专利名称：用于清洗航空燃气涡轮发动机的系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及清洗燃气涡轮发动机的领域，且更特定地涉及用于清洗安装在飞行器上的燃气涡轮发动机的系统和车辆。
背景技术：
燃气涡轮飞行器发动机包括压缩环境空气的压缩机、将燃油与压缩的空气一起燃烧的燃烧室和用于为压缩机提供动力的涡轮机。膨胀的燃烧气体驱动涡轮机且也导致用于推进的推力。
在高海拔高度飞行的飞行器吸收在此海拔高度存在的清洁的空气。然而，在机场空气包括浮质形式的杂质颗粒，它们与空气流一起进入发动机。在机场空气存在的典型的颗粒是花粉、昆虫、来自工业活动的碳氢化合物和来自附近海域的盐。当飞行器在机场着陆时也存在另外需要考虑的颗粒，例如来自滑行飞行器的发动机排气中的燃烧剩余物、来自飞行器除冰过程的化学物质和例如尘土的地面物质。杂质颗粒的大多数将沿气道通过发动机且随排气排出。然而，存在带有粘附在发动机气道部件上的特性的颗粒，特别是在发动机的压缩机部分。这已知为污垢。
压缩机污垢导致压缩机部件的边界层空气流的特性的改变。杂质颗粒的存在导致部件表面粗糙度的增加。当空气流过表面时，增加的表面粗糙度导致边界层空气流的增厚。边界层空气流的增厚对压缩机空气动力学具有降低的质量流形式的负面效果。在叶片后缘处空气流形成了尾迹。尾迹形成了对空气流具有负面影响的涡流类的紊流。边界层越厚，在尾迹中的紊流越强且它导致质量流更降低。此外，厚的边界层和更强的后缘紊流导致压缩增益的降低，这又导致含污垢的压缩机以降低的压力比压缩空气。任何在热力发动机工作循环领域内的技术人员理解降低的压力比导致发动机的更低的热效率。压缩机污垢不仅降低了质量流和压力增益，而且降低了压缩机的等熵效率。降低的压缩机效率意味着压缩机要求更多的动力来压缩相同量的环境空气。用于驱动压缩机的动力从涡轮机中通过轴获取。因涡轮机要求更多的动力驱动压缩机，造成用于推进的推力的动力更少。对于飞行器驾驶员这意味着他必须调节更多的燃油以补偿降低的推力。调节更多的燃油意味着燃油消耗的增加且因此增加了运行成本。
由压缩机污垢导致的性能损失也降低了发动机的耐久性。因为必须点燃更多的燃油以达到要求的推力水平，进而发动机的点火温度升高。当驾驶员在跑道上调节燃油以起飞时，发动机的热部分部件处于严重高温负荷下。控制燃气温度是发动机性能监测中的关键问题。已知为排气温度(EGT)的控制温度以气道内压缩机出口下游的传感器测量。EGT通过将温度和暴露时间记录日志被仔细地监测。在发动机寿命期间，EGT日志被频繁地检查。在某些点要求发动机退出工作以检修，此时检查热部分部件且如需要则更换。
压缩机污垢也对环境具有负面影响。从工厂交货的原始发动机的燃油消耗与带含污垢的压缩机的发动机的燃油消耗的差异典型地可以为1％。随着燃油消耗的增加，进而例如二氧化碳的温室气体的排放增加。典型地，燃烧1kg航空燃油导致形成3.1kg二氧化碳。此外，高燃烧室温度对于环境具有负面影响。随着点火温度的增加，进而NOx的形成增加。NOx的形成很大程度上取决于燃烧器的设计且不能提供一般的数字。然而，对于给定的燃烧器设计，任何增加的温度上升导致NOx形成的增加。因此，压缩机污垢对航空发动机性能具有负面效果，例如增加燃油消耗、降低发动机寿命和增加排放。
多年来，已开发了多个发动机清洗技术以降低或消除污垢的负面效果。最简单的清洗方法是采用橡胶软管且向发动机入口喷射水。然而因为过程的简单属性，此方法具有有限的成功。替代的方法是以刷和液体来手工擦洗叶片。此方法具有有限的成果，因为它不能清洁压缩机内部内的叶片。此外此方法费时。授予Asplund的美国专利U.S.Pa t 5,868,860披露了使用歧管用于清洗航空发动机。此外，此专利披露了使用高液体压力作为提供高液体速度的手段，这与发动机轴的旋转一起将增进清洁功效。授予Butler的美国专利U.S.Pat.No.6,394,108披露了细的柔性软管，软管的一端从压缩机入口向压缩机出口插入并处于压缩机叶片之间。在软管的插入端处具有喷嘴。软管缓慢地从压缩机收回而液体被泵入软管内且通过喷嘴喷射。然而，因压缩机转子在清洗期间不能旋转，清洗的功效受限。尽管现有的清洗技术和专利，还存在对使得实际的清洗能以更少的劳动强度、更低的成本以及更简单和安全的方式进行的新技术的需求。
