用于涡轮发动机的清洁剂输送方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种用于利用提供清洁涡轮发动机的清洁剂的涡轮发动机的内部冷却回路的原地清洁的方法和系统，该涡轮发动机包括沿周向布置的冲击冷却回路，其各自包括构造成空气冷却涡轮发动机的相应表面或构件的挡板。清洁剂被引入穿过外壁且邻近挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的至少一个孔口且至少作用于表面或构件，挡板构造成冷却该表面或构件。清洁剂还可作用于邻近表面或构件的挡板的前侧。
【专利说明】
用于涡轮发动机的清洁剂输送方法和系统
技术领域
[0001]本申请大体上涉及用于涡轮发动机的内部清洁的方法和系统，并且更具体地涉及利用清洁剂清洁涡轮发动机的内部冷却回路的方法和系统。
【背景技术】
[0002]涡轮(诸如燃气涡轮发动机)典型地包括内部冷却通道，其设计成在使用期间冲击冷却一个或更多个构件。例如，燃气涡轮发动机的高压区段典型地包括允许涡轮中的较高温度的许多沿周向布置的冲击内部冷却回路。令人遗憾的是，涡轮发动机的冲击内部冷却回路趋于变得由颗粒物质部分地或完全地阻挡，这会降低回路的冷却效率。例如，颗粒物质可在保养期间或在使用期间进入涡轮发动机，诸如在如沙尘暴的环境事件期间。颗粒物质可为细尺寸(例如，小于10微米)的灰尘、碎肩或其它污染物(反应或非反应的)。除阻挡或阻塞冷却回路之外，颗粒物质还可变得沉积在冷却的构件上，且产生构件的表面与冷却回路的冷却介质之间的绝热层。由至少部分地阻挡的冷却回路和冷却构件上的绝热层产生的降低的冷却效率可升高操作温度，且缩短构件的寿命。此外，卷吸在进入涡轮发动机的空气中且在冷却回路内行进的颗粒物质可包含含硫种类，其可侵蚀涡轮的构件。
[0003]令人遗憾的是，设计成冷却燃气涡轮发动机的一个或更多个构件的内部冷却通道典型地未清洁，或通过昂贵、耗时、劳动密集和/或低效手段清洁。例如，涡轮发动机可从工作中除去(例如，与飞行器、发电站或涡轮供能或以其它方式结合使用的其它机器)，且基本拆卸以提供直接接近内部冷却通道来用于清洁。传统上，以此方式，如果清洁，则沿周向布置的冷却回路独立地且不在原地清洁。
【发明内容】
[0004]因此，很期望的是能够清洁燃气涡轮发动机的内部冷却回路，以除去可累积的颗粒物质。例如，清洁燃气涡轮发动机的内部冷却回路以在进入工作之前或接近进入工作之前使回路的冷却效率回到它们原来的状态大致是有益的。还高度期望的是实现能够完全清洁发动机内的沿周向布置的内部冷却回路系统的清洁操作。由于很多燃气涡轮发动机由飞行器使用，故所需的是，用于除去已经在冷却回路内变大的颗粒物质的清洁操作符合所有联邦航空管理局(FAA)和其它行程或航空规定。更进一步，需要清洁操作，其在燃气轮机处于其安装状态(诸如，安装在飞行器上的飞行器发动机或安装在发电站中的发电燃气轮机)或至少没有显著的拆卸的同时执行。
[0005]在一方面，本公开内容提供了一种清洁涡轮发动机的方法，涡轮发动机包括具有构造成空气冷却涡轮发动机的构件的挡板的至少一个内部冲击冷却回路。该方法包括将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的至少一个孔口，且至少作用于构件以从构件清洁物质，挡板构造成空气冲击冷却该构件。
[0006]将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧可包括将清洁剂引入定位在邻近挡板的后侧的前挡板腔中。该方法还可包括经穿过涡轮发动机的外壁中的端口接近涡轮发动机的挡板的后侧。涡轮发动机的外壁中的端口可提供至相应内部冲击冷却回路的内部冷却空气通道的通路，其向挡板给送空气以空气冷却构件。端口可为构造成收纳联接到燃料喷嘴上的燃料管线的涡轮发动机的外壳中的孔口。穿过涡轮发动机的外壁中的端口接近涡轮发动机的挡板的后侧可包括将清洁剂输送机构定位成穿过端口且邻近挡板的后侧。
[0007]冲击冷却构件可为护罩，其联接至至少部分地定位在护罩的后侧上的护罩吊架。清洁剂可经过吊架中的至少一个孔口，且可引入吊架与护罩的后侧之间的前挡板腔中。
[0008]清洁剂可作用于挡板的前侧上，其基本面对构件，挡板构造成空气冲击冷却该构件。清洁剂可包括酸性水基试剂，其包括有机表面活性剂和缓蚀剂，其设计成有选择地溶解基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类中的至少一者，同时基本与形成构件的材料不反应。涡轮发动机可附接到飞行器上。内部冲击冷却回路可包括多个沿轴向布置的冷却回路，其各自包括构造成冷却沿周向布置的构件中的相应一个的挡板。该方法可包括将清洁剂基本同时引入多个沿周向布置的挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的孔口，且至少作用于相应沿周向布置的构件，挡板构造成空气冷却该构件。清洁方法可包括将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的多个孔口，以形成多个离散的清洁剂射流，其至少作用于构件以从构件清洁物质，挡板构造成空气冷却该构件。
[0009]另一方面，本公开内容提供了一种清洁涡轮发动机的方法。该方法包括获得涡轮发动机，其包括沿周向布置的内部冲击冷却回路，各个均具有构造成空气冲击冷却涡轮发动机的相应沿周向布置的构件的挡板，其中挡板各自包括后侧、定位成邻近相应构件的前侦U，以及从前侧延伸至后侧的至少一个孔口。该方法还包括将清洁剂输送机构定位成穿过涡轮的外壁中的至少一个接近孔口且邻近挡板的后侧。该方法还包括将清洁剂经由清洁剂输送机构引入挡板的后侧，使得清洁剂穿过挡板中的至少一个孔口，且作用于构件和挡板的前侧上来从其清洁物质。
[0010]构件可为沿周向布置的护罩，其各自联接到至少部分地定位在护罩的后侧上的护罩吊架上，且该方法可包括使清洁剂经过各个吊架中的孔口，且进入形成在吊架与挡板的后侧之间的前挡板腔中。各个吊架中的孔口可与相应的沿周向布置的内部冲击冷却回路的相应内部冷却通道连通，以将空气给送至相应的挡板以空气冷却相应构件。
[0011]涡轮发动机可附接到飞行器上。清洁剂可包括酸性水基试剂，其包括有机表面活性剂和缓蚀剂，其设计成有选择地溶解基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类中的至少一者，同时基本与形成构件的材料不反应。
[0012]在另一方面，本公开内容提供了一种用于清洁涡轮发动机的系统，涡轮发动机包括至少一个内部冲击冷却回路，其具有与挡板连通的内部冷却通路，挡板构造成空气冷却涡轮发动机的构件。系统包括延伸穿过涡轮的外壁中的开口且邻近挡板的后侧的清洁剂输送机构。系统还包括与清洁剂输送机构流体连通的清洁剂源，其包括酸性水基试剂，该试剂具有有机表面活性剂和缓蚀剂。
[0013]构件可为护罩，其联接到至少部分地定位在护罩的后侧上的护罩吊架上，且清洁剂输送机构可延伸至护罩吊架中的孔口，以将清洁剂输送至前挡板腔中，前挡板腔形成在护罩吊架与挡板的后侧之间。清洁剂输送机构可延伸至邻近挡板的后侧的前挡板腔。包括酸性水基试剂的清洁剂源可构造成将清洁剂经由清洁剂输送机构输送至挡板的后侧，使得输送的清洁剂穿过挡板中的孔口，且作用于构件和挡板的前侧上以从其清洁物质。
