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構(gòu)件檢查裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及構(gòu)件檢查裝置及方法。公開了一種用于包括低壓末級蒸汽渦輪葉片的構(gòu)件的超聲波檢查的構(gòu)件檢查裝置和方法。該裝置包括引導部件、引導適應(yīng)部件和掃描探測器。引導部件包括第一表面和遠側(cè)的第二表面。第一表面構(gòu)造成可適應(yīng)地反映待檢查的構(gòu)件的部分的形狀。引導適應(yīng)部件能夠可釋放地附接引導部件的第二表面，以可按照構(gòu)件的形狀來改變。掃描探測器可以以一種方式定位于引導適應(yīng)部件上，構(gòu)造成可沿引導部件的第二表面移動來生成和接收用于檢查構(gòu)件的超聲波。
【專利說明】構(gòu)件檢查裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及非破壞性材料檢查，并且更具體地涉及一種用于構(gòu)件的超聲波檢查的裝置及方法，構(gòu)件包括但不限于低壓末級蒸汽渦輪葉片。

【背景技術(shù)】
[0002]使用超聲波用于檢測構(gòu)件中的缺陷的非破壞性材料檢查是通常公知的。
[0003]通常，由于不同的尺寸、形狀和幾何形狀以及構(gòu)件相對于彼此的緊湊性，在使用超聲波技術(shù)來檢查構(gòu)件如翼型件、圓角半徑且具體是低壓末級蒸汽渦輪葉片時，存在挑戰(zhàn)。一般而言，對于渦輪葉片的超聲波檢查，可用通常已知的專用工具，其具有不同的形狀和設(shè)計，且包括探測器。這些通常已知的工具插入葉片之間以用于其檢查。探測器釋放超聲波且從葉片接收超聲波，以確定葉片中的缺陷。葉片通過常規(guī)工具的準確的超聲波檢查的各種要求之一在于使工具輪廓與葉片輪廓匹配的基本要求。該要求使得基本上要相對于各個獨立葉片輪廓來制造具有探測器的各種工具，增加了渦輪葉片的檢查的總成本。
[0004]美國專利申請第2007/0044564 Al中論述了已知的工具的示例。工具包括傳感器保持件，其定形成符合測試體的形狀，且還由允許快速原型制作的材料制成。借助于可調(diào)整的轉(zhuǎn)角部分，傳感器保持件的形狀可被調(diào)整以考慮測試體沿其長度的各種寬度。固定到保持件上的傳感器可為超聲波檢查裝置。
[0005]EP2096433A1中論述了已知工具的另一個示例。工具包括用于引導滑架的軌道，滑架用于保持構(gòu)造成用于非破壞性地材料測試的測試頭部。軌道由例如環(huán)氧樹脂制成，因此允許符合測試體的表面形狀的軌道的快速制造。軌道還包括凹槽，滑架的引導輥可插入凹槽中，該凹槽沿軌道的長度引導滑架。這允許了安裝在滑架上的測試頭部沿測試體的限定路徑引導測試裝置。
[0006]此類常規(guī)工具可相當實用，且可大體上已認作是滿足其預(yù)計目的，但可能在其相對于葉片的不同形狀、尺寸和幾何形狀的適應(yīng)性方面并不令人滿意。
[0007]因此，存在處于經(jīng)濟和可適應(yīng)的方式的構(gòu)件的超聲波檢查的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開內(nèi)容描述了一種用于構(gòu)件如低壓末級渦輪葉片的超聲波檢查的裝置及方法，其將在以下簡要概述中呈現(xiàn)，以提供旨在克服所述不足的本公開內(nèi)容的一個或多個方面的基本理解，但不包括其所有優(yōu)點，同時提供一些附加優(yōu)點。本概述并非是本公開內(nèi)容的寬泛綜述。其既不旨在識別本公開內(nèi)容的關(guān)鍵或重要元件，又不旨在界定本公開內(nèi)容的范圍。相反，本概述的唯一目的在于以簡化形式呈現(xiàn)出本公開內(nèi)容的一些構(gòu)想、其方面和優(yōu)點，以作為隨后呈現(xiàn)的更為詳細的描述的前序。
[0009]本公開內(nèi)容的一個目的在于描述一種可在不同形狀、尺寸和幾何形狀的如低壓末級渦輪葉片的構(gòu)件的超聲波檢查進行修改方面可適應(yīng)的裝置及方法。本公開內(nèi)容的另一個目的在于描述一種以有效且經(jīng)濟的方式方便使用的裝置及方法。本公開內(nèi)容的各種其它目的和特征將從以下詳細描述和權(quán)利要求中清楚。
[0010]一方面，上文提到的和其它的目的可通過用于構(gòu)件的超聲波檢查的裝置來實現(xiàn)。在其它方面，上文提到的和其它的目的可由用于構(gòu)件的超聲波檢查的方法來實現(xiàn)?？墒褂么祟愌b置和方法的構(gòu)件的示例包括但不限于低壓末級渦輪葉片、翼型件和圓角半徑。盡管本公開內(nèi)容將出于更好理解的目的連同渦輪葉片描述，但本公開內(nèi)容的范圍將延伸至可成功地使用本裝置和方法的所有此類構(gòu)件。