发明内容
商用空中交通已经发展为用于将乘客和货物从一个地点运送到另一个地点的有效的工具。飞行器队目前包括由许多飞行器制造商提供的大量飞行器类型。用于推进这些飞行器的发动机由数个发动机制造商制造，他们提供了不同尺寸且带有不同性能特征的发动机。发动机制造商也提供与来自其他制造商的发动机兼容的发动机，这意味着存在虽不相同的但替代的发动机可用于相同的飞行器。这导致飞行器发动机在飞行器类型上的大量可能的组合。当进行清洗时发现这具有缺点，因为清洗装备需要定尺寸为且工程化为满足单独的设计。本发明的目的是简化发动机的清洗。
参考图1描述的发动机清洗的进行进一步在本领域中被认为是通用的知识。图1中示出了双轴涡扇发动机的截面视图。箭头示出了通过发动机的燃气流。发动机1绕转子轴14构建，转子轴14在其前端连接到风扇15且在后端连接到涡轮机16。涡轮机16驱动风扇15。第二轴19具有与第一轴14共轴的形式。轴19在其前端连接到压缩机17且在后端连接到涡轮机18。涡轮机18驱动压缩机17。发动机1具有入口110，此处入口空气进入发动机。整流罩11用于为入口空气流导向。入口空气流由风扇15驱动。入口空气的一部分在出口11处排出。入口空气的剩余部分在入口13进入核心发动机。到核心发动机的空气则被压缩机17压缩。压缩的空气与燃油(未示出)一起在燃烧室101内燃烧，导致增压的热燃气。增压的热燃气向核心发动机出口12膨胀。热燃气的膨胀在两级内完成。在第一级中，燃气膨胀到中间压力同时驱动涡轮机18。在第二阶段热燃气膨胀到环境压力同时驱动涡轮机16。在出口12处以高的速度排出发动机的燃气提供了推力。来自出口12的气体与来自出口11的空气一起形成了发动机的推力。
根据现有技术的清洗设备包括具有一端连接到喷嘴103且另一个连接到联接器104的管的形式的歧管102。软管105在一端连接到联接器104而另一端连接到液体泵(未示出)。歧管102搁置在入口整流罩11上且在清洗期间通过以带或类似的装置将它固定而保持在牢固的位置。清洗过程通过由借助于发动机的启动机马达曲柄转动发动机轴开始。泵将清洗液体泵送到喷嘴103，在此清洗液体被雾化且形成喷射104。轴的旋转导致通过发动机的空气流。此空气流将驱动液体通过发动机且释放污垢物质。污垢物质由清洗液体的机械和化学作用释放。通过轴的旋转提高了清洁效果，因为弄湿叶片造成液体膜，它在清洗期间将受到例如空气拉力和离心力的力的影响。
现有技术描述了带有用于将清洗流体注射入发动机入口的喷嘴的歧管的使用。通常的是歧管放置在入口整流罩内而使用整流罩作为其支撑。因此临时地安装歧管用于清洗过程且在清洗完成后移除歧管。图2示出了当安装在涡扇发动机入口内时的现有技术的歧管的例子。类似的零件以与图1中相同的参考数字示出。歧管102搁置在进气到发动机1的入口整流罩11上。歧管102制造为配合入口整流罩的形状以在清洗期间处在牢固的位置。为保证歧管保持在牢固的位置，带21接附到入口的歧管外侧且紧固在钩住在发动机出口上的钩(未示出)上。以泵(未示出)通过软管105经过联接器104向歧管102且进一步向喷嘴103泵送清洗液体。歧管102具有用作清洗液体导管的管的形式。歧管102也用作喷嘴的刚性支撑以在清洗期间将喷嘴保持在牢固的位置。为了良好的清洗结果，歧管的正确的定位是必须的。为此目的，歧管必须相对于入口整流罩的形状和发动机的几何特征设计和工程化。此外，歧管必须设计且工程化为适当地支撑喷嘴以抵抗在清洗期间的喷射反作用力。
如上所提及，存在许多不同的飞行器类型和许多不同的飞行器发动机，这导致许多不同的入口空气整流罩设计。因为歧管采用支撑在入口整流罩上，这意味着必须制造许多不同的歧管以用于大的飞行器队。因为航线经营者将必须存储大量歧管，这是不利的。