[0014]本发明的第一技术方案提供了一种清洁涡轮发动机的方法，该涡轮发动机包括至少一个内部冲击冷却回路，其带有构造成空气冷却涡轮发动机的构件的挡板，方法包括:将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的至少一个孔口，且至少作用于构件以从构件清洁物质，挡板构造成空气冲击冷却该构件。
[0015]本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧包括将清洁剂引入定位成邻近挡板的后侧的前挡板腔中。
[0016]本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，还包括穿过涡轮发动机的外壁中的端口接近涡轮发动机的挡板的后侧。
[0017]本发明的第四技术方案是在第三技术方案中，涡轮发动机的外壁中的端口提供至相应内部冲击冷却回路的内部冷却空气通道的通路，其向挡板给送空气以空气冷却构件。
[0018]本发明的第五技术方案是在第三技术方案中，端口为构造成收纳联接至燃料喷嘴的燃料管线的涡轮发动机的外壳中的孔口。
[0019]本发明的第六技术方案是在第三技术方案中，穿过涡轮发动机的外壁中的端口接近涡轮发动机的挡板的后侧包括将清洁剂输送机构定位成穿过端口且邻近挡板的后侧。
[0020]本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，构件为护罩，其联接至至少部分地定位在护罩的后侧的护罩吊架。
[0021]本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，清洁剂经过吊架中的至少一个孔口，且被引入形成在吊架与护罩的后侧之间的前挡板腔中。
[0022]本发明的第九技术方案是在第一技术方案中，清洁剂作用于基本面对构件的挡板的前侧，挡板构造成空气冲击冷却构件。
[0023]本发明的第十技术方案是在第一技术方案中，清洁剂包括设计成有选择地溶解基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类中的至少一者，同时与形成构件的材料基本不反应的酸性水基的试剂，其包括有机表面活性剂和缓蚀剂。
[0024]本发明的第十一技术方案是在第一技术方案中，涡轮发动机附接至飞行器。
[0025]本发明的第十二技术方案是在第一技术方案中，内部冲击冷却回路包括各自包括构造成冷却沿周向布置的构件的相应一个的挡板的多个沿周向布置的冷却回路。
[0026]本发明的第十三技术方案是在第一技术方案中，还包括将清洁剂基本同时地引入多个沿周向布置的挡板的后侧，使得清洁剂穿过挡板中的孔口，且至少作用于相应沿周向布置的构件，挡板构造成空气冷却该构件。
[0027]本发明的第十四技术方案是在第一技术方案中，还包括将清洁剂引入涡轮发动机的挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的多个孔口，以形成多个离散的清洁剂射流，其至少作用于构件以从构件清洁物质，挡板构造成空气冷却该构件。
[0028]本发明的第十五技术方案提供了一种清洁涡轮发动机的方法，方法包括:获得涡轮发动机，其包括沿周向布置的内部冲击冷却回路，各个回路均带有构造成空气冲击冷却涡轮发动机的相应沿周向布置的构件的挡板，其中挡板各自包括后侧、定位成邻近相应构件的前侧，以及从前侧延伸至后侧的至少一个孔口；将清洁剂输送机构定位成穿过涡轮的外壁中的至少一个接近孔口且邻近挡板的后侧；以及将清洁剂经由清洁剂输送机构引入挡板的后侧，使得清洁剂经过挡板中的至少一个孔口，且作用于构件和挡板的前侧来从其清洁物质。
[0029]本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，构件为沿周向布置的护罩，它们各自联接至至少部分地定位在护罩的后侧上的护罩吊架，且其中方法还包括使清洁剂经过各个吊架中的孔口，且进入形成在吊架与挡板的后侧之间的前挡板腔中。
[0030]本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，各个吊架中的孔口与相应的沿周向布置的内部冲击冷却回路的相应内部冷却通道连通，以将空气给送至相应的挡板来空气冷却相应的构件。
[0031]本发明的第十八技术方案是在第十五技术方案中，涡轮发动机附接至飞行器。
[0032]本发明的第十九技术方案是在第十五技术方案中，清洁剂包括设计成有选择地溶解基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类中的至少一者，同时与形成构件的材料基本不反应的酸性水基的试剂，其包括有机表面活性剂和缓蚀剂。
[0033]本发明的第二十技术方案提供了一种用于清洁涡轮发动机的系统，涡轮发动机包括带有与构造成空气冷却涡轮发动机的构件的挡板连通的内部冷却通道的至少一个内部冲击冷却回路，系统包括:清洁剂输送机构，其延伸穿过涡轮的外壁中的开口且邻近挡板的后侧；以及与清洁剂输送机构流体连通的清洁剂源，其包括带有有机表面活性剂和缓蚀剂的酸性水基试剂。
[0034]本发明的第二十一技术方案是在第二十技术方案中，构件为护罩，其联接至至少部分地定位在护罩的后侧上的护罩吊架，且其中清洁剂输送机构延伸至护罩吊架中的孔口，以将清洁剂输送至形成在护罩吊架与挡板的后侧之间的前挡板腔中。
[0035]本发明的第二十二技术方案是在第二十技术方案中，清洁剂输送系统延伸至邻近挡板的后侧的前挡板腔。
[0036]本发明的第二十三技术方案是在第二十技术方案中，包括酸性水基试剂的清洁剂源构造成将清洁剂经由清洁剂输送机构输送至挡板的后侧，使得输送的清洁剂经过挡板中的孔口，且作用于构件和挡板的前侧上以从其清洁物质。
[0037]本公开内容的这些及其它目的、特征和优点将从连同附图的本公开内容的各种方面的以下详细描述中变得清楚。
【附图说明】
[0038]图1为用于示例性涡轮发动机的护罩的示例性内部冲击冷却回路的截面视图；
图2为图1的示例性内部冲击冷却回路的挡板部分的一部分的放大截面视图；
图3示出了内部冲击冷却回路的示例性周向布置和涡轮发动机的相关构件的图示；
图4为带有累积在其后挡板侧上的颗粒物质的示例性内部冲击冷却回路的示例性挡板的立面视图；
图5为带有其累积的颗粒物质的示例性内部冲击冷却回路的示例性护罩的冲击冷却表面的立面视图；
图6为安装在图1的内部冲击冷却回路中的根据本公开内容的清洁系统和方法的示例性实施例的截面视图；
图7为图1的内部冲击冷却回路的清洁期间图6的示例性清洁系统和方法的放大视图；图8为应用图7的示例性清洁系统和方法之后的图5的示例性护罩的示例性冲击冷却表面的立面视图； 图9为在应用图7的示例性清洁系统和方法之后的图4的示例性挡板的立面视图；以及图10为示出根据本公开内容的清洁涡轮发动机的内部冲击冷却回路的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039]当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语〃一〃、〃一个〃、〃该〃和〃所述〃旨在表示存在一个或更多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"旨在为包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的附加元件。操作参数的任何实例并未排除公开的实施例的其它参数。本文参照任何特定密封实施例描述、示出或以其它方式公开的构件、方面、特征、构造、布置、使用等可类似地应用于本文公开的任何其它密封实施例。