[0011]根據(jù)本公開內(nèi)容的以上方面，公開了一種用于構(gòu)件的超聲波檢查的構(gòu)件檢查裝置。該裝置包括引導部件、引導適應(yīng)部件和掃描探測器。引導部件具有第一表面和遠側(cè)的第二表面。第一表面構(gòu)造成可適應(yīng)地反映構(gòu)件的部分的形狀，以便引導部件能夠可適應(yīng)地改變構(gòu)件的部分的形狀，而第二表面具有表面的遠端之間的長度。引導適應(yīng)部件適于可釋放地附接到引導部件的第二表面上，以便在測試期間，引導適應(yīng)部件和引導部件不會相對于彼此移動。掃描探測器以一種方式定位于引導適應(yīng)部件上，構(gòu)造成可沿引導部件的第二表面和弓I導適應(yīng)部件移動來生成和接收用于檢查構(gòu)件的超聲波。
[0012]裝置還可包括處理單元，其可用于至少可視化和處理由掃描探測器接收到的超聲波。
[0013]在本公開內(nèi)容的一個實施例中，引導適應(yīng)部件可為撓性鋼軌道布置，其取決于其形狀而能夠可彎曲且可釋放地附接到弓I導部件上。在一個實施例中，引導部件可為由橡膠、塑料、木材或金屬制成的水切割掩模。在一個實施例中，引導部件的第二表面的形狀可適應(yīng)構(gòu)件的部分的表面形狀，以給予掃描探測器的定位，以允許超聲波適當?shù)亟咏鼧?gòu)件。在一種形式中，掃描探測器定位成使得來自掃描探測器的超聲波沿徑向接近構(gòu)件到達構(gòu)件的表面。
[0014]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，公開了一種用于構(gòu)件的超聲波檢查的方法。該方法包括按照待檢查的構(gòu)件的部分的形狀來選擇引導部件。引導部件與上文概述的相同。來自其第二表面的選擇的引導部件可釋放地附接到引導適應(yīng)部件上。引導適應(yīng)部件與上文概述的相同，且包括類似于上文概述的掃描探測器。此后，可釋放地附接到引導適應(yīng)部件上的引導部件被指引到構(gòu)件的表面上，在該處，掃描探測器基于構(gòu)件的形狀而生成和接收超聲波。
[0015]該方法還可包括至少可視化和處理從掃描探測器接收到的超聲波。
[0016]在一個實施例中，生成和接收超聲波包括使弓I導部件的第二表面的形狀適應(yīng)構(gòu)件的部分的表面形狀，以給予掃描探測器的定位，以允許超聲波適當?shù)亟咏鼧?gòu)件。在一種形式中，來自掃描探測器的超聲波可沿徑向接近構(gòu)件到達構(gòu)件表面。
[0017]本公開內(nèi)容的這些及其它方面連同使本公開內(nèi)容特征化的新穎性的各種特征將在本公開內(nèi)容中具體指出。為了更好理解本公開內(nèi)容、其操作優(yōu)點及其使用，應(yīng)當參照示出本公開內(nèi)容的示例性實施例的附圖和描述性內(nèi)容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]將連同附圖參照以下詳細描述和權(quán)利要求來更好理解本公開內(nèi)容的優(yōu)點和特征，其中相似的元件標有相似的符號，且在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例的用于構(gòu)件的超聲波檢查的裝置的示例； 圖2示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例的圖1中的裝置的分解視圖；
圖3A和圖3B示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例的圖1中的裝置與構(gòu)件如低壓末級渦輪葉片的使用；以及
圖4示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例的使用圖1的裝置的用于超聲波檢查的方法的流程圖。
[0019]相似的參考數(shù)字在附圖的若干視圖的全部描述中始終表示相似部分。
[0020]零件清單
100用于超聲波檢查的裝置
110引導部件
112第一表面
114第二表面
120引導適應(yīng)部件
122掃描探測器
130可釋放附接件
200方法
210-240方法步驟 C構(gòu)件。

【具體實施方式】