在优选实施例中描述的本发明披露了与入口整流罩不接触的歧管。根据本发明的歧管则消除了匹配入口整流罩设计的要求且因此消除了对大量歧管的需要。本发明的目的是减少航线经营者必须保持存储的歧管的个数。
作为大飞行器发动机的大进气口几何形状的结果，根据现有技术的歧管是大尺寸的。因此歧管要求贮藏库处的相当大的储存空间。
在优选实施例中描述的本发明披露了通用的歧管，与现有技术的歧管相比它显著地尺寸更小。本发明的目的是通过提供小的歧管减少储存空间。
根据现有技术设计的歧管导致相当大量的工程化、制造和用于配合的检测的劳动时间。此外，仅以小的系列将歧管投入生产，因为可能不存在过多的带有发动机和入口整流罩的特定的组合的飞行器。在优选实施例中描述的本发明披露了可应用于大范围的飞行器和飞行器发动机的通用的歧管。根据本发明的歧管实际上工程化一次且可以以更大的系列投入生产。这将降低用于通用歧管的成本。本发明的目的是降低对于航线经营者的成本。
清洗飞行器发动机可以由航线经营者或由例如机场发动机清洗服务中心的专业组织进行。如果清洗由服务中心进行，则具有许多库存的歧管的缺点甚至是更大的关心的问题，因为服务中心将服务于大量不同的飞行器和飞行器发动机。本发明的目的是降低对于机场发动机清洗服务中心经营者的成本。
如在本发明的优选实施例中所披露，根据本发明的通用的非接触歧管通过使用例如机械臂的臂放在且保持在合适的位置。机械臂由邻近发动机的操作员从控制板上操作。机械臂允许通用的歧管定位在发动机进气口内而在飞行器和通用歧管之间无物理接触。用于定位歧管的机械臂的使用简化了设置操作且使得设置更安全。清洗操作可以由操作员以直接目视发动机入口或借助于例如在机械臂上的即时记录摄像机的观察设备来观察。摄像机的使用使得操作员能定位歧管且还能观察清洗操作的细节，如无摄像机他是不能看到此操作细节的。
已经提及了涉及使用现有技术的歧管的关心的问题。机械臂的使用是降低意外损害的风险的安全设备。现有技术歧管能导致对飞行器的损害，例如由安装或移除期间意外地处理歧管导致的在整流罩上的凹痕。如在优选实施例中描述的本发明披露了机械臂的使用用于简化的且更安全的歧管的定位，且因此降低了意外的损害的风险。本发明的目的是降低意外损害的风险。
任何在飞行器上完成的工作，例如清洗发动机，要求操作按照由飞行器维护手册给出的指示。此手册给出了关于发动机清洗要求的指示和例如在发动机入口整流罩上安装类似于清洗歧管的物体的限制。通过使用根据本发明的优选实施例的非接触歧管，不需要为安装歧管的目的查询飞行器维护手册。本发明的目的是通过与飞行器无接触的歧管避免与例如飞行器维护手册的任何飞行器操作指示的任何冲突。
进行发动机清洗要求飞行器必须退出工作一些时间。减少飞行器退出工作的时间符合航线经营者的利益。使用根据本发明的通用的且非接触的歧管减少了用于清洗操作的时间，因为歧管设置的时间被缩短。此外，通用的且非接触的歧管可以仅由一位出现在飞行器处的操作员操作或作为替代地通过远程控制操作。本发明的目的是缩短用于清洗操作的时间且降低劳动力要求。
本发明的进一步的目的和优点将通过例示的实施例在下文中讨论。
现在将参考附图更详细地描述本发明优选实施例，各图为图1示出了具有根据现有技术的用于清洗的歧管和喷嘴的双轴涡扇发动机的截面图；图2示出了根据现有技术的安装在航空发动机的入口内的歧管；图3示出了根据本发明的带非接触喷射头的清洗单元；图4a示出了当清洗“翼下”安装的发动机时本发明的应用；图4b示出了当清洗“机尾”安装的发动机时本发明的应用；图5示出了根据本发明的喷射头的细节；图6示出了喷射头的替代实施例；图7a示出了根据本发明的对涡扇发动机的风扇的清洗；图7b示出了根据本发明的对涡扇发动机的核心发动机的清洗；图8示出了如何通过安装在喷射头上的摄像机和测距设备控制清洗过程；图9示出了根据本发明的通用的非接触喷射头；图10示出了通用的非接触喷射头和带废水处理以再次使用清洗液体的废水收集设备。
