渦輪機械系統的探測裝置的製作方法

2023-12-04 03:49:31

本發明涉及一種渦輪機械系統的探測裝置。

背景技術：

渦輪機械系統是指，利用渦輪壓縮機(turbocompressor)、渦輪鼓風機(turboblower)、渦輪風扇(turbofan)等渦輪機械來壓縮工作流體(例如，空氣或製冷劑)或者增加流速的系統。

現有的渦輪機械採用通過在勻速進行旋轉的馬達中利用增速齒輪來實現高速旋轉的方式，最近，隨著軸承和反相器(invertor)等相關技術的發展，正在採用直接與馬達連接的串聯式高速旋轉技術。

為防止系統的破損或故障，所述渦輪機械需要事先診斷潛在龜裂。

以下為現有文獻。

公開號(公開日)：日本公開公報第2011-132953號(2011.07.07)

發明的名稱：用於檢測渦輪機械葉片的龜裂的方法及系統

在現有文獻中，公開了一種在渦輪機械的內部安裝gap傳感器或者在渦輪機械的外部安裝聲響傳感器或加速度傳感器，當由所述傳感器檢測到的信號超出容許範圍時判斷存在異常的方法及利用該方法的系統。

這種方法和系統能夠事先診斷潛在龜裂等的故障，但是存在無法判斷故障的準確位置或故障程度的問題。

因此，存在有：若欲判斷故障位置或故障程度等直接的故障狀態，則必然使渦輪機械停止，並且將渦輪機械全部分解而查找的問題。

為了分解中大型的渦輪機械而查找故障部位，需要消耗很多勞動力和時間，因此發生了費用和時間的問題。

因此，需要能夠直接地準確判斷故障位置和故障程度的探測裝置。

技術實現要素：

本發明是為解決這種問題而提出的，其目的在於，提供一種能夠觀察故障位置和故障程度的探測裝置。

另外，其目的在於，提供一種即使在渦輪機械的工作中也能夠觀察渦輪機械的內部空間的探測裝置。

根據本發明，由於內視鏡組件直接插入於渦輪機械的內部空間，因此能夠直接確認渦輪機械的內部。

而且，由於具備支撐組件，因此內視鏡組件不會被內部壓力推向外側，從而能夠插入於內部空間。

而且，由於具備用於支撐連接部的插入管，因此能夠防止探測區域被在內部空間流動的流體而非意圖性地改變。

而且，由於具備第一密封構件和第二密封構件，因此能夠防止渦輪裝置的內部空間的流體向外部流出。

固定組件可進一步包括與第二密封部連結的緊固螺栓，所述緊固螺栓在插入於所述第二密封部的過程中，對第二密封構件進行施壓。

內視鏡組件可進一步包括透鏡，所述透鏡設置於探測部的一側，並且能夠改變所述探測部的探測範圍。

凸緣(flange)可進一步包括可以使所述探測部和連接部的至少一部分貫通的第三貫通部。

可進一步包括閥門，所述閥門用於使所述凸緣和所述固定組件結合，並且選擇性地遮斷所述探測部進行移動的移動路徑。

根據本發明，由於內視鏡組件直接插入於渦輪機械的內部空間，因此能夠直接確認渦輪機械的內部。

而且，由於具備支撐組件，因此內視鏡組件不會被內部壓力推向外側，從而能夠插入於內部空間。

而且，由於具備用於支撐連接部的插入管，因此能夠防止探測區域被在內部空間流動的流體而非意圖性地改變。

而且，由於具備第一密封構件和第二密封構件，因此能夠防止渦輪裝置的內部空間的流體向外部流出。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的探測裝置的立體圖。