[0021]為了徹底理解本公開內(nèi)容，將連同上文描述的附圖對包括所附權(quán)利要求的以下詳細描述進行參照。在以下描述中，為了闡釋的目的，闡明了許多具體細節(jié)以便提供本公開內(nèi)容的徹底理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本公開內(nèi)容。在其它情況下，結(jié)構(gòu)和裝置僅以框圖的形式示出，以免使本公開內(nèi)容模糊。本說明書中提到的〃 一個實施例"、〃實施例"、〃另一個實施例"、〃各種實施例〃意指結(jié)合實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本公開內(nèi)容的至少一個實施例中。說明書中的各種位置中的短語"在一個實施例中"的出現(xiàn)不必所有都是指相同的實施例，也不是與其它實施例相互排斥的單獨的或備選的實施例。此外，描述了可通過一些實施例且不通過其它實施例呈現(xiàn)的各種特征。同樣，描述了各種要求，其可為一些的實施例的要求，但可能不是其它實施例的要求。
[0022]盡管以下描述包含為了圖示目的的許多細節(jié)，但本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員將認識到對于這些細節(jié)的許多變型和/或變更在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。同樣，盡管按照彼此或連同彼此描述了本公開內(nèi)容的許多特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到這些特征中的許多可獨立于其它特征而提供。因此，闡明了本公開內(nèi)容的該描述，而沒有本公開內(nèi)容的概括的任何損失，且沒有對本公開內(nèi)容施加任何限制。此外，本文中的相對性用語如〃第一"、〃第二"等不表示任何順序、高度或重要性，而是用于將一個元件與另一個區(qū)分開。此外，本文的用語〃 一個〃和〃 一 〃不表示量的限制，而是表示至少一個提到的物件的存在。
[0023]現(xiàn)在參看圖1和圖2，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例示出了用于構(gòu)件’ C’(圖3A和圖3B中所示)的超聲波檢查的構(gòu)件檢查裝置100 (下文為’裝置100’)的示例。圖1示出了組裝視圖，而圖2示出了裝置100的分解視圖。由于裝置100的構(gòu)型和布置，各種相關(guān)聯(lián)的元件可能對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，并未認為是對于獲得本公開內(nèi)容的理解的目的所必需的，本文敘述了所有的結(jié)構(gòu)細節(jié)及其闡釋。相反，認為僅要足夠注意的是，如圖1和圖2中所示，在裝置100中，示出了對于本公開內(nèi)容的各種實施例的描述相關(guān)的僅那些構(gòu)件。
[0024]裝置100包括處于一種構(gòu)造的引導部件110、引導適應(yīng)部件120和掃描探測器122。引導部件110包括第一表面112和第一表面112遠側(cè)的第二表面114。具體而言，第一表面112和第二表面114與彼此相對。第一表面112以一種方式設(shè)計成可適應(yīng)地反映待檢查的構(gòu)件C的部分的形狀。第二表面114具有帶其間的長度的遠端。在一個實施例中，弓丨導部件110可為由橡膠、塑料或金屬制成的水切割掩模。然而，不脫離本公開內(nèi)容的范圍，引導部件110可通過使用合適的技術(shù)由任何其它材料如木材、部分板等制成。此類引導部件110構(gòu)造成引導適應(yīng)部件120。具體而言，引導適應(yīng)部件120適于以一種方式通過可釋放的附接件130而從引導部件110的第二表面114可釋放地附接引導部件110，使得在測試期間，引導適應(yīng)部件120和引導部件110不會相對于彼此移動。這是裝置100的顯著特征，其中引導部件110可按照構(gòu)件C的部分的形狀可適應(yīng)地改變，以經(jīng)由可釋放的附接件130而可釋放地附接到引導適應(yīng)部件120上。此類可釋放的附接件130的示例可為卡扣配合附接件、鉚接附接件、螺母螺栓附接件等。
[0025]在本公開內(nèi)容的一個實施例中，引導適應(yīng)部件120可為撓性鋼軌道布置，其可彎曲，以便適應(yīng)引導部件I1的第二表面114的形狀，且獨立于引導部件110的形狀而可釋放地附接到引導部件110上。即，引導適應(yīng)部件120通過為撓性而能夠可釋放地附接到不同形狀的引導部件110上。在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的情況下，引導適應(yīng)部件120可由具有所需的撓性和可彎曲性的任何合適的材料制成，以適應(yīng)引導部件110的第二表面114的形狀，且可釋放地附接引導部件110。