[0040]根据本公开内容的方面和系统提供涡轮发动机的内部冲击冷却回路的原地一致周向清洁(即，围绕涡轮的整个圆周清洁)，而不显著地拆卸发动机，其中清洁剂从其除去物质以恢复或改善回路的冷却效率，且由此恢复或改善涡轮的性能。例如，根据本公开内容的清洁涡轮发动机的内部冲击冷却回路的方法和系统可使内部冲击冷却回路构造成冲击冷却的构件的冷却特征有效回到进入工作之前的其原始状态。根据本公开内容的清洁方法和系统还可提供从内部冲击冷却回路的构件和/或内部冲击冷却回路构造成冲击冷却在其上包括沉积的大部分(或大部分难以除去的)物质的构件或表面除去物质，使得构件的性能、寿命或功能基本校正或完全恢复。例如，根据本公开内容的方法和系统可提供清洁沿周向布置的冲击冷却回路的"最脏"的内部冷却回路(诸如，包括"最脏"冲击冷却的构件的回路)，以确保校正或恢复沿周向布置的冲击冷却回路的完整性。类似地，对于各个独立的冲击冷却回路和/或对于内部冲击冷却回路构造成冲击冷却的各个构件，根据本公开内容的方法和系统可提供各个回路的区域和/或〃最脏的〃冷却构件的有效清洁，使得甚至回路的最坏区域和/或冷却构件的性能、寿命和/或功能在涡轮的使用期间基本校正或恢复至有效冲击冷却的可接受水平。
[0041]根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可构造成通过输送清洁剂穿过一个或更多个通路、端口或涡轮外壁中的孔口而不显著拆卸涡轮发动机来利用清洁剂清洁燃气涡轮发动机的内部冷却通道。在一些实施例中，涡轮内部冲击冷却回路清洁方法和系统可构造成在冲击冷却回路的通道中输送清洁剂，冲击冷却回路典型地在正常或典型涡轮发动机工作期间在高达100psi的气压下操作。根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可使用内部冲击冷却回路的挡板系统(即，用于冲击冷却的挡板)，以将清洁剂输送至挡板构造成冷却其来改善构件的清洁效率的构件。
[0042]尽管下文参照构造或设计成冲击空气冷却特定构件(例如，护罩)的特定内部冲击冷却回路来详细描述根据本公开内容的清洁祸轮发动机的内部冲击冷却回路的方法和系统，但本公开内容的内部冲击冷却回路清洁方法和系统同样可应用于构造成冷却涡轮发动机的其它构件的其它冲击冷却回路，涡轮发动机的其它构件是(或可以是)冲击空气冷却的，诸如喷嘴、导叶、热障层(诸如，燃烧器热障层)、叶片、防溅挡板等。此外，尽管下文参照燃气涡轮发动机的高压区段或部分的内部冷却通道详细描述了根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法及系统，但清洁方法和系统同样可应用于具有冲击冷却的涡轮发动机的其它区段或部分。
[0043]因此，用于清洁如本文公开的涡轮发动机的涡轮发动机内部冲击冷却回路可为包括前冲击挡板腔或仓室(plenum)、具有穿过其间的至少一个孔口的隔板或挡板，以及后挡板腔的任何涡轮冷却回路，它们共同地构造成典型地在涡轮发动机的操作期间冲击冷却涡轮发动机的构件、表面或部分。前挡板腔布置或定位在冲击挡板上游，且构造成将冷却空气或其它材料给送穿过挡板的至少一个孔口，且后挡板腔布置或定位在挡板下游且邻近或接近冲击冷却构件或表面。用语挡板或隔板在本文中用于表示包括延伸穿过其间的至少一个孔口的任何构件、部分、表面或机构，孔口用于生成至少一股离散的冷却射流，其冲击涡轮发动机的内部冲击冷却回路的后挡板腔中的表面或构件，以冷却表面或构件。因此，下文参照图1-9(具有冲击冷却护罩)的挡板仅为一个示例性挡板实施例，且包括延伸穿过其间的至少一个孔口的任何其它构件、部分、表面或机构可用于本文公开的清洁方法和系统中，孔口用于生成至少一股离散冷却射流，其冲击内冲击冷却回路的后挡板腔中的表面或构件。
[0044]存在较宽范围的用作前挡板腔和后挡板腔的基本封闭的体积的几何形状和构造，以及用于涡轮中的不同内部冲击冷却回路的挡板的构件、部分、表面或机构。前挡板腔、生成离散冷却射流的至少一个孔口(本文大体上称为挡板)，以及由后挡板腔中的至少一股离散射流冲击冷却的构件或表面的任何布置可由本文所述的方法和系统使用来清洁涡轮。在此清洁方法和系统中，清洁剂引入或以其它方式进入至少一个内部冲击冷却回路的前挡板腔或仓室中，且穿过挡板中的至少一个孔口来从涡轮的构件或表面清洁材料，诸如至少一个内部冲击冷却回路典型地或在其它情况下冲击冷却的构件或表面。
[0045]以此方式，本公开内容的清洁内部冲击冷却回路的方法和系统构造成使用之前存在的冲击冷却构造来形成从冲击冷却表面或构件的整个区域有效且高效地清洁外来材料的适合的清洁剂流动状态。换言之，根据本公开内容的有效且高效的清洁通过将清洁剂"喷洒"穿过之前存在的挡板来执行，挡板用于涡轮发动机来用于冲击冷却以清洁涡轮的冲击冷却的内部构件或表面。发明人确定了清洁剂射流可构造成使得内部冲击冷却回路的各个清洁表面或构件在冲击冷却表面或构件的整个区域上一致地清洁。发明人还确定了在包括沿周向布置或定位的内部冲击冷却回路的涡轮中，围绕发动机的整个圆周的各个冷却回路可一致地清洁(即，各个冲击冷却回路提供至少最低清洁效率，其有效从冲击冷却表面或构件的整个区域除去外来材料)。
[0046]已经认识了影响本公开内容的方法和系统从涡轮发动机的冷却构件或表面清洁外来物质的效率和有效性的一定数目的因素。例如，发明人确定前挡板腔中的清洁剂的输送压力、穿过挡板的(多个)孔□的清洁剂的流速、挡板中的孔□数目、清洁剂在其流出挡板时的速度、清洁剂在其撞击冷却构件或表面上的物质时的速度，以及由清洁剂在物质上生成的剪切应力各自影响了使用清洁剂和冲击冷却回路来从冷却的构件或表面清洁外来物质的效率和有效性。例如，包括多个孔口的挡板中的孔口的模式已经确定为影响冷却构件或表面上的所得清洁剂射流的分布，以及射流如何撞击冷却构件或表面上的物质。实际上，已经确定了清洁剂射流的冲击角为射流是否生成相对于构件或表面上的物质的适当冲击且由此从其除去物质的因素。典型的冲击冷却回路中的挡板孔口的轴线的角可定向成正交于冷却(且因此清洁)的表面或构件，或可相对于冷却(且因此清洁)的表面或构件成角。例如，用于本文公开的清洁方法和系统中的挡板孔口的轴线的角可在相对于冷却(且因此清洁)的表面或构件大约30度到大约90度的范围内。当涡轮发动机中的挡板的孔口构造典型地基于空气冷却效率构造时，本公开内容的清洁方法和系统提供了使用此之前存在的冷却设计孔口的完全且一致的清洁。