具体实施例方式
在此披露的本发明描述了包括与进气整流罩不接触的歧管的系统。与进气整流罩不接触消除了制造适合于大量飞行器发动机入口整流罩的歧管的问题。此外，此处披露的歧管是通用的，意味着因为歧管具有多尺寸能力，它可以用于小发动机以及大发动机。具有多尺寸能力的歧管消除了制造用于变动的尺寸的飞行器发动机的许多歧管的问题。
图3示出了根据本发明的通用且非接触歧管的应用。安装在飞行器(未示出)上的航空发动机1被清洗。清洗单元31是用于提供清洗液体到喷射头33的单元。喷射头33包括歧管36，用于将液体分配到歧管36上的喷嘴(为清晰起见未示出)。喷嘴将清洗液体注射到发动机入口。喷嘴可以雾化液体或将液体作为密集流注射。清洗单元31包括用于使得清洗能进行的必需装备和部件，例如用于存储清洗液体的存储箱、用于加热液体的加热器、用于升高液体压力的泵和使得能进行和监测清洗操作所要求的控制器。液体可以仅是水或是带有化学物质的水或仅是例如溶剂的化学物质。当以热液体清洗时液体典型地被加热，因为热液体增进清洗结果。清洗液体被泵加压以分配到喷嘴。控制器典型地包括液体压力计、液体流量计、液体温度计和泵开闭开关。清洗单元31可以被移动以使得它对于用于在机场清洗飞行器发动机是实际的。清洗单元31然后可以是车辆32的部分。车辆32可以是手动拖车或马达驱动的车或例如小卡车的载人车辆。替代地，清洗单元31可以不是移动的。
通过机械臂34将喷射头33保持在发动机1的入口内的固定的位置。机械臂34在一端安装在清洗单元31上且在另一端上具有喷射头33。机械臂34具有至少一个铰链接头和肘节，使得喷射头33能在发动机1的入口301内合适地定位。机械臂至少在三个自由度上可移动。机械臂34通过液压或气动或电动或机械的手动驱动的操作设备(未示出)操作，或可以以手工力移动。在本发明的实施例中，机械臂可以包括一个或数个伸缩零件。例如，在两个接头之间的零件可以是伸缩零件。
喷射头33的尺寸设定为小于入口301的开口。喷射头33优选地通过由操作员从控制板(未示出)操作机械臂34定位在入口301内。喷射头33基本上定位在入口301的开口的中心。当喷射头33在其合适的位置时不存在飞行器和喷射头或清洗设备的任何其他零件之间的接触。清洗设备31将加压清洗液体通过导管35提供到喷射头33，其中导管35包括柔性软管或用于该工作的类似的设备。在喷射头33中，液体被通过歧管36分配到多个喷嘴，其中喷嘴具有将清洗液体注射到发动机内的目的。
图4a例示了当清洗“翼下发动机”型的飞行器的发动机时处于使用位置的本发明。类似的零件以与图1和图3中相同的参考数字示出。飞行器40具有机翼41，发动机1安装在机翼41上。带有清洗单元的车辆32邻近发动机停放。车辆32优选地停放在发动机一侧处以在清洗期间不位于直接的空气流中。这是为避免车辆上任何松动的物体可能意外地被空气流带入发动机内。机械臂34将喷射头及其歧管36保持在发动机入口内合适的位置。飞行器和歧管或清洗单元的任何其他的零件之间无接触。图4b例示了当清洗“机尾发动机”型飞行器的发动机时处于使用位置的本发明。类似的零件以与图1和图3中相同的参考数字示出。带有清洗单元的车辆32邻近发动机停放。机械臂34将喷射头及其歧管36保持在发动机入口内合适的位置。飞行器和歧管或清洗单元的任何其他的零件之间无接触。本发明不限制于图4a和图4b中的图示，因为存在许多其他的不同设计的飞行器其中可以等同地应用本发明。此外，可能存在其中具有采用飞行器的整流罩或其他零件支撑来布置清洗设备的优点的飞行器。
