
タービン内部構成要素の内部（１１５）に配置されている遠位端（３０３、４０３、５０３）および外部（１１３）に配置されている近位端（３０５、４０５、５０５）を介して、ガスタービンエンジン（１０）の内部（１１５）と光学的に連通するように構成されており、第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）によって画定される光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）と、
縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）に隣接する、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）と、
少なくとも遠位端（３０３、４０３、５０３）に隣接する位置において光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）を冷却するために、タービン（１０）の外部の位置から冷媒（３０４、４０４、５０４）を流すための、縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）と
を備える、装置（３００、４００、５００）。
［実施態様２］
レンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、冷媒（３０４、４０４、５０４）を少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）からレンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、レンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する、縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様３］
複数の長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様４］
少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）内の複数の溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様５］
第１の縦壁（４１８Ａ、５１８Ａ、）と同心の第２の縦壁（４１８Ｂ、５１８Ｂ）をさらに備える、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様６］
少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）は、第１の縦壁（４１８Ａ、５１８Ａ）および第２の縦壁（４１８Ｂ、５１８Ｂ）内に組み込まれている複数の長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）である、実施態様５記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様７］
装置（３００、４００、５００）は、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、冷媒（３０４、４０４、５０４）を、少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備え、縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）と、複数の長手方向溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）との間には１対１の関係がある、実施態様６記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様８］
冷媒（３０４、４０４、５０４）を、少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、光学チューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に実質的に垂直に方向付けるための、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する第１の縦壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様９］
冷媒（３０４、４０４、５０４）を供給するために光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）に取り外し可能に固定される入口ノズル（３０６、４０６、５０６）をさらに含む、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様１０］
光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の範囲にわたって離間された構成で配置されている複数のレンズ（３０８、４０８、５０８）をさらに含む、実施態様１記載の装置（３００、４００、５００）。
［実施態様１１］
タービンエンジン（１０）の内部構成要素を検視するための光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）であって、
第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）と、
第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）と、
少なくとも遠位端（３０３、４０３、５０３）に隣接する位置において光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）を冷却するために、タービン（１０）の外部の位置から冷媒（３０４、４０４、５０４）を流すための、第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）と
を備える、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１２］
少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、冷媒（３０４、４０４、５０４）を少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する、第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１３］
複数の長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１４］
少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）内の複数の溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）を備える、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１５］
第１の長い壁（４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）と同心の第２の長い壁（４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）をさらに備える、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１６］
少なくとも１つの長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）は、第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）および第２の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内に組み込まれている複数の長手方向冷却溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）である、実施態様１５記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１７］
装置（３００、４００、５００）は、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）をパージするために、冷媒（３０４、４０４、５０４）を、少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に向けて方向付けるための、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備え、第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）と、複数の長手方向溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）との間には１対１の関係がある、実施態様１６記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１８］
冷媒（３０４、４０４、５０４）を、少なくとも１つの溝（３１６、４１６、５１６Ａ、５１６Ｂ）から、光学チューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に実質的に垂直に方向付けるための、光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の遠位端（３０３、４０３、５０３）にある少なくとも１つのレンズ（３１０、４１０、５１０）に隣接する第１の長い壁（３１８、４１８Ａ、４１８Ｂ、５１８Ａ、５１８Ｂ）内の複数の孔（４２０、５２０）をさらに備える、実施態様１７記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様１９］
冷媒（３０３、４０３、５０３）を供給するための入口ノズル（３０６、４０６、５０６）を取り外し可能に固定するための接続部をさらに含む、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
［実施態様２０］
光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）の範囲にわたって離間された構成で配置されている複数のレンズ（３０８、４０８、５０８）をさらに含む、実施態様１１記載の光学サイトチューブ（１１８、３０２、４０２、５０２）。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ガスタービンエンジン
１２  中心線
１４  前方
１６  機尾
１８  ファン区画
２０  ファン
２２  圧縮機区画
２４  ＬＰＣ
２６  ＨＰＣ
２８  燃焼区画
３０  燃焼器
３２  タービン区画
３４  ＨＰＴ
３６  ＬＰＴ
３８  排出区画
４０  ファンケーシング
４２  ファンブレード
４４  コア
４６  コアケーシング
４８  ＨＰスプール
５０  ＬＰスプール
５２  ＬＰＣ段
５４  ＨＰＣ段
５６  ＬＰＣブレード
５８  ＨＰＣブレード
６０  ＬＰＣ翼
６２  ＨＰＣ翼
６４  ＨＰＴ段
６６  ＬＰＴ段
６８  ＨＰＴブレード
７０  ＬＰＴブレード
７２  ＨＰＴ翼
７４  ＬＰＴ翼
１００  光イメージングシステム
１０２  コントローラ
１０４  「推進」メカニズム
１０６  カメラハウジング
１０８  カメラ
１１０  タービンエンジンの放射状壁
１１１  開口部
１１２  長手方向軸
１１３  エンジンの外部
１１４  受像デバイス
１１５  エンジンの内部
１１６  可動案内管
１１８  光学サイトチューブ
１２０  タービンの壁（シュラウド）
１２２  並進モータ
１２３  並進
１２４  回転モータ
１２５  ヨー
１２６  長手方向に垂直な軸
１２８  視野
１３０  静止案内管
３００  装置
３０２  光学サイトチューブ
３０３  遠位端
３０４  冷媒
３０５  近位端
３０６  入口ノズル
３０８  レンズ
３１０  遠位レンズ
３１２  端部構成要素
３１４Ａ  案内管
３１４Ｂ  案内管
３１４Ｃ  案内管
３１６  長手方向冷却溝
３１８  縦壁
４００  装置
４０２  光学サイトチューブ
４０３  遠位端
４０４  冷媒
４０５  近位端
４０６  入口ノズル
４０８  レンズ
４１０  遠位レンズ
４１２  端部構成要素
４１４Ａ  案内管
４１４Ｂ  案内管
４１４Ｃ  案内管
４１６  長手方向冷却溝
４１８Ａ  縦壁
４１８Ｂ  縦壁
４２０  孔
５００  装置
５０２  光学サイトチューブ
５０３  遠位端
５０４  冷媒
５０５  近位端
５０６  入口ノズル
５０８  レンズ
５１０  遠位レンズ
５１２  端部構成要素
５１４  案内管
５１６Ａ  長手方向冷却溝
５１６Ｂ  長手方向冷却溝
５１８Ａ  縦壁
５１８Ｂ  縦壁
５２０  孔
５２２  案内管冷却溝
【図１】
2017142244.tif 000003
【図２】
2017142244.tif 000004
【図３Ａ】
2017142244.tif 000005
【図３Ｂ】
2017142244.tif 000006
【図３Ｃ】
2017142244.tif 000007
【図４Ａ】
2017142244.tif 000008
【図４Ｂ】
2017142244.tif 000009
【図４Ｃ】
2017142244.tif 000010
【図５Ａ】
2017142244.tif 000011
【図５Ｂ】
2017142244.tif 000012
【図５Ｃ】
2017142244.tif 000013
【外国語明細書】
2017142244000001.pdf