[0047]根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可有效从冷却回路构造或设计成冲击冷却的构件和/或冷却回路自身的构件或方面基本除去外来物质。外来物质可为任何物质，诸如颗粒物质，其在使用发动机期间累积、引入或产生在涡轮发动机的一个或更多个构件或表面上或中，这降低涡轮的效率，或以其它方式干扰或退化涡轮的一个或更多个功能或构件。以此方式，本文公开的方法和系统清洁的外来物质可为涡轮的最初制造之后在涡轮的构件或表面上沉积和/或产生的任何物质，其干扰作为总体的涡轮和/或涡轮的一个或更多个构件或子系统的适当设计或理想的效率、功能或寿命。例如，由本文公开的方法和系统清洁的外来物质可为摄取或以其它方式引入发动机中且沉积或粘附到冲击冷却回路的一个或更多个构件或表面和/或冲击冷却回路构造或设计成所冷却的构件或表面上的灰尘、沙、碎肩或其它外来物质或污染物。外来物质还可包括引入发动机中且由发动机内的热、压力等反应、处理或以其它方式改变的物质。外来物质可为由发动机摄取和沉积(例如，在一定时间内累积)在冲击冷却回路的一个或更多个构件或表面和/或冲击冷却回路构造成所冷却的构件或表面上的可溶和不可溶的灰尘种类。
[0048]根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可使用一种或更多种清洁剂，其包括有效除去可沉积或形成在涡轮内部冲击冷却回路的下覆构件或表面(包括冲击冷却构件或其自身的表面)上的物质。例如，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可使用清洁剂，其从涡轮构件有效除去基于CMAS的反应产物、空隙水泥和/或随后的累积矿尘层的基于氧化物、基于氯化物、基于硫酸盐和/或基于碳的组合，诸如2014年9月12提交的美国专利申请14/484，897中公开的清洁剂。更具体而言，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可使用包括有选择地溶解涡轮发动机的内部冷却通道中的外来材料的组分的试剂的清洁剂。如本文中所使用的，"有选择地溶解"是指清洁剂与某些预定材料反应且与除预定材料之外的材料基本不反应的能力。具体而言，用语"有选择地溶解"这里参照本公开内容的系统和方法的清洁清洁剂使用，以表示具有与涡轮发动机内的下覆构件上的外来物质反应的试剂成分的清洁剂，以有助于从下覆的涡轮构件除去反应和未反应的外来材料，但其与用于形成下覆涡轮构件的材料基本不反应，以在外来物质的除去期间(S卩，清洁过程期间)限制对它们的破坏。
[0049]在一些实施例中，清洁剂可包括酸性水基清洁试剂，其包括一种或更多种有机表面活性剂和缓蚀剂，其设计成有选择地溶解涡轮构件上的物质的基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类，同时与形成涡轮构件的材料基本不反应，诸如金属涡轮构件。在一些实施例中，金属成分可由镍合金、钴基合金和/或钢构成。清洁剂的试剂成分可包括试剂成分的大约百分之25到大约百分之70体积之间的范围内的水、试剂成分的大约百分之I到大约百分之50的体积之间的范围内的酸性组分，以及试剂成分的大约百分之I到百分之40体积之间的范围内的胺组分。清洁剂可通过以达到40倍的水稀释试剂成分来至少部分地形成。相信在不由任何特定理论界定的情况下，试剂的酸性组分为有助于外来材料的基于氧化物、基于氯化物、基于硫酸盐和基于碳的组分的选择性溶解的主要驱动物。示例性酸性组分包括但不限于柠檬酸、羟基乙酸、聚丙烯酸和它们的组合。还相信在不由任何特定理论界定的情况下，清洁剂的胺组分用作有助于减小清洁溶液与外来材料之间的表面张力的表面活性剂。示例性胺组分包括但不限于纳米异丙醇胺和三乙醇胺。
[0050]图1-5中示出了其中可使用本公开内容的清洁方法和系统的示例性燃气涡轮发动机的内部冲击冷却回路或通道10。内部冲击冷却回路10可定位在涡轮发动机的高压区段中。例如，如图1中所示，示例性内部冲击冷却回路1可邻近(例如，至少部分围绕延伸)至少一个第一级喷嘴14和至少一个第一级叶片16，且构造成冲击空气冷却与至少一个第一级叶片16相关联的至少一个第一级护罩18的至少一部分或表面30(S卩，至少一个护罩18为其中内部冲击冷却回路10设计或构造成冷却其的构件)。然而，如前文所述，内部冲击冷却回路10仅为示例性的，且本公开内容同样可上应用于如本领域的普通技术人员认识到的涡轮发动机的其它冲击冷却构件(即，除第一级护罩18外的构件)。
[0051]如图1和2中所示，内部冲击冷却回路10可包括、限定或形成内部冷却通道12，以用于将冷却空气流引导至定位在冷却构件(S卩，至少一个护罩18)附近的至少一个冲击挡板20的至少一个后侧表面30。以此方式，冲击冷却回路10的内部冷却通道12将空气给送至挡板20，其最终使空气冲击护罩18的后侧30上以冷却护罩18。冷却通道12可大体上沿前到后的方向延伸。如图1中所示，内部冷却通道12可提供或形成在发动机的外或外部壁或壳50与内壁或壳52之间。发动机的外壁50由此可隔尚或以其它方式防止内部冷却通道12从发动机的外部接近。以此方式，发动机的外壁50必须破开或以其它方式"打开"以提供进入内部冷却通道12的进出口或通路的孔口。内壁52可至少部分地限定或形成燃烧路径54，其从将燃料给送至发动机的第一级的燃料喷嘴56(8卩，第一级喷嘴14和叶片16)延伸。以此方式，冷却通道12可围绕燃烧路径54、沿燃烧路径54或在燃烧路径54外至少部分地延伸。
[0052]如图2所示和上文所述，内部冷却通道12可给送或以其它方式与内部冲击冷却回路10的至少一个挡板20流体连通。在一些实施例中，挡板20可联接到至少一个吊架部件22上或由至少一个吊架部件22保持，吊架部件22定位成邻近挡板20的后侧或面向外的表面
24。在一些实施例中，吊架部件22可〃保持〃或以其它方式联接到多个挡板20上。如图2中所示，吊架部件22和挡板20可形成吊架部件22与挡板20的后侧24之间的前挡板腔、仓室或空间34。前挡板腔34(和/或内部冷却通道12)可基本为气密性的，使得冷却空气(由内部冷却通道12给送)在前挡板腔34中加压。在一些实施例中，前挡板腔34和/或内部冷却通道12中的冷却空气在发动机处于工作中的同时可在达到大约100psi的压力下操作。
[0053]为了使冷却空气从内部冷却通道12给送到前挡板腔34中，吊架部件22可包括或限定至少一个孔口或通路42，其穿过吊架部件22从内部冷却通道12延伸至前挡板腔34。以此方式，前挡板腔34和内部冷却通道12可经由至少一个孔口 42流体连通。吊架部件22中的至少一个孔口 42可构造成在前挡板腔34中提供冷却空气的足够的流速、压力和其它特征或状态，使得挡板20有效地冲击空气冷却至少一个后侧，以冷却至少一个护罩18的侧部或部分30 ο
[0054]如图2和3中所示，挡板20可包括至少一个(诸如多个或一排)孔口或通道28，其从邻近后侧24的前挡板腔34延伸穿过挡板20至邻近挡板20的前侧26的后挡板腔36。挡板20的前侧26可与挡板20的后侧24基本相对。挡板20的前侧26可邻近或接近其中内部冲击冷却回路10设计或构造成在涡轮发动机工作期间冲击冷却其的构件18的表面或部分30。以此方式，后挡板腔36可在挡板20的前侧26与其中内部冲击冷却回路10设计或构造成冲击冷却其的构件18的表面或部分30之间延伸。如图1-5中所示，冲击冷却回路10可设计或构造成冲击冷却至少一个护罩18，且因此挡板20的前侧26(和后挡板腔36)邻近或接近护罩18的后侧或部分30，且以其它方式构造成使得穿过挡板20的多个孔口 28进入后挡板腔36中的冷却空气冲击在护罩18的后侧30上。以此方式，挡板20中的多个孔口 28可通过空气冲击冷却来冷却需要或受益于冷却的构件18来执行后挡板腔36中的构件18的至少一个表面30的冷却。