圖2是沿圖1中的a-a線的剖視圖。

圖3是本發明一實施例的安裝組件的剖視圖。

圖4和圖5是本發明一實施例的固定組件的剖視圖。

圖6是示出本發明的探測裝置插入在渦輪機械的內部空間的狀態的立體圖。

圖7是沿延伸線l切開的圖6的剖視圖。

圖8是示出本發明一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的葉片部狀態的立體圖。

圖9是沿圖8中的b-b線的剖視圖。

圖10是示出本發明另一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的蒸發部的狀態的立體圖。

圖11是沿圖10中的c-c線的剖視圖。

圖12是本發明又另一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的冷凝部的狀態的立體圖。

圖13是沿圖12中的d-d線的剖視圖。

具體實施方式

參照附圖，對用於實現上述目的的本發明的實施例的探測裝置進行詳細說明。

圖1是本發明一實施例的探測裝置的立體圖，圖2是沿圖1的a-a線的剖視圖，圖3是本發明一實施例的安裝組件的剖視圖，圖4和圖5是本發明一實施例的固定組件的剖視圖。

參照圖1至圖5，本發明一實施例的探測裝置100包括：內視鏡組件110，其用於探測渦輪機械的內部空間；安裝組件120，其用於安裝所述內視鏡組件110，使得所述內視鏡組件110不被所述內部空間的壓力推向後方；支撐組件130，其用於支撐所述安裝組件120，使得所述安裝組件120從所述渦輪機械隔開規定距離而設置；固定組件140，其與所述支撐組件130連結，並且用於將所述支撐組件130固定於所述渦輪機械。

所述內視鏡組件110包括：內視鏡主體111；探測部112，其插入於所述渦輪機械的內部空間；以及連接部113，其用於使所述內視鏡主體111和所述探測部112連接。

在所述探測部112可安裝有攝像機等的光學設備等，通過所述光學設備可以探測所述渦輪機械的內部狀態。作為一例，能夠探測所述渦輪機械的內壁，並且能夠探測所述內壁的龜裂發生與否和龜裂程度。並且，所述探測部112可以包括能夠改變所述探測部的探測範圍的透鏡(未圖示)。所述探測部112通過所述透鏡不僅能對探測部112的前方進行探測，而且還能對探測部112的側方進行探測。

所述連接部113可以從所述內視鏡主體111朝向所述探測部112延伸。作為一例，所述連接部113可以在前後方向延伸。此時，前後方向是指，從所述安裝組件120朝向所述固定組件140的方向。即，在所述連接部113的一端可配置有所述探測部112，而所述連接部113的另一端可連接於所述內視鏡主體111。

所述內視鏡組件110可進一步包括用於防止所述連接部113朝向一側彎曲的插入管114。所述插入管114可以沿著所述連接部113的延伸方向、即朝向前後方向延伸。並且，所述插入管114以包裹所述連接部113的外周面的方式形成，由此能夠固定所述連接部113的外周面。從另一觀點可理解為：所述插入管114具有與所述連接部113的外徑相對應的孔，並且所述連接部113插入於所述插入管114的孔。

在本實施例中，所述插入管114與所述連接部113單獨形成，但並不限於此，也可以與所述連接部113形成一體。所述插入管114用於防止所述連接部113被在所述渦輪機械的內部空間流動的流體彎曲，因此能夠防止探測部112的探測範圍被非意圖性地改變。

所述內視鏡組件110可進一步包括能夠使所述內視鏡主體111移動的把手115。作為一例，使用者使所述把手115在前後方向上進行移動，由此能夠使所述內視鏡主體111在前後方向上進行移動。從而，所述內視鏡主體111通過所述把手115的移動來能夠向前方移動，此時，所述探測部112和所述連接部113的一部分能夠插入在所述渦輪機械的內部空間。

所述內視鏡組件110可進一步包括電纜119，該電纜119用於使所述內視鏡主體111和外部裝置(未圖示)連接，並且用於將由所述探測部112探測到的信息傳遞至外部裝置。使用者通過所述外部裝置能夠確認由所述探測部112探測到的所述渦輪機械的內部空間的狀態。作為一例，所述外部裝置可包括顯示器裝置。

所述安裝組件120包括：安裝組件主體121；容納部122，該容納部122配置於所述安裝組件主體121的一側，並且用於容納所述內視鏡主體111。作為一例，所述安裝組件主體121可配置成面向所述渦輪機械的一面，並且可以以圓板形狀形成。

