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Bestimmung des Radialspaltes zwischen Turbinenschaufel und Gehaeuse mittels eines optischen Verfahrens

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012334D
Original Publication Date: 2003-May-25
Included in the Prior Art Database: 2003-May-25
Document File: 1 page(s) / 53K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Im Hinblick auf Optimierung der Leistung und des Wirkungsgrades sowie Erhoehung der Betriebssicherheit einer Gasturbine muessen sich die Radialspalte zwischen Turbinenschaufeln und Gehaeuse ein einem festgelegten Toleranzbereich befinden. Die Bestimmung der aktuellen Radialspalte waehrend des Betriebs einer Gasturbine stellt dabei ein technisches Problem dar. Es sind dazu zwar kapazitive Messverfahren bekannt, jedoch beschraenken sich diese auf Turbinenstufen, bei denen moderate Temperaturverhaeltnisse vorliegen. Ansonsten werden die Radialspalte nur im stehenden, kalten Zustand waehrend der Montage der Turbine unter Zuhilfenahme von Lehren etc. gemessen. Zur Loesung des Problems wird eine Abstandsbestimmung mittels der Messung der Laufzeit oder des Reflexionswinkels eines Lichtstrahls vorgeschlagen (vgl. Abb. 1). Dabei wird der Lichtstrahl (z.B. ein Laserstrahl) von einer definierten Stelle im Gehaeuse (z.B. dem Ringsegment) unter einem bestimmten Winkel auf die rotierende Schaufel gerichtet. Dort wird er reflektiert, und es wird entweder der Reflexionswinkel des Strahls oder die Laufzeit des Lichts durch einen lichtempfindlichen Sensor im Gehaeuse gemessen. Ueber diese Messung kann der Abstand (Radialspalt) zwischen Gehaeuse und Turbinenschaufel bestimmt werden. Dieses optische Messverfahren ermoeglicht die Bestimmung der Spaltweite waehrend des Betriebs auch bei hohen Temperaturen. Es kann als aktiver Bestandteil einer geregelten Spaltoptimierung (z.B. im instationaeren Betrieb einer Gasturbine) genutzt werden.

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Bestimmung des Radialspaltes zwischen Turbinenschaufel und Gehaeuse mittels eines optischen Verfahrens

Idea: Dr. Matthias Oechsner, DE-Muelheim; Matthias Beutin, DE-Muelheim; Jan Dehnen, DE-

Muelheim; Frank Woditschka, DE-Muelheim; Christof Fischer, DE-Muelheim; Wolfgang Stammen, DE-Muelheim

Im Hinblick auf Optimierung der Leistung und des Wirkungsgrades sowie Erhoehung der Betriebssicherheit einer Gasturbine muessen sich die Radialspalte zwischen Turbinenschaufeln und Gehaeuse ein einem festgelegten Toleranzbereich befinden. Die Bestimmung der aktuellen Radialspalte waehrend des Betriebs einer Gasturbine stellt dabei ein technisches Problem dar. Es sind dazu zwar kapazitive Messverfahren bekannt, jedoch beschraenken sich diese auf Turbinenstufen, bei denen moderate Temperaturverhaeltnisse vorliegen. Ansonsten werden die Radialspalte nur im stehenden, kalten Zustand waehrend der Montage der Turbine unter Zuhilfenahme von Lehren etc. gemessen.

Zur Loesung des Problems wird eine Abstandsbestimmung mittels der Messung der Laufzeit oder des Reflexionswinkels eines Lichtstrahls vorgeschlagen (vgl. Abb. 1). Dabei wird der Lichtstrahl (z.B. ein Laserstrahl) von einer definierten Stelle im Gehaeuse (z.B. dem Ringsegment) unter einem bestimmten Winkel auf die rotierende Schaufel gerichtet. Dort wird er reflektiert, und es wird entweder der Reflexionswinkel des Strahls oder die Laufzeit des Lichts durch einen lichtempfindlichen Sensor im Gehaeuse gemessen. Ueber diese Mess...