[0055]应当注意的是，冲击冷却回路10可设计成优化或以其它方式向构件18(例如，至少一个护罩、喷嘴等)提供高效、有效和/或高于预定最低水平的冷却，冲击冷却回路10设计成冷却该构件。例如，前挡板腔34中的冷却空气的输送压力、穿过挡板20的冷却空气的流速、挡板20中的孔口28的数目、布置/模式、尺寸、成角、形状等、冷却空气在其流出挡板20的后侧26进入后挡板腔36中时的速度、冷却空气在其冲击后挡板腔36(例如，至少一个护罩18的后侧30)中的冲击冷却(多个)构件18的表面或部分30时的速度等可设计成向冲击冷却的(多个)构件18提供最佳冲击冷却效率。
[0056]当根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统使用现有冲击冷却回路10时，方法和系统可构造成生成或形成冲击冷却的构件18的整个区域或表面30上的适合的清洁性清洁剂流动几何形参数、特征或其它状态，以使用构造、设计或优化成主要或单独用于冷却的冲击冷却回路10清洁灰尘、沙、碎肩38或其它物质。换言之，当现有的冲击冷却回路10基于空气冷却效率设计时，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可构造成使用此设计或构造以用于最佳的清洁。然而，根据本公开内容的清洁涡轮的方法和系统的冲击冷却回路10(包括挡板20)可包括设计、构造和/或使用冲击冷却回路10(包括挡板20)，其设计、构造或以其它方式适于平衡涡轮操作期间的冲击冷却和冲击冷却的构件18的冲击清洁。
[0057]构造、设计或优化成主要或单独用于冷却的冲击冷却回路10可包括具有后侧26的挡板20，其与冲击冷却构件18的相邻或邻近表面30间隔开大约0.05英寸或大约0.5英寸的范围内。相反，构造、设计或优化成平衡涡轮构件的冲击冷却和冲击清洁的冲击冷却回路10可包括具有后侧26的挡板20，其与冲击冷却构件18的相邻或邻近表面30间隔开的大约0.1英寸到大约0.25英寸的范围内。
[0058]如图3的图示中所示，涡轮发动机典型地包括多个沿周向布置的内部冷却回路。因此，图1和2中所示和上文所述的内部冷却回路10代表可沿周向布置在涡轮中的许多回路中的一个。沿周向布置的内部冷却回路10由此可各自包括用于冷却空气的通道12、至少一个挡板20，以及由挡板20空气冲击冷却的至少一个构件18。以此方式，图3图解示出了具有沿周向布置的内部冷却回路10的涡轮发动机，回路10各自包括用于冷却空气的通道12、护罩吊架22、一对挡板20，以及由一对挡板20冷却的至少一个护罩18。一对挡板20可支承或联接到吊架20上，使得各个吊架20的中心线或中线21与一对挡板20的接合处基本对准。
[0059]如图4和5中所示和上文所述，在涡轮发动机的使用期间，摄入或以其它方式引入发动机中的灰尘、沙、污垢、碎肩或其它外来物质、污染物或物质38可沉积、粘附或以其它方式累积在内部冲击冷却回路1的构件和/或冲击冷却回路1构造或设计成冷却的构件18或表面30上。如图4中所示，挡板20的前侧26可包括累积的物质38，其可阻塞或以其它方式不利地影响挡板20的冷却效率。如图4中所示，取决于发动机的工作时间，挡板20的前侧26可由累积的物质38基本覆盖或上覆，诸如由累积的物质38基本完全覆盖。也如图4中所示，挡板20的至少一个孔口 28可部分地或完全地由累积的物质38阻挡、阻塞或塞住。如下文进一步所述，根据本公开内容的清洁祸轮内部冲击冷却回路的方法和系统可基本除去内部冲击冷却回路1的挡板20的前侧26上和/或挡板20的孔口 28中的此累积物质38。
[0060]类似地，如图5中所示，护罩20(即，冲击冷却的构件)的后侧或冲击冷却的构件、表面或部分26可包括累积的物质38。在一些实施例中，如图5中所示，护罩20的后侧或冲击冷却的表面或部分26可包括凸块或凸起部分，其可趋于捕集或以其它方式接收累积的物质38。也如图5中所示，冷却构件18(例如，护罩)的冲击冷却的表面或部分26上的累积物质38可隔离构件18或以其它方式不利地影响经由挡板20的冲击冷却的冷却效率。取决于发动机的工作时间，冷却的构件18的冷却表面或部分26可基本以如图5中所示的累积物质38覆盖或上覆，诸如由累积的物质38基本完全覆盖。如下文进一步所述，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可基本除去内部冲击冷却回路10的冷却构件18的冷却表面或部分26上的此累积物质38。
[0061]图6-10示出了用于利用清洁剂64除去内部冲击冷却回路10(如图4中所示)的冷却构件18的冷却表面或部分26和/或内部冷却回路10(如图5中所示)的挡板20的前侧26上的累积物质38的根据本公开内容的清洁内部冲击冷却回路的方法和系统。如图6和7中所示，清洁剂64可输送至至少一个挡板20，其用于在涡轮发动机(例如，在燃气涡轮发动机的高压区段中)中冲击冷却。例如，在一些实施例中，方法和系统构造成将清洁剂64引入前挡板腔34中，或以其它方式邻近涡轮发动机的至少一个挡板20的后侧24，使得清洁剂64穿过挡板20中的孔口 28，且至少作用于构件18以清洁累积的物质38，挡板20构造成空气冷却该构件18。
[0062]如图6中所示，清洁剂64可经由清洁剂输送机构60输送至前挡板腔34或邻近至少一个挡板20的后侧24。清洁剂输送机构60可将至少部分地穿过涡轮内部冲击冷却回路10的通道或其它清洁剂输送机构或媒介物提供至前挡板腔34或以其它方式邻近涡轮发动机的至少一个挡板20的后侧24。清洁剂输送机构60可为柔性的、可弯曲的、可改变的或可调整的软管、管或管状机构，其可穿过涡轮发动机的一个或更多个部分，且至前挡板腔34或以其它方式邻近至少一个挡板20的后侧24，且将清洁剂64输送至其。清洁剂输送机构60可构造成从内部冷却通道12与至少一个吊架机构22中的至少一个孔口 62附接、匹配或以其它方式联接，以将清洁剂64提供至至少一个孔口 62，且最终至相关联的前挡板腔34或以其它方式邻近至少一个挡板20的后侧24。
[0063]清洁剂输送机构60可延伸至至少一个前挡板腔34或以其它方式邻近冲击冷却回路10的至少一个挡板20的后侧24，以通过至少部分地延伸穿过冲击冷却回路10的内部冷却通道12来向其提供清洁剂64流。清洁剂输送机构60可接近内部冷却通道12，或以其它方式延伸或构造成通过穿过发动机的外壁或壳50提供清洁剂64至至少一个挡板腔34或邻近至少一个挡板20的后侧24。例如，如图6中所示，清洁剂输送机构60可穿过或沿内部冷却通道12延伸穿过发动机的外壁或壳50，且至对应吊架22中的至少一个孔口 62。然而，清洁剂输送机构60可延伸穿过发动机的外壁或壳50中的进出口或孔口 66，且至至少一个挡板腔34或邻近至少一个挡板20的后侧24，而不穿过或进入内部冷却通道12。