而且，所述容納部121可配置於所述安裝組件120的中心部。所述容納部122可包括朝向後方開口的連結部122h，所述內視鏡主體111的一側可連結於所述連結部122h。作為一例，所述容納部122可包括後面凹陷而成的連結部122h。即，可以包括具有第一凹陷面的連結部122h，該第一凹陷面是所述容納部122的一面凹陷而成的。此時，從所述內視鏡主體111的一側延伸的連接部113可貫通所述容納部122。

所述容納部122可包括使所述連接部113貫通的第一貫通部122a。所述第一貫通部122a可形成於所述第一凹陷面，所述第一貫通部122a可形成為與所述連接部113的直徑相對應的大小，所述第一貫通部122a在前後方向上貫通所述容納部122。

因此，所述內視鏡主體111的一側連結於所述連結部122h，所述連接部113的外周面的一部分與所述第一貫通部122a貼合接觸，由此所述內視鏡組件110能夠固定於所述安裝組件120。

而且，所述容納部122可進一步包括具有第二凹陷面的第一固定部122b，該第二凹陷面是從前面以固定深度朝向後方凹陷而成的。所述第一固定部122b與所述第一貫通部122a以假想的延伸線l作為中心配置。作為一例，所述第一固定部122b可配置於所述第一貫通部122a的前方。

所述第一固定部122b可形成為與所述插入管114的直徑相對應的大小。所述插入管114的一側插入於所述第一固定部122b。此時，所述內視鏡主體111的貫通所述第一貫通部122a的所述連接部113容納於所述插入管114的內部。即，所述連接部113的一部分固定於所述第一貫通部122a，所述連接部113的其餘一部分可插入於在所述第一固定部122b固定的所述插入管114。

所述第一固定部122b的直徑形成為大於所述第一貫通部122a的直徑。作為一例，第一固定部122b形成為與所述第一貫通部122a相比大插入管114的厚度。

在所述第一固定部122b和第一貫通部122a的邊界可形成有階梯，所述階梯可以對應所述插入管114的厚度而形成。而且，所述插入管114的一端可以與所述階梯相接觸。從而，所述插入管114插入於所述第一固定部122b，使得所述插入管114的一端與所述階梯相接觸。

而且，所述容納部122包括：用於防止流體洩露的第一密封構件129；第一密封部122c，其形成用於插入所述第一密封構件129的空間。所述第一密封部122c具有第三凹陷面，該第三凹陷面是從所述容納部112的前面以固定距離朝向後方凹陷而成的。

所述密封部122c可以以所述假想的延伸線l作為中心而設置，作為一例，所述第一密封部122c可形成於所述第一固定部122b的前方。

所述第一密封部122c的直徑形成為大於所述第一貫通部122a或所述第一固定部122b的直徑。此時，所述第一密封構件129插入在所述插入管114的外周面和所述第一密封部122c的內周面之間的空間。所述第一密封構件129防止經由所述插入管114而滲透到所述容納部122的製冷劑向安裝組件120的外部流出。

此時，所述第一貫通部122a、第一固定部122b以及第一密封部122c可排列在所述假想的延伸線l上。所述延伸線l貫通所述容納部122的中心和後述的固定組件140的中心。因此，所述第一貫通部122a、第一固定部122b、第一密封部122c以及連結部122h可形成於所述容納部122的中心。所述假想的延伸線l可理解為所述探測裝置100的中心軸。

所述安裝組件120進一步包括配置於所述安裝組件主體121的邊緣部的球襯套(ballbush)125。所述球襯套125與後述的杆135結合，並對所述安裝組件120進行引導而使其在前後方向上進行移動。而且，所述球襯套125對應所述杆135而設置多個。

而且，所述安裝組件120進一步包括配置於所述安裝組件主體121的邊緣部的滾珠花鍵(ballspline)127。所述滾珠花鍵127與後述的螺杆137結合，使得所述安裝組件120從所述固定部130隔開固定距離而設置。所述球襯套125和滾珠花鍵127可以以貫通所述安裝組件主體121的邊緣部的方式安裝。

