用于燃气涡轮发动机的辅助清洁系统的制作方法

本发明大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的辅助清洁系统。

背景技术：

燃气涡轮发动机大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气进入压缩机区段的入口，在该压缩机区段中，一个或更多个轴向或离心压缩机逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合并且焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过限定在涡轮区段内的热气体路径，并且接着从涡轮区段经由排气区段排出。

在特定构造中，涡轮区段包括以串流顺序的高压(hp)涡轮和低压(lp)涡轮。hp涡轮和lp涡轮均包括各种可旋转的涡轮构件，如转子轴、由转子轴安装或另外承载的转子盘、安装于盘的外周且从其沿径向延伸的涡轮叶片，以及各种静止涡轮构件如定子导叶或喷嘴、涡轮护罩和发动机框架。可旋转和静止的涡轮构件至少部分地限定穿过涡轮区段的热气体路径。例如，燃气涡轮轮叶或叶片大体上具有翼型形状，其设计成将流动路径气体的热能和动能转换成转子的机械旋转。在燃烧气体流动穿过热气体路径时，热能从燃烧气体传递至可旋转和静止的涡轮构件。此类燃气涡轮发动机通常用于飞行器上。

燃气涡轮发动机的效率由于发动机构件中的环境污染累积而降低。例如，压缩机叶片和导叶可遭受烃沉积物、污垢、盐和腐蚀性残余物的积聚，影响了它们的空气动力性能。此类沉积物可增大排出气体温度和燃料使用，并且降低发动机的喘振裕度。

因此，通常定期在燃气涡轮发动机中使用水洗程序。典型的水洗程序包括以大量水和有时少量清洁剂周期性洗涤发动机。此外，燃气涡轮发动机的起动机典型地在洗涤期间以近似20%rpm发动发动机。

然而，起动机工作循环典型地需要发动机的各次起动之间的一定量停机时间，例如，每三(3)次起动之间六十(60)分钟。由于起动机工作循环的此类限制，故燃气涡轮发动机的水洗能力也为有限的。

鉴于前述，回避起动机工作循环的用于燃气涡轮发动机的辅助清洁系统将是有利的。

技术实现要素：

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

在一方面中，本公开针对一种用于清洁燃气涡轮发动机的辅助清洁系统。辅助清洁系统包括机械地联接于燃气涡轮发动机的一个或更多个发动机轴的外部发动源。因此，外部发动源构造成使一个或更多个轴转动。辅助清洁系统还包括清洁设备，其构造成在外部发动源使燃气涡轮发动机的一个或更多个轴转动的同时在燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

在另一方面中，本公开针对一种用于清洁燃气涡轮发动机的方法。该方法包括将外部发动源机械地联接于燃气涡轮发动机的一个或更多个发动机轴，其中外部发动源构造成使一个或更多个轴转动。因此，该方法包括经由外部发动源使燃气涡轮发动机的一个或更多个轴转动。该方法还包括在轴转动的同时经由清洁设备在燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

在又一方面中，本公开针对一种燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括具有一个或更多个发动机轴的燃气涡轮发动机，以及机械地联接于一个或更多个发动机轴的外部发动源。因此，外部发动源构造成使一个或更多个轴转动。燃气涡轮发动机组件还包括清洁设备，其构造成在外部发动源使燃气涡轮发动机的一个或更多个轴转动的同时在燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

技术方案1.一种用于清洁燃气涡轮发动机的辅助清洁系统，所述发动系统包括：

外部发动源，其机械地联接于所述燃气涡轮发动机的一个或更多个发动机轴，所述外部发动源构造成使所述一个或更多个轴转动；以及

清洁设备，其构造成在所述外部发动源使所述燃气涡轮发动机的所述一个或更多个轴转动的同时在所述燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

技术方案2.根据技术方案1所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述外部发动源安装到所述燃气涡轮发动机的变速箱的起动机或所述燃气涡轮发动机的手摇起动端口中的至少一个中。

技术方案3.根据技术方案1所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述外部发动源包括曲柄、液压马达、空气驱动马达、水驱动马达或气体供能马达中的至少一个。

技术方案4.根据技术方案1所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述外部发动源在所述燃气涡轮发动机在正常操作模式中操作时并未连接于所述燃气涡轮发动机。

技术方案5.根据技术方案1所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述清洁设备包括流体输送设备，其构造成将至少包含水的清洁液体引入到所述燃气涡轮发动机中。

技术方案6.根据技术方案5所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述清洁液体还包括清洁剂。

技术方案7.根据技术方案5所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述流体输送设备包括至少一个喷嘴。

技术方案8.根据技术方案1所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括飞行器发动机。

技术方案9.根据技术方案8所述的辅助清洁系统，其特征在于，所述飞行器发动机在所述清洁程序期间安装在飞行器上。

技术方案10.一种用于清洁燃气涡轮发动机的方法，所述方法包括：

将外部发动源机械地联接于所述燃气涡轮发动机的一个或更多个发动机轴，所述外部发动源构造成使所述一个或更多个轴转动；

经由所述外部发动源使所述燃气涡轮发动机的所述一个或更多个轴转动；以及

在所述轴转动的同时经由清洁设备在所述燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述外部发动源安装到所述燃气涡轮发动机的变速箱的起动机或所述燃气涡轮发动机的手摇起动端口中的至少一个中。