[0064]清洁剂输送机构60可经由发动机的外壁或壳50中的至少一个孔口66将清洁剂64输送或提供至祸轮发动机的内部冲击冷却回路10。以此方式，本公开内容的清洁系统和方法允许发动机在不从工作中除去发动机和/或显著拆卸发动机而执行清洁的情况下清洁。由清洁剂输送机构60使用的发动机的外壁或壳50中的至少一个孔口 66将清洁剂64传送或提供至至少一个前挡板腔34或以其它方式邻近冲击冷却回路10的至少一个挡板20的后侧24，诸如通过相关联的内部冷却通道12，可为外壁50中的已经存在的进出端口(S卩，由涡轮发动机用于不同于清洁内部冲击冷却回路10的目的的端口)。例如，输送机构60穿过的发动机的外壁或壳50中的至少一个孔口 66可为开孔范围的进出端口、燃料喷嘴端口或凸缘、点火器端口、仪器进出端口，或发动机的任何其它之前存在的端口。使用发动机的端口66的至少一个部分或机构可除去，使得端口 66露出或以其它方式可用于输送机构60。例如，如图6中所示，燃料喷嘴的至少一部分可从涡轮发动机的外壁50中的相应的孔口或端口 66除去，且输送机构60可延伸穿过〃开启〃端口 66且进入相应的内部冷却通道12中(且最终至相应的至少一个挡板腔34或邻近至少一个挡板20的后侧24)。然而，由输送机构60用于将清洁剂64提供至至少一个挡板20的发动机的外壁或壳50中的至少一个孔口 66可为不是预先存在的孔口 66，且/或用于除清洁内部冲击冷却回路10外的目的的孔口 66。
[0065]就延伸穿过发动机的外壁或壳50且延伸至至少一个挡板腔34或邻近至少一个挡板20的后侧24(诸如通过至少部分地延伸穿过内部冷却通道12且至相关联的吊架机构22中的至少一个孔口)的清洁剂输送机构60而言，清洁剂64可穿过挡板20或以其它方式由清洁剂输送机构60输送至挡板20，使得清洁剂64穿过挡板20中的孔口 28进入后挡板腔36中，且冲击或其它方式物理地至少作用于相应内部冲击冷却回路10构造成冷却其和在工作期间变得被覆盖或包括沉积在其上的物质38的构件18。进入后挡板腔36中的清洁剂64还可作用于挡板20的前壁26上，以除去也累积在其上的物质38。以此方式，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法及系统使用挡板20来在清洁剂64输送至前挡板仓室/腔34或以其它方式邻近冲击冷却回路10的挡板20的后侧24来从内部冲击冷却回路10构造成冷却其的至少该构件18清洁物质38时，在后挡板腔36中生成了清洁剂清洁射流阵列。
[0066]为了确保清洁剂64的此清洁射流形成且有效除去累积在内部冲击冷却回路10构造成所冷却的至少该构件18上(且可能挡板20的前侧26)的物质38，可配置或控制由清洁剂输送机构60输送到后挡板腔36中的清洁剂64的压力、流速、温度和其它条件或量度。例如，输送机构60可与清洁剂64的源流体连接，清洁剂64的源给送或以其它方式提供清洁剂64至清洁剂输送机构60。清洁剂源62可调节由输送机构60输送至挡板仓室/腔34或以其它方式邻近挡板20的后侧24且进入后挡板腔36中的清洁剂64的温度和压力中的至少一者。清洁剂64通过在大约Ipsi到大约100psi的范围内的压力下的清洁剂源62和清洁剂输送机构60输送至挡板仓室/腔34或以其它方式邻近挡板20的后侧24，以清洁后挡板腔36中的物质38(例如，内部冲击冷却回路10构造成冷却其的构件18，以及可能的挡板20的前侧26)。然而，清洁剂64可通过处于较低压力下的清洁剂源62和清洁剂输送机构60输送至前挡板仓室/腔34或以其它方式邻近挡板20的后侧24，使得清洁剂64在前挡板腔34中为基本被动或停滞的流体，或以其它方式邻近挡板20的后侧24。
[0067]后挡板腔36中的清洁剂64的射流在清洁累积在内部冲击冷却回路10构造成冷却其的构件18 (且可能内部冲击冷却回路1的挡板20的前侧26)上的物质38中的有效性和/或效率，射流的特征或量度可起到作用。例如，后挡板腔36中的清洁剂64的射流的冲角可构造成生成相对于物质38的适合撞击。类似地，由清洁剂源62和清洁剂输送机构60输送到前挡板仓室/腔34或以其它方式邻近挡板20的后侧24的输送特有的压力和流速范围可构造成在后挡板腔36中形成有效和/或高效的清洁剂射流几何形状和模式。可影响清洁剂64清洁且因此可构造或认作是在特定清洁操作或清洁系统配置中的其他因素可包括挡板20中的孔口 28模式、穿过挡板20的清洁剂64的流速、挡板20中的孔口 28的数目、清洁剂64在其流出挡板20进入后挡板腔36时的速度、清洁剂64在其撞击物质38时的速度，以及由清洁剂64在物质38中生成的剪切应力。例如，通过清洁剂源62和清洁剂输送机构60进入前挡板仓室/腔34或以其它方式邻近挡板20的后侧24的清洁剂64的输送压力和流速范围可构造成在一个或更多个特定冲击冷却回路10的后挡板腔36中形成有效和/或高效的清洁剂射流几何形状和模式，使得累积在至少各个冲击冷却的表面或构件18上的物质38在其整个区域上均匀地清洁。
[0068]根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的系统和方法还可包括使除清洁清洁剂64之外的材料穿过(多个)挡板20的至少一个孔口 28，使得其至少冲击(多个)挡板构造成在使用清洁剂64之前和/或之后所冷却的构件或表面18上。例如，本公开内容的方法和系统可包括使至少一个循环的气体和/或液体穿过(多个)挡板20的至少一个孔口 28，使得其/它们至少冲击(多个)挡板构造成在使用清洁剂64之前和/或之后所冷却的构件或表面
18。例如，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统可包括使蒸汽、清洁剂64和液态水的循环穿过至少一个挡板20的至少一个孔口 28，使得它们各自至少冲击至少一个挡板构造成所冷却的构件或表面18上。
[0069]根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法及系统可从如图3中所示的沿周向布置的内部冲击冷却回路10—致地清洁物质38。清洁剂输送机构60可延伸至邻近沿周向布置的挡板20中的每一个，以向其提供清洁剂64，以用于冲击冷却沉积在沿周向布置的构件18上的物质38。例如，清洁剂输送机构60可构造成将清洁剂64引入或提供至前挡板腔34或以其它方式邻近涡轮发动机的各个沿周向布置的挡板20的后侧24，以执行围绕涡轮发动机的内部冷却通道10的整个圆周的一致清洁。涡轮发动机可安装或以其它方式定向成具有基本竖直地延伸的推进轴(诸如在涡轮发动机的典型维护期间)，且基本等量的清洁剂64(或清洁剂64的输送压力)可引导或引入至前挡板腔34，或以其它方式邻近发动机的各个沿周向布置的挡板20的后侧24，以从发动机的内部冲击冷却回路10构造成冲击所冷却的至少该构件18基本一致地清洁物质38。涡轮发动机可安装或以其它方式定向成具有基本水平延伸的推进轴(诸如涡轮发动机的典型操作期间)，且引导或引入前挡板腔34或以其它方式邻近发动机的各个沿周向布置的挡板20的后侧24的一定量的清洁剂64(或清洁剂64的输送压力)可调整来补偿重力，以便执行围绕发动机的整个圆周的类似的清洁剂射流组分相互作用，以从至少该构件18基本一致地清洁物质38。