所述支撐組件130用於使所述安裝組件120和所述固定組件140連接。作為一例，支撐組件130與所述固定組件140連結，並且可以支撐所述安裝組件120。

所述支撐組件130包括杆135，該杆135從所述固定組件140朝向所述安裝組件120延伸。所述杆135在前後方向上延伸，並可以與所述球襯套125結合。所述球襯套125可以在所述杆125的外周面進行滑動，所述安裝組件120可以通過所述杆125在前後方向上進行移動。

所述支撐組件130可包括具備螺紋的螺杆137。所述螺杆127在前後方向上延伸，並且可以與所述滾珠花鍵127結合。所述滾珠花鍵127與所述螺杆127所具備的螺紋連結，並且能夠限制所述安裝組件120在前後方向上進行移動。

即，所述滾珠花鍵127可以沿著所述螺杆137進行移動，由此所述安裝組件120可以在前後方向上進行移動，並且將所述滾珠花鍵127固定於所述螺杆137的某個位置，從而能夠限制所述安裝組件120在前後方向上進行移動。並且，所述杆135和所述螺杆137可配置成以所述插入管114為中心互相對稱。

所述固定組件140包括用於與所述支撐組件130連結的固定組件主體141。所述固定組件主體141可以與所述安裝組件主體121互相面對的方式配置，並且通過所述支撐組件120從所述安裝組件主體121隔開固定距離。

在所述固定組件主體141的稜角部可連結有所述支撐組件130。作為一例，當從所述安裝組件120朝向前方觀察所述固定組件主體141時，所述固定組件主體141可具有大致三角形形狀，所述支撐組件130可連結於所述三角形的頂點部。作為一例，所述杆135可連結於所述三角形的兩個頂點部，而在所述三角形的其餘頂點部可連結有所述螺杆137。此時，所述插入管114貫通所述三角形的中心。

在所述固定組件主體141的中心設置有使所述插入管114貫通的第二貫通部141a。作為一例，所述第二貫通部141a貫通所述固定組件主體141的中心而形成。而且，所述第二貫通部141a可以與所述插入管114的直徑相對應地形成。

所述第二貫通部141a可以與所述第一固定部122b相對應地設置。即，所述第一固定部122b的中心和所述第二貫通部141a的中心可排列在所述假想的延伸線l上。因此，所述插入管114的一側可固定於所述第一固定部122b，而所述插入管114的另一側可固定於所述第二貫通部141a。

不過，由於所述插入管114的一端與形成所述第一固定部122b和第一貫通部122a的邊界的階梯相接觸並被支撐，因此所述插入管114無法貫通所述安裝組件120，但是所述插入管115的另一端不會被階梯固定，因此所述固定組件140可以在前後方向上進行移動。

所述固定組件140包括具有第四凹陷面的第二密封部141b，該第四凹陷面是從所述固定組件主體141的後面以規定深度朝向前方凹陷而成的。所述第二密封部141b的直徑可形成為大於所述第二貫通部141a的直徑，所述第二密封部141b包括以所述第二貫通部141a的中心為基準的圓筒形的孔。所述第二密封部141b可排列在所述假想的延伸線l上。

所述第二密封構件145可插入於所述第二密封部141b的內部。並且，所述第二密封構件145可以與所述第二密封部141b相對應地形成。作為一例，所述第二密封構件145可形成為具有內周面和外周面的環狀。所述內周面可以與所述插入管114的外周面接觸，所述外周面可以與所述第二密封構件145的內周面接觸。

在所述第二密封部141b的內周面可以設置有螺紋部141c。作為一例，所述螺紋部141c可配置於所述第二密封部141b的後方部，所述螺紋部141c包括內螺紋。

所述固定組件140可進一步包括插入於所述第二密封部141b的緊固螺栓147。所述緊固螺栓147可以以使所述插入管114貫通的方式形成。作為一例，所述插入管114可貫通所述緊固螺栓147的中心部。