图5示出了喷射头33的细节。喷射头33以透视图示出，其中箭头示出了发动机空气流的方向。类似的零件以与图3中相同的参考数字示出。喷射头33包括带有基本上旋转对称性的单元，以轴线501为对称中心。当喷射头33处于用于清洗的合适的位置时，轴线501基本上与发动机轴对称中心对齐。喷射头33具有中心主体50。主体50具有面向发动机的前端58。主体50具有对置于前端58的后端59。后端59连接到机械臂34。主体50包括用于帮助定位喷射头33和监测清洗操作的光感测设备55。光感测设备55基本上向发动机入口指向。光感测设备55可以包括摄像机，其中在控制板处的操作员可以即时地观察摄像机的视野。作为替代，光感测设备可以包括与摄像机相同目的的光纤设备。替代地，存在记录来自喷射头的视野的其他装置。光感测设备55用于向操作员提供发动机入口的视野的目的。摄像机视野用于辅助操作员通过从操作员的控制板操纵机械臂将喷射头与发动机轴中心对齐。此外，摄像机视野使得操作员能将喷射头定位在发动机上游合适的距离处。此外，摄像机视野通过在清洗期间从发动机中心线提供视野使得操作员能监测清洗过程。此外，摄像机视野辅助操作员从摄像机提供的视野来采取决定以调整任何清洗参数。此外，摄像机视野是安全改进设备，因为当操作员在摄像机中观察到任何事时他可以停止清洗过程。
图5中的主体50包括用于测量到发动机的距离的测距设备。测距设备典型地包括发射器56和接收器57。测距设备可以包括声感测设备，例如超生感测设备，其中发射器发出声束，声束在发动机鼻锥上反射且其中被反射的束被接收器接收。然后由从发射器到接收器的信号时间差估计出距发射器和接收器的距离。替代地，测距设备可以是光测设备，例如激光，其中发射器发出激光，激光在发动机鼻锥上反射且被接收器接收。替代地，存在其他可使用的测距设备。记录的距离提供到操作台，在此当调整发动机上游的喷射头的合适的位置时操作员将使用此信息。在清洗期间，测量到的距离通过报告任何距离改变辅助操作员控制清洗过程。距离测量辅助操作员如果发现距离不合适则采取决定调整任何清洗参数。测距设备是安全改进设备，因为当操作员发现距离不安全时他可以停止清洗过程。测距设备可以包括警告器，如果距离出离范围则警告器发出可听声或闪光形式的警告信号。例如，如果测量到的距离下降到低于预先确定的值则发出警告。在一个实施例中，此极限值可以由操作员通过控制板调整。
主体50包括用于照明发动机入口的灯52。照明改进了来自摄像机的视野以及来自直接目视发动机入口的视野。主体50可以包括用于改进安全性或用于改进清洗操作的其他设备。
如本领域技术人员容易地认识到，如下的特征的每个可以独立于其他特征使用光感测设备55、测距设备56、57、或灯52。即，喷射头33例如可以仅包括光感测装置55或仅包括测距设备56、57。
图5中的喷射头33示出了如环形管，即环形的歧管。液体从清洗单元(未示出)通过软管(未示出)泵入到歧管36。歧管36基本上是圆形的，使得圆心与轴线501对齐。歧管36的平面基本上垂直于轴线501。歧管36连接到主体50。歧管36具有多个绕歧管布置的用于不同清洗工作的喷嘴。例如，喷嘴53用于清洗发动机风扇的目的。喷嘴54用于清洗核心发动机的目的。喷嘴510用于清洗鼻锥的目的。喷嘴511用于清洗整流罩的目的。除喷嘴53、54、510和511外，歧管可以包括用于清洗其他发动机的细节的其他喷嘴(未示出)。歧管36具有至少一个喷嘴54。喷嘴可以将液体雾化为喷射的小液滴。替代地，喷嘴可以以非雾化射流提供液体。使用环形歧管的目的是歧管可以由一个管制造，此管被弯曲为环而仅要求一个接头(一次焊接)。这是优于要求了更多的接头的替代设计的优点。任何接头的减少被认为是安全特征，因为接头可能断开且如果松动的零件进入发动机则可能导致损害。此外，环形歧管被考虑为是安全的，因为歧管和任何飞行器零件之间的任何意外接触将不意味着与任何锋利的边缘的接触。替代地，歧管可以装备有例如橡胶泡沫材料(未示出)的衬垫，以在与发动机意外接触的情况下承担任何的力。
图6示出了喷射头的替代实施例。类似的零件以与图3和图5中相同的参考数字示出。此处环形歧管被管道61所代替，管道61将喷嘴保持在合适的位置。替代地，歧管可以制成不同的。