[0070]图8和9中示出了根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统的最终结果。如相比于图5的图8中所示，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统在使用清洁剂64来冲击清洁是有效的，且由此除去内部冲击冷却回路10的挡板20构造成冲击所冷却(诸如冲击空气冷却)的构件18的冲击冷却表面30上。如图8中所示，冷却的构件18的冲击冷却的表面30的整体可在清洁操作之后基本没有物质38，使得冲击冷却的表面30基本类似于其制造状态和初始冷却效率(至少相对于其上没有物质38)。类似地，如相比于图4的图9中所示，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统在使用清洁剂64来除去累积在构造成冲击所冷却(诸如冲击空气冷却)的内部冲击冷却回路10的挡板20的前侧26上的物质38是有效的。如图9中所示，接近或邻近冷却构件18的冲击冷却表面30的挡板20的前侧26的整体可在清洁操作之后基本没有物质38，使得挡板20的前侧26基本类似于其制造状态和初始冷却效率(至少相对于没有其上的物质38)。
[0071]如图10中所示，根据本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路170的示例性方法可包括获得172包括沿周向布置的内部冲击冷却回路的涡轮发动机。各个内部冲击冷却回路可包括构造成空气冲击冷却涡轮发动机的相应的沿周向布置的构件的挡板。各个挡板可包括后侧、定位成邻近相应冲击冷却构件的前侧，以及从前侧延伸到后侧的孔口。如图10中所示，清洁涡轮内部冲击冷却回路170的方法还可包括提供174至穿过涡轮发动机的外壁的各个沿周向布置的内部冲击冷却回路的内部冷却通道的通路。提供174至内部冷却通道的通路可包括露出或以其它方式形成或提供穿过涡轮发动机的外壁的端口或孔口。还如图10中所示，清洁涡轮内部冲击冷却回路170的方法还可包括将清洁剂输送机构定位176成穿过涡轮的外壁中的通路，进入内部冷却通道中，且邻近挡板的后侧。将清洁剂输送机构定位176成邻近挡板的后侧可包括将清洁剂输送机构定位或布置成与同各个内部冲击冷却回路的各个挡板相关联的前挡板腔流体连通地邻近，诸如经由形成与相应的挡板一致的前挡板腔的吊架机构中的孔口。
[0072]还如图10中所示，清洁涡轮内部冲击冷却回路170的方法还可包括将清洁剂引入178涡轮发动机的至少一个挡板的后侧，使得清洁剂穿过至少一个挡板中的孔口，且至少作用于至少一个挡板构造成空气冷却其的至少一个构件上来从至少一个构件除去物质。引入178清洁剂可经由清洁剂输送机构实现。将清洁剂引入178涡轮发动机的至少一个挡板的后侧包括引入清洁剂使得清洁剂穿过至少一个挡板中的孔口，且作用于至少一个挡板构造成空气所冷却的至少一个构件和至少一个挡板的前侧以从其清洁物质。蒸汽、清洁剂和液态水的循环可穿过至少一个挡板中的孔口且至少冲击至少一个挡板构造成空气所冷却的至少一个构件以从至少一个构件清洁物质。
[0073]实例
已经大体上描述的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法及系统可通过参照以下实例更容易地理解，实例仅包括为示出某些方面和实施的目的，且不旨在以任何方式限制方法和系统。
[0074]在实例中，本公开内容的清洁涡轮内部冲击冷却回路的方法和系统在构造成冲击冷却发动机的高压护罩的飞行器涡轮发动机的内部冲击冷却回路上执行。护罩的(多个)后侧或(多个)后表面因此在发动机的正常操作期间由内部冲击冷却回路的冲击冷却空气冷却。结果，颗粒物质(诸如灰尘和碎肩)沉积或累积在护罩的(多个)后侧或(多个)后表面上，由此基本减小冲击冷却回路的热传递有效性，且在发动机的使用期间导致护罩的流动路径表面温度的非期望的增大。因此，实例冷却方法和系统执行为利用清洁剂冲击清洁护罩的(多个)后侧或(多个)后表面，以及回路的挡板的前侧。
[0075]实例I
本公开内容的输送方法和系统的测试部分地执行为分析清洁剂流速对清洁剂护罩润湿且最终护罩清洁的影响。穿过挡板的流动也分析测试来确保穿过挡板的前侧处的挡板中的孔口的冲击流体的足够压力，使得布置中的各个射流基本上对于围绕发动机的沿周向布置的护罩组件的整个圆周的所有位置正交于护罩的表面。
[0076]穿过护罩吊架孔口的冲击流体的速度为大约1.3m/s，且穿过挡板孔口的冲击流体的速度为大约0.4m/s。为了评估穿过挡板孔口的流动和清洁剂射流对护罩的后侧的冲击，在护罩从护罩吊架除去的情况下执行了测试。
[0077]润湿测试也针对附接到护罩吊架上的护罩执行，以便确定随围绕发动机的整个圆周(S卩，冷却沿周向布置的护罩的沿周向布置的冷却回路)的定向或位置变化的潜在清洁的一致性。具体而言，定位在大约3点钟、大约6点钟和大约9点钟的围绕发动机的圆周的三个位置处的护罩被测试以确定位置或定向对清洁剂流的影响(即，模拟定向成基本水平的发动机的定向)。护罩最初单独地暴露至400、600、800和100ml/分钟的4个清洁剂流速30秒。也可开发高达2000ml/分钟的清洁剂流速。当暴露于清洁剂时，护罩的载有灰尘或物质的表面看起来更暗。清洁剂润湿用作清洁期间护罩表面上的灰尘或物质暴露于清洁剂的均匀性的量度。分析了各个完整护罩上的清洁均匀性和从护罩到护罩的清洁的均匀性。由此确定了需要400ml/分钟的流速来润湿定向在12点钟位置处的护罩的基本所有表面区域，需要800ml/分钟的流速来用于定位或定向在6点钟位置处的护罩，以及需要100ml/分钟的流速来用于定位或定向在3点钟位置处的护罩。
[0078]100ml/分钟的清洁剂流速的30秒的暴露然后在对于围绕发动机的圆周的每个时钟位置(即，模拟定向成基本水平的发动机的定向)布置或定向的护罩上测试。对于在100ml/分钟清洁剂流速下的流体的30秒暴露，确定了每个护罩的几乎所有表面面积都由清洁剂润湿。护罩示出了包括在2点钟、5点钟、7点钟和10点钟位置处的那些的最小润湿。注意到了大于测试的30秒暴露时间的暴露时间将改善围绕发动机的圆周的润湿均匀性。
[0079]实例2
还执行了测试来评估本公开内容的输送方法和系统在实际飞行器发动机组件上的清洁有效性。
[0080]一组护罩从宽体飞行器发动机除去，该发动机在包含相对高浓度的空气悬浮颗粒(例如，诸如大于大约每立方米80微克的PMlO值)的环境条件中操作大约1000次循环。护罩然后针对退化程度拍照和评估/测量，包括流动路径状态、冷却孔状态/性能，以及护罩的后侧或冲击冷却表面上的颗粒物质的程度。护罩然后再组装到相同发动机位置/构造，且周向护罩吊架组件中的整个护罩组件然后经历蒸汽、清洁剂和水的清洁顺序，以便测试颗粒物质从护罩的后侧或冲击冷却表面的除去。
[0081]清洁清洁剂使用本公开内容的输送方法或系统输送至吊架部件、挡板且最终护罩，以便生成围绕涡轮发动机的整个圆周的护罩的均匀清洁。清洁剂输送至吊架部件中的孔口，使得大约100ml/分钟的流速提供至各个护罩(S卩，在后挡板腔中)，以用于在围绕发动机的整个圆周的每个位置处清洁各个护罩冲击冷却表面。对于各个吊架部件，存在用于清洁的特定发动机的两个孔口。因此，流速为穿过各个吊架孔口大约500ml/分钟。输送至护罩吊架部件的孔口的流动状态和流速生成穿过挡板且进入后挡板腔中的射流的布置。
[0082]更具体而言，清洁测试使用一系列蒸汽和/或清洁剂循环以形成整个清洁循环来执行。过热蒸汽穿过系统用于预热待清洁的部分(即，护罩的后侧或冲击冷却表面)，且清洁剂穿过系统用于有选择地溶解累积在护罩上的外来材料的基于氧化物、基于氯化物、基于硫酸盐和基于碳的组分。