[0026]掃描探測器122可位于引導適應(yīng)部件120上，以用于構(gòu)造成可沿引導部件110的第二表面114移動，以生成和接收用于檢查構(gòu)件C的超聲波。在本公開內(nèi)容的一個實施例中，掃描探測器122可為相控陣掃描探測器，其允許射束轉(zhuǎn)向和偏斜，S卩，射束可在兩個平面轉(zhuǎn)向。使用此類相控陣掃描探測器，可從構(gòu)件C的特定位置檢查的區(qū)域或部分可增大。
[0027]在示例中，此類相控陣掃描探測器可沿引導部件110上的第二表面114可移動地定位在引導部件I1與引導適應(yīng)部件120之間，且可聯(lián)接到定位成接近引導部件110的第一表面112的聯(lián)接器上，以朝第二表面114發(fā)送超聲波和從第二表面114接收超聲波，以用于構(gòu)件C的部分的檢查。如果此類聯(lián)接器需要，則引導部件110的第二表面114的形狀可適應(yīng)構(gòu)件C的部分的表面形狀，以給予掃描探測器122的定位，允許超聲波適當?shù)亟咏鼧?gòu)件Co在示例中，掃描探測器122可定位成使得來自掃描探測器122的超聲波沿徑向接近構(gòu)件C到達構(gòu)件C的表面。
[0028]裝置100可包括處理單元，其用于至少可視化和處理從掃描探測器122接收到的超聲波，以用于分析缺陷，如，構(gòu)件C中的裂紋。
[0029]現(xiàn)在參看圖3A和圖3B，其示出了使用裝置100的構(gòu)件C如低壓末級蒸汽渦輪葉片的超聲波檢查。在圖3A中，選擇按照構(gòu)件C的部分的形狀的引導部件110，且引導部件110由可釋放的附接件130可釋放地附接到引導適應(yīng)部件120上，用于構(gòu)造如圖3B中所示的裝置100來檢查構(gòu)件C。
[0030]裝置100可置于渦輪葉片之間，使得引導部件110的第二表面114面對待檢查的渦輪葉片。引導部件110 (具體是其第二表面114)設(shè)計成可適應(yīng)地反映，即，匹配渦輪葉片的部分的形狀。由于渦輪葉片具有不同的輪廓，故裝置100可通過從引導適應(yīng)部件120按照渦輪葉片輪廓或渦輪葉片的部分改變引導部件110以獲得合適特定渦輪葉片或渦輪葉片的部分的裝置(如裝置100)而修改為適應(yīng)待檢查的渦輪葉片的任何不同的尺寸、形狀和幾何形狀。在引導部件110的輪廓與渦輪葉片輪廓的匹配時，可沿引導部件110的第二表面114移動的掃描探測器122生成和接收超聲波來用于掃描渦輪葉片。裝置100可插入渦輪葉片之間，即使在如圖3B中具體示出的葉片安裝在渦輪內(nèi)的情況下。
[0031]現(xiàn)在參看圖4，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實施例的用于構(gòu)件C(如，低壓末級蒸汽渦輪葉片)的超聲波檢查的方法200的流程圖。該方法200在210處包括如上文所述那樣按照構(gòu)件C的部分的形狀來選擇引導部件110如引導部件110。在本公開內(nèi)容的一個實施例中，引導部件110的選擇可通過使各種引導部件110與待檢查的構(gòu)件C的形狀匹配而隨機地產(chǎn)生，以確定反映構(gòu)件C的合適的引導部件110。然而，在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的情況下，按照構(gòu)件C的形狀的引導部件110的合適的輪廓的選擇可由任何其它技術(shù)產(chǎn)生。
[0032]此外，在220處，選擇的引導部件通過可釋放的附接件可釋放地附接到引導適應(yīng)部件上，如，如上文所述的可釋放的附接件130。引導適應(yīng)部件與上文所述的相同(引導適應(yīng)部件120)，且包括類似于掃描探測器122的掃描探測器。此后，在230處，可釋放地附接到引導適應(yīng)部件上的引導部件被指引在構(gòu)件C的表面上，且允許掃描探測器在240處生成和接收用于檢查構(gòu)件C的超聲波。
[0033]用于本公開內(nèi)容的構(gòu)件的超聲波檢查的裝置及方法在各種方面是有利的。本公開內(nèi)容的裝置和方法可在對于不同的形狀、尺寸和幾何形狀的構(gòu)件如低壓末級蒸汽渦輪葉片的超聲波檢查而修改方面是可適應(yīng)的。具體而言，引導部件110可按構(gòu)件C的形狀改變，以可釋放地附接到引導適應(yīng)部件120上。此外，裝置和方法方便使用且經(jīng)濟。本公開內(nèi)容的各種其它優(yōu)點和特征從以上詳細描述和所附權(quán)利要求中清楚。