图7a、图7b和图8示出了当清洗涡扇发动机时的本发明的应用。类似的零件以与前面的图中相同的参考数字示出。图7a示出了使用用于清洗风扇的喷嘴清洗涡扇发动机1的风扇。在清洗期间，通过使用发动机启动机马达迫使风扇旋转。喷嘴53正在雾化清洗液体成喷射71。喷嘴具有的喷射图案导致液体的分配在一侧由流线75限制且在另一侧由流线76限制。在风扇叶片72的前缘处的喷射分配基本上等于由顶点702和毂点701所限制的总叶片长度。因此喷射覆盖了整个叶片长度。歧管51可以包括仅一个喷嘴53，喷嘴53则仅覆盖发动机入口的部分。整个风扇的变湿则通过风扇的旋转实现。图7b示出了涡扇发动机1的核心发动机的清洗。在清洗期间，通过使用启动机马达使发动机轴旋转。喷嘴54正在雾化清洗液体为喷射73。喷嘴具有的喷射图案导致液体的分配在一侧由流线77限制且在另一侧由流线78限制。喷射的目的是将液体提供到核心发动机入口74。核心发动机入口由空气分流器705和空气分流器705的对置侧上的毂上的点704限制。在核心发动机入口处的喷射分配等于由空气分流器705和点704限制的核心发动机入口开口。因此从喷嘴54发出的液体将进入核心发动机入口74。此外，喷嘴54定向为使得在风扇旋转期间液体能在叶片之间穿过。图7a和图7b描述了通过使用发动机启动机马达对涡扇发动机的清洗。替代地，可以使用其他启动设备，例如分开的APU(辅助动力装置)启动机。替代地，可以不旋转发动机轴执行清洗。
图8示出了摄像机和测距设备的使用。类似的零件以与前面的图中相同的参考数字示出。摄像机55具有由线81限制的视角。摄像机将提供发动机鼻锥的视野，使得操作员能将喷射头移动到用于清洗的合适的位置。当发动机由其启动机马达曲柄转动时，摄像机视野用于监测轴的旋转。然后摄像机可以接附到带有用于估计旋转速度的软件的计算设备(未示出)。当要启动液体泵送时，旋转速度用作给操作员的输入参数。具有对旋转速度的控制对于良好的清洗结果是基本的。此外，摄像机视野允许观察到风扇上的液体分配以及观察液体穿过到核心发动机内。此视野用作给操作员的重要的输入，因为他可以调整喷射头的位置或调整清洗参数以更好地完成他的目的。为避免摄像机镜头被空气携带的液体污染，通过从压缩空气源(未示出)供给的空气流净化镜头。测距设备包括向鼻锥83发出束82的发射器56，在鼻锥83处束82反射且反射的束返回到接收器57。信号馈送到计算单元(未示出)用于计算距离。计算单元可以设定以警告级别以当如果到任何物体的距离变得严重地短则提供例如声音警告。测距设备可以向发动机入口内不同于鼻锥的其他物体指向以提供关于测量到的距离的信息。为避免测量设备传感器被空气携带的液体污染，传感器通过从压缩空气源(未示出)供给的空气流净化。
图9示出了通用的喷射头，它将用于大范围的不同尺寸的发动机。喷射头90以透视图示出，其中箭头示出了空气流的方向。喷射头90具有中心主体91，主体91如先前描述的图5中的喷射头33带有类似的摄像机、测距设备和灯。喷射头90包括多个环形歧管92，每个具有不同的直径。环92绕中心轴线501对称布置。环92都基本上在相同的平面内，其中平面基本上垂直于轴线501。环布置为在环之间带有间隙以允许空气流过喷射头。每个环包括一个或多个喷嘴93，其中喷嘴的类型、喷嘴的个数和喷嘴的间距根据环将进行的清洗工作。喷嘴可以用于清洗风扇、核心发动机、整流罩、鼻锥或类似的服务。实际上，内环用于清洗较小的发动机而外环用于清洗较大的发动机。此外，一个环可以专用于清洗特定的发动机类型或特定的发动机系列。带有最大直径的环，即外环，具有小于喷射头将服务的最小的发动机的入口整流罩直径的直径。例如，普通的商用载客航线的发动机具有在1.5米到3米之间变化的入口整流罩直径。用于服务于这些发动机的喷射头则具有小于1.5米的外直径。
为清洗发动机，典型地仅一个环工作。这通过使得每个环92通过导管连接到喷射头上的分配器(为了清楚未示出)实现。分配器包括用于关闭每个导管的单独的阀。在为清洗而设置前，操作员通过开启相应的阀促动待使用的环。所有其他的阀则被关闭。