因此，所述緊固螺栓147可以沿著所述插入管114的外周面在前後方向上進行移動。相反，所述插入管114在其貫通所述緊固螺栓147的狀態下，可以在前後方向上進行移動。

所述緊固螺栓147的外周面可形成為與所述第二密封部141b的內周面的直徑相對應的大小。在所述緊固螺栓147的外周面可以設置有螺紋部147c。作為一例，所述螺紋部147c可包括外螺紋。

所述緊固螺栓的螺紋部147c與所述第二密封部的螺紋141c連結。即，所述緊固螺栓147朝向一個方向進行旋轉的同時沿著所述螺紋141c前進；也可以朝向另一個方向進行旋轉的同時沿著所述螺紋141c後退。

當所述緊固螺栓147與所述第二密封部141b連結時，配置於所述第二密封部141b的第二密封構件145能夠被所述緊固螺栓147在前後方向上壓縮。

所述第二密封構件145可以由延性材料形成，若在前後方向上被壓縮，則軸向上的長度會降低，半徑方向上的長度可能會增加。若所述第二密封構件145的半徑方向上的長度增加，則所述第二密封構件145的外周面和所述第二密封部141b的內周面互相貼合接觸，並且第二密封構件145的內周面和所述插入管114的外周面貼合接觸。據此，在所述第一貫通孔122a形成密封。

若所述緊固螺栓147朝向所述第二密封部141a的內側前進，則第二密封構件145對所述第一貫通孔122a進行密封(參照圖5)。相反，若所述緊固螺栓147朝向所述第二密封部141b的外側後退，則逐漸解除對第一貫通孔122a的密封(參照圖4)。

使用者在將所述緊固螺栓147後退固定距離後，可以使所述插入管114在前後方向上移動，若所述內視鏡組件110的位置固定，則使所述緊固螺栓147前進並進行密封。對所述內視鏡組件110的移動的詳細說明將進行後述。

所述第二密封構件145用於防止製冷劑流向所述固定組件140，所述第一密封構件129用於防止製冷劑流向所述安裝組件120。

所述探測裝置100可進一步包括用於封閉所述渦輪機械的開口部的凸緣170。所述凸緣170可形成為與所述渦輪機械的開口部相對應的形狀。作為一例，可形成為圓形。

所述凸緣170可經由連結構件171與所述開口部的稜角部連結。在所述凸緣170的中心部可設置有貫通所述凸緣170的第三貫通部172(參照圖7)。此時，所述第一貫通部122a、第二貫通部141a以及第三貫通部172可排列在所述假想的延伸線l上。

所述連接部113和插入管114隨著所述安裝組件120的位置而朝向前後方進行移動，因此所述第二貫通部141a和第三貫通部172可理解為移動通道。

所述探測裝置100可進一步包括閥門180，該閥門180設置在所述凸緣170和所述固定組件140之間，並且選擇性地遮斷所述內視鏡組件110的所述移動通道。當不使用所述探測裝置100時，所述閥門180遮斷所述移動通道，因此能夠防止製冷劑從所述內部空間流入。並且，所述閥門180可包括用於開閉的把手181。

以下，對所述探測裝置100插入所述渦輪機械內部的過程進行說明。

圖6是示出本發明的探測裝置插入在渦輪機械的內部空間的狀態的立體圖。圖7是沿延伸線l切開的圖6的剖視圖。

參照圖6和圖7，首先，打開所述閥門180，由此打開使所述第二貫通部141a和第三貫通部172連接的移動通道。然後，解除對所述滾珠花鍵127的固定，使得所述安裝組件120能夠隨著所述支撐組件130進行移動。

之後，將所述內視鏡組件110推向所述渦輪機械。此時，所述內視鏡主體111以安裝於所述安裝組件120的狀態朝向前方移動。所述安裝組件120朝向所述固定組件140移動。