[0083]第一序列包括施加大约105°C的温度下的过热蒸汽大约16分钟。第二序列包括在大于大约70 °C的温度下以大约100mL/分钟的流速向各个护罩施加大约35倍稀释的Citranox ?大约5分钟的持续时间。在施加Citranox ?之后，使用了大于大约105°C的温度下的过热蒸汽的施加达大约16分钟。第三序列包括在大约80°C的温度下以大约100mL/分钟η的流速向各个护罩施加大约35倍的稀释Citranox ?达大约5分钟的持续时间，且施加的在大于大约105°C的温度下的过热蒸汽且达大约16分钟的持续时间。第四序列包括在大于大约70°C的温度下以的大约100mL/分钟的流速向各个护罩施加大约35倍稀释的Citranox?达大约5分钟的持续时间。第四序列包括在大约20°C的温度下以大约100mL/分钟的流速向各个护罩施加水达大约20分钟的持续时间。由于在整个周向发动机组件中存在总共四十
(40)个护罩，因而输送至发动机以生成一致的周向清洁的清洁剂的总流速为大约40000mL/分钟。
[0084]在完成该整个清洁循环之后，护罩从涡轮发动机除去且在干燥之后检查。例如，评估和/或测量护罩的状态，包括流动路径状态、冷却孔口状态/性能，以及护罩的后侧或冲击冷却表面上的颗粒物质的程度。
[0085]发现了清洁系统和方法提供了护罩的整个后或冲击冷却表面上的清洁剂的基本均匀分布。还发现了清洁系统和方法使用下文所述的清洁序列提供了冲击冷却表面上的灰尘、碎肩或颗粒物质的基本一致的除去。例如，确定了超过按质量大约百分之85的原来的灰尘或颗粒物质从护罩除去，且在各个护罩的整个表面上存在一致的除尘。因此，总结了清洁剂清洁射流的布置、清洁剂流速和用于清洁发动机内的护罩的清洁循环提供了护罩的一致清洁。此外，确定了围绕发动机的圆周的各个护罩被清洁至类似的除尘程度。因此，总结了清洁剂清洁射流的布置、清洁剂的流速和用于清洁发动机内的护罩的清洁循环提供了涡轮发动机的护罩的沿周向布置的冲击冷却表面或部分的一致的周向清洁。
[0086]将理解的是，以上描述旨在为示范性的，而非限制性的。本领域的普通技术人员可在此作出许多变化和改型，而不会脱离如由以下权利要求及其等同物限定的本发明的总体精神和范围。例如，上述实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，可使一些改型适于各种实施例的教导内容的特定形势或材料，而并未脱离其范围。尽管本文所述的材料的大小和类型旨在限定各种实施例的参数，但它们绝不意在限制且仅为示例性的。在查阅以上描述后，许多其它实施例将对于本领域的技术人员清楚。因此，各种实施例的范围应当相对于所附权利要求连同此权利要求规定的等同物的完整范围来确定。在所附权利要求中，用语〃包括(including)〃和〃其中(in which)〃用作相应的用语〃包括(comprising)〃和〃其中(wherein)"的普通英语的同义词。此外，在以下权利要求中，用语〃第一〃、〃第二〃和〃第三〃等仅用作标记，且不旨在对其对象施加数目要求。另外，用语〃可操作地连接〃在本文中用于表示由单独的相异构件直接地或间接地联接和构件整体结合形成(即，整体)引起的两种连接。此外，所附权利要求的限制并未以装置加功能的格式撰写，且不旨在基于35 U.S.C.§112的第六段来理解，除非且直到此权利要求限制明确使用短语〃装置〃后加没有其它结构的功能的声明。将理解的是，不一定上文所述的所有这些目的或优点都可按照任何特定实施例来实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本文所述的系统和技术可以以实现或优化本文教导的一个优点或优点组合的方式体现或执行，而不需要实现本文可教导或提出的其它目的或优点。
[0087]尽管已经仅结合了有限数目的实施例详细描述了本发明，但将容易理解的是，本发明不限于此公开实施例。相反，本发明可改为并入迄今并未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数目的变型、改型、替换或等同布置。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但将理解的是，本公开内容的方面可包括仅一些所述实施例。因此，本发明不应看作是由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
[0088]本书面描述使用了实例来公开包括最佳模式的发明，且使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统，且执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则这些其它实例将在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种清洁涡轮发动机的方法，该涡轮发动机包括至少一个内部冲击冷却回路，其带有构造成空气冷却所述涡轮发动机的构件的挡板，所述方法包括: 将清洁剂引入所述涡轮发动机的挡板的后侧，使得所述清洁剂经过所述挡板中的至少一个孔口，且至少作用于所述构件以从所述构件清洁物质，所述挡板构造成空气冲击冷却该构件。2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，将清洁剂引入所述涡轮发动机的挡板的后侧包括将清洁剂引入定位成邻近所述挡板的所述后侧的前挡板腔中。3.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，还包括穿过所述涡轮发动机的外壁中的端口接近所述涡轮发动机的所述挡板的所述后侧。4.根据权利要求3所述的清洁方法，其特征在于，所述涡轮发动机的所述外壁中的所述端口提供至相应内部冲击冷却回路的内部冷却空气通道的通路，其向所述挡板给送空气以空气冷却所述构件。5.根据权利要求3所述的清洁方法，其特征在于，所述端口为构造成收纳联接至燃料喷嘴的燃料管线的所述涡轮发动机的外壳中的孔口。6.根据权利要求3所述的清洁方法，其特征在于，穿过所述涡轮发动机的外壁中的端口接近所述涡轮发动机的挡板的后侧包括将清洁剂输送机构定位成穿过所述端口且邻近所述挡板的所述后侧。7.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述构件为护罩，其联接至至少部分地定位在所述护罩的所述后侧的护罩吊架。8.根据权利要求7所述的清洁方法，其特征在于，所述清洁剂经过吊架中的至少一个孔口，且被引入形成在所述吊架与所述护罩的所述后侧之间的前挡板腔中。9.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述清洁剂作用于基本面对所述构件的所述挡板的前侧，所述挡板构造成空气冲击冷却所述构件。10.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述清洁剂包括设计成有选择地溶解基于硫酸盐、氯化物和碳酸盐的种类中的至少一者，同时与形成所述构件的材料基本不反应的酸性水基的试剂，其包括有机表面活性剂和缓蚀剂。
【文档编号】F01D25/00GK105888746SQ201610079275
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】B.P.布莱, A.J.库尔卡尼, N.J.蒂贝茨, B.M.艾利斯, M.K.比诺, E.雷耶斯, N.贝茨, B.卡尔布
【申请人】通用电气公司