虽然喷射头90是通用的在意义上在于它可以用于宽范围的飞行器类型和发动机类型，但实际的是具有多个可交换的喷射头。因飞行器的指示或其他指示所规定的不同的要求，这可以是理由充分的。另一个原因是分开的喷射头用于符合军用飞行器要求。可以存在另外的原因。为实现喷射头的改变，喷射头以使得能容易交换的联结器安装在机械臂上。
此处披露的本发明提供了用于降低清洗时间以及降低劳动力要求的装置。图10示出了用于发动机清洗的布置，与现有技术相比它是更省时和更降低劳动强度的。类似的零件以与前面图中相同的参考数字示出。此处描述的过程典型地要求仅一个操作员来进行清洗。清洗单元31通过导管35将清洗液体供给到由机械臂34保持的喷射头。在清洗期间，操作员从控制板113控制过程。控制包括从监视器112观察喷射头摄像机图像。从发动机发出的废清洗液体由在发动机后方处的收集设备114收集。收集到的废液体通过导管115进入单元116内的存储箱(未示出)。单元116可以装配有用于移动的车轮。合适的收集设备在国际专利申请PCT/SE 2004/000922中描述，其中所述的申请的内容因此通过参考包括在此。废液体通过导管118泵送到清洗单元31内的存储箱内，在此释放的污垢物质通过合适的废水处理过程从液体分离。处理的水则将用于清洗下一个发动机或替代地倾倒到下水道。当废水被处理时，操作员可以移动车辆32和其他装备到下一个发动机以为下一次清洗设置。
虽然特定的实施例已经在此为图示和例示的目的示出且描述，本领域技术人员将理解的是示出和描述的特定的实施例可以由多种替代和/或等价实现替换而不偏离本发明的范围。此申请意图于覆盖此处讨论的优选实施例的任何改变或变化。因此本发明由附带的权利要求书及其等价物的文本限定。
权利要求
1.一种用于清洗燃气涡轮发动机(1)的清洗系统，其包括喷射设备(33；90)，喷射设备(33；90)包括至少一个适合于在清洗操作期间向所述的发动机的入口(110)内注射液体的喷嘴(54)；适合于将所述的液体分配到所述的喷射设备(33；90)的清洗单元(31，35)；和适合于在三维移动所述的喷射设备的定位设备(34)，由此使得所述的喷射设备(33；90)能相对于所述的发动机入口(110)在所述的三维定位在清洗操作位置而在喷射设备(33；90)和发动机(1)之间无接触。
2.根据权利要求1所述的清洗系统，其中所述的定位设备(34)包括机械臂(34)，机械臂(34)包括使得所述的喷射设备(33；90)能在所述的三维运动的接头。
3.根据权利要求2所述的清洗系统，其中所述的机械臂(34)包括至少一个伸缩零件。
4.根据权利要求1、2或3所述的清洗系统，进一步包括适合于使得操作员能通过所述的定位设备(34)在三维相对于所述的发动机入口(110)调整所述的喷射设备(33；90)的位置的控制板(113)。
5.根据权利要求4所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(33；90)进一步包括适合于监测发动机(1)的清洗操作的光感测设备(55)。
6.根据权利要求5所述的清洗系统，其中所述的光感测设备(55)连接到所述的控制板(113)且适合于在监视器(112)处向所述的清洗系统的操作员提供所述的发动机入口(110)的视野。
7.根据权利要求5或6所述的清洗系统，其中所述的光感测设备(55)包括摄像机。
8.根据权利要求5或6所述的清洗系统，其中所述的光感测设备(55)包括光纤设备。
9.根据前述权利要求5至7的任一项所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(33；90)进一步包括适合于测量所述的喷射设备(33；90)与所述的发动机(1)之间的距离的测距设备(56，57)。
10.根据权利要求9所述的清洗系统，其中所述的测距设备(56，57)连接到所述的控制板(113)且适合于提供所述的喷射设备(33；90)和所述的发动机(1)之间的距离的指示，因此通过所述的监视器(112)通知操作员所述的喷射设备(33)和所述的发动机(1)之间的当前的距离。