此時，所述連接部113和插入管114沿著第二貫通部141a進行移動並貫通所述固定組件140，然後穿過所述第三貫通部172而插入於所述渦輪機械的內部空間。

當所述內視鏡組件110結束移動時，將所述滾珠花鍵127固定於所述螺杆137，由此所述安裝組件120不會被推向後方。而且，將所述緊固螺栓147朝向一個方向旋轉，由此使所述緊固螺栓147對所述第二密封構件145施壓。

所述第二密封構件145密封所述插入管114和第二密封部141b之間，由此能夠防止所述內部空間的製冷劑流向所述固定組件140。

圖8是示出本發明一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的葉片部的狀態的立體圖。圖9是沿圖8中的b-b線的剖視圖。

參照圖8和圖9，本發明一實施例的探測裝置100可設置於冷卻(chiller)系統10的壓縮部20。

所述壓縮部20可包括：壓縮機20，其用於壓縮所述冷卻系統中流動的製冷劑；和葉片(vane)部21，其設置於所述壓縮機20的入口側，並且用於調節流入至所述壓縮機20的製冷劑的量。所述葉片部21可以調節製冷劑的量，以在所述壓縮機20的運轉中不發生壓力波動(surge)。並且，所述葉片部21包括：用於構成外觀的殼體23；和在所述殼體23的內部形成的內部空間25。

在所述殼體23的一側可形成有開口部27。當從外側觀察所述開口部27時，其可以形成為圓形，所述探測裝置100的凸緣170可連結於所述開口部27的稜角部。

所述探測裝置100的探測部112、連接部113以及插入管114可穿過所述凸緣170的貫通部172而插入於所述內部空間25，由此能夠觀察用於調節所述內部空間25的內壁或製冷劑的流入量的葉片28。

圖10是本發明的另一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的蒸發部的狀態的立體圖。圖11是沿圖10中的c-c線的剖視圖。

參照圖10，本發明的另一實施例的探測裝置100可設置於冷卻系統10的蒸發部30。

所述蒸發部30可以由管殼(shellandtube)式熱交換裝置構成，所述蒸發器30可包括：構成外觀的殼體33；使所述冷水流動的冷水管38。所述冷水管38在所述殼體33的內部可形成多個。

所述蒸發部30在所述殼體33的內面和所述冷水管38的外面之間具有內部空間35。所述製冷劑在所述內部空間35流動，穿過所述內部空間35的製冷劑和穿過冷水管38的冷水互相進行熱交換。穿過所述內部空間35的製冷劑被在所述冷水管38流動的冷水蒸發，冷水被製冷劑冷卻。

所述探測設備100可插入於所述內部空間35，由此能夠確認所述內部空間35的內壁的龜裂狀態等。

圖12是示出本發明又另一實施例的探測裝置插入於渦輪機械的冷凝部的狀態的立體圖。圖13是沿圖12中的d-d線的剖視圖。

參照所述圖11，冷凝部40可以由管殼(shellandtube)式熱交換裝置構成，所述冷凝器40可包括：用於形成外觀的殼體45；使所述冷卻水流動的冷卻水管47。

所述冷卻水管47在所述殼體45的內部可構成為多個，所述冷凝器40在所述殼體45的內面和所述冷卻水管47的外面之間具有內部空間46。

所述製冷劑在所述內部空間46流動，穿過所述內部空間46的製冷劑和穿過冷卻水管47的冷卻水互相進行熱交換。穿過所述內部空間46的製冷劑被在所述冷卻水管47流動的冷卻水冷凝，製冷劑被冷卻水冷卻。

所述探測設備100可插入於所述內部空間45，由此可以確認所述內部空間45的內壁的龜裂狀態等。

本發明公開了插入於冷卻系統的內部空間的探測裝置，但並不限於此，只要是內部和外部被密封的渦輪機械，就可以安裝本發明的探測裝置。作為一例，也可以安裝於吸收式制冷機。

另外，本發明的探測裝置的探測對象並不限於用於構成渦輪機械的內部空間的內壁，根據欲進行探測的目的，可以對製冷劑的流動、或旋轉體的速度、或軸承的振動進行探測。