[0034]已經(jīng)出于圖示和描述的目的呈現(xiàn)了本公開內(nèi)容的特定實施例的以上描述。它們并非旨在為徹底的或?qū)⒈竟_內(nèi)容限于公開的精確形式，且明顯地，許多改型和變型鑒于以上教導內(nèi)容是可能的。為了最佳地闡釋本公開內(nèi)容及其實際應(yīng)用的原理而選擇和描述了實施例，從而使本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠最佳地使用本公開內(nèi)容和具有適于構(gòu)想的特定用途的各種改型的各種實施例。應(yīng)當理解的是，當情況可提出或給予方便時，可構(gòu)想出等同物的各種省略和置換，但此旨在覆蓋應(yīng)用或?qū)嵤┓绞?，而不會脫離本公開內(nèi)容的權(quán)利要求的精神或范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于構(gòu)件(C)的超聲波檢查的構(gòu)件檢查裝置，所述構(gòu)件(C)包括低壓末級蒸汽渦輪葉片，所述裝置(100)包括: 具有第一表面和在所述第一表面遠側(cè)的第二表面的引導部件，其中所述第一表面構(gòu)造成反映所述構(gòu)件的部分的形狀，使得所述引導部件能夠可適應(yīng)地改變成所述構(gòu)件的部分的形狀，且所述第二表面具有在遠端之間的長度； 引導適應(yīng)部件，其適于在所述第二表面的長度上可釋放地附接到所述引導部件的所述第二表面上；以及 掃描探測器，其以一種方式定位于所述引導適應(yīng)部件上，構(gòu)造成能夠沿所述引導部件的所述第二表面移動以生成和接收用于檢查所述構(gòu)件的超聲波，以便在測試期間，所述引導適應(yīng)部件和所述弓I導部件不會相對于彼此移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括構(gòu)造和布置成至少可視化和處理由所述掃描探測器接收到的所述超聲波的處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述引導適應(yīng)部件為撓性鋼軌道布置，其能夠彎曲以采用所述引導部件的所述第二表面的形狀，以可釋放地附接所述引導部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述引導部件的所述第二表面的形狀能夠適應(yīng)所述構(gòu)件的部分的表面形狀，以給予所述掃描探測器的定位，以允許所述超聲波適當?shù)亟咏鰳?gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述掃描探測器定位成使得來自所述掃描探測器的所述超聲波沿徑向接近所述構(gòu)件的部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述引導部件為由橡膠、塑料或金屬選擇的一種制成的水切割掩模。
7.一種用于構(gòu)件的超聲波檢查的方法，所述構(gòu)件包括低壓末級蒸汽渦輪葉片，所述方法包括: 按照待檢查的所述構(gòu)件的部分的形狀選擇引導部件，所述部件具有第一表面和遠側(cè)的第二表面，其中所述第一表面構(gòu)造成反映所述構(gòu)件的部分的形狀，且所述第二表面具有在遠端之間的長度； 在所述引導部件的所述第二表面的長度上將所述引導部件可釋放地附接到引導適應(yīng)部件上； 將可釋放地附接到所述引導適應(yīng)部件上的所述引導部件指引到所述構(gòu)件的表面上；以及 基于所述構(gòu)件，由以一種方式定位于所述引導適應(yīng)部件上的構(gòu)造成能夠沿所述引導部件的所述第二表面移動的掃描探測器來生成和接收超聲波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括至少可視化和處理從所述掃描探測器接收到的超聲波。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述引導適應(yīng)部件可釋放地、撓性地且可彎曲地附接到所述引導部件的所述第二表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，生成和接收超聲波包括使所述引導部件的所述第二表面的形狀適應(yīng)所述構(gòu)件的部分的表面形狀，以給予所述掃描探測器的定位，以允許所述超聲波適當?shù)亟咏鰳?gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括布置所述掃描探測器，使得來自所述掃描探測器的超聲波沿徑向接近所述構(gòu)件的表面。
【文檔編號】G01N29/04GK104132994SQ201410183957
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】C.尤德爾, V.穆尼科蒂, D.特斯查恩科, R.施米德, D.T.克拉克 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司