11.根据权利要求9或10所述的清洗系统，其中所述的测距设备(56，57)是超声感测设备，超声感测设备包括适合于发射声束的发射器(56)和适合于接收所述的束的接收器(57)，其中所述的距离通过所述的束从所述的发射器(56)到所述的接收器(57)的时间差估计。
12.根据权利要求9或10所述的清洗系统，其中所述的测距设备(56，57)是光测设备，光测设备包括适合于发射激光束的发射器(56)和适合于接收所述的束的接收器(57)，其中所述的距离通过所述的束从所述的发射器(56)到所述的接收器(57)的时间差估计。
13.根据前述权利要求8至12的任一项所述的清洗系统，其中所述的测距设备(56，57)进一步包括适合于如果所述的测量到的距离减小到低于预先确定的值则发出警告信号的警告装置。
14.根据前述权利要求的任一项所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(33；90)进一步包括照明装置(52)。
15.根据前述权利要求的任一项所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(33；90)包括布置为绕主体(50；91)对称的大体上环形的歧管(36)，所述的至少一个喷嘴(54)布置在所述的歧管(36)内。
16.根据前述权利要求1至13的任一项所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(33)包括至少一个布置在主体(50)处的管道(61)，所述的至少一个管道(61)布置有至少一个喷嘴(54)。
17.根据前述权利要求1至16的任一项所述的清洗系统，其中所述的喷射设备(90)包括多个大体上环形的歧管(92)，每个歧管具有不同的直径且对称地绕主体(91)布置，其中至少两个喷嘴(53，54)布置在每个歧管(92)内。
18.一种用于服务于燃气涡轮发动机(1)的移动车辆，其包括根据前述权利要求1至17的任一项所述的清洗系统。
19.一种用于服务于燃气涡轮发动机(1)的移动系统，其包括根据权利要求18所述的车辆和液体收集单元(116)，液体收集单元(116)包括适合于在所述的发动机的清洗操作期间收集从所述的发动机发出的废清洗液体的收集设备(114)。
20.根据权利要求19所述的移动系统，其中所述的液体收集单元(116)可连接到用于存储所述的废清洗液体的存储箱(116)。
21.根据权利要求19或20所述的移动系统，其中所述的液体收集单元(116)可连接到所述的清洗单元(31，35)。
22.根据权利要求19或20所述的移动系统，其中所述的存储箱(116)可连接到所述的清洗单元(31，35)。
23.根据权利要求21或22所述的移动系统，其中所述的清洗单元(31，35)适合于处理所述的废清洗液体，因此允许所述的被处理的废清洗液体在清洗操作中被使用。
全文摘要
用于清洗燃气涡轮发动机(1)的系统。系统包括喷射设备(33；90)，喷射设备(33；90)包括至少一个适合于在清洗操作期间向所述的发动机的入口(110)内注射液体的喷嘴(54)；适合于将所述的液体分配到所述的喷射设备(33；90)的清洗单元(31，35)；和适合于在三维移动所述的喷射设备的定位设备(34)，因此使得所述的喷射设备(33；90)能相对于所述的发动机入口(110)在所述的三维定位在清洗操作位置而在喷射设备(33；90)和发动机(1)之间无任何接触。本发明进一步涉及用于使得本发明的系统移动的车辆且涉及用于服务于燃气涡轮发动机(1)的移动系统，移动系统包括承载清洗系统和液体收集单元(116)的移动车辆，液体收集单元(116)包括适合于在发动机的清洗操作期间收集从发动机发出的废清洗液体的收集设备(114)。
文档编号F01D25/00GK1976843SQ200580019537
公开日2007年6月6日 申请日期2005年6月8日 优先权日2004年6月14日
发明者C·-J·哈杰佩 申请人:燃气涡轮效率股份有限公司