技术方案12.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述外部发动源包括曲柄、液压马达、空气驱动马达、水驱动马达或气体供能马达中的至少一个。

技术方案13.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述燃气涡轮发动机在正常操作模式中操作时，使所述外部发动源与所述燃气涡轮发动机断开。

技术方案14.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由所述清洁设备的流体输送设备将至少包含水的清洁液体输送到所述燃气涡轮发动机中。

技术方案15.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括控制所述清洁程序的持续时间。

技术方案16.根据技术方案10所述的方法，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括飞行器发动机，其中所述飞行器发动机在所述清洁程序期间安装在飞行器上。

技术方案17.一种燃气涡轮发动机组件，所述燃气涡轮发动机组件包括：

燃气涡轮发动机，其具有一个或更多个发动机轴；

外部发动源，其机械地联接于所述一个或更多个发动机轴，所述外部发动源构造成使所述一个或更多个轴转动；以及

清洁设备，其构造成在所述外部发动源使所述燃气涡轮发动机的所述一个或更多个轴转动的同时在所述燃气涡轮发动机上实施清洁程序。

技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，所述外部发动源安装到所述燃气涡轮发动机的变速箱的起动机或所述燃气涡轮发动机的手摇起动端口中的至少一个中。

技术方案19.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，所述外部发动源包括曲柄、液压马达、空气驱动马达、水驱动马达或气体供能马达中的至少一个。

技术方案20.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机组件，其特征在于，所述外部发动源在所述燃气涡轮发动机在正常操作模式中操作时并未连接于所述燃气涡轮发动机。

本发明的这些及其它的特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同描述用于阐释本发明的原理。

附图说明

认作是本发明的主题在说明书的结束部分中特别指出并且明确要求权利。然而，本发明可通过参照连同附图进行的以下描述来最佳地理解，在该附图中：

图1示出了根据本公开的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机的一个实施例的截面视图；

图2示出了根据本公开的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机组件的一个实施例的示意图；

图3示出了根据本公开的用于燃气涡轮发动机的辅助清洁系统的清洁设备的一个实施例的框图；以及

图4示出了根据本公开的用于清洁燃气涡轮发动机的方法的一个实施例的流程图。

部件列表

10燃气涡轮发动机

12中心线轴线

14芯部燃气涡轮发动机

16风扇区段

18外壳

20环形入口

22增压压缩机

24高压压缩机

25变速箱

26燃烧器

28高压涡轮

30高压传动轴

32低压涡轮

34低压传动轴

36排气喷嘴

37减速装置

38转子组件

40风扇壳

42出口导叶

44风扇转子叶片

46下游区段

48空气流导管

50空气流

52入口

54空气流

56空气流

58空气流

60燃烧产物

62接近端口

62a接近端口

62b接近端口

66涡轮喷嘴

68旋转涡轮叶片

70喷嘴导叶

72弓形外带

74弓形内带

76涡轮护罩

78喷嘴导叶

100燃气涡轮发动机组件

102辅助清洁系统

104外部发动源

105清洁设备

106流体输送设备

108清洁液体

110水

112清洁剂

114阀

116控制器

200方法

202方法步骤

204方法步骤

206方法步骤。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的实施例，其一个或更多个实例在附图中示出。各个实例经由阐释本发明提供，而不限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言将显而易见的是，可在本发明中作出各种改型和变型，而不脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是，本发明覆盖归入所附权利要求和它们的等同物的范围内的此类改型和变型。

如本文中使用的，用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。

用语"上游"和"下游"是指相对于流体通道中的流体流的相对方向。例如，"上游"是指流体流自的方向，而"下游"是指流体流至的方向。

大体上，本公开针对用于清洁燃气涡轮发动机的辅助清洁系统。辅助清洁系统包括机械地联接于燃气涡轮发动机的一个或更多个发动机轴的外部发动源。因此，外部发动源构造成在清洁设备在燃气涡轮发动机上实施清洁程序时使一个或更多个轴转动。

因此，本公开提供了未存在于现有技术中的许多优点。更具体而言，常规的翼上清洁和/或水洗能力由起动机和/或apu操作需求限制。因此，本公开的外部发动源极大地提高了燃气涡轮发动机的清洁和/或水洗能力，因为存在不受限制的循环持续时间，并且不存在循环之间的等待时段。此外，通过使用外部发动源，(多个)转动发动机轴的速度和持续时间可延长，以允许增大范围的状态下的较长水洗操作。因此，本公开能够延长用于发动机的翼上时间，并且将最终导致较少性能相关的发动机除去。

现在参照附图，图1示出了根据本主题的方面的可用于飞行器内的燃气涡轮发动机10的一个实施例的截面图，其中发动机10示为具有出于参照目的延伸穿过其的纵向或轴向中心线轴线12。大体上，发动机10可包括芯部燃气涡轮发动机(大体上由附图标记14指示)和定位在其上游的风扇区段16。芯部发动机14可大体上包括限定环形入口20的大致管状的外壳18。此外，外壳18还可包围和支承增压压缩机22，其用于将进入芯部发动机14的空气的压力增大到第一压力水平。高压多级轴流式压缩机24可接着从增压压缩机22接收加压空气，并且进一步增大此类空气的压力。离开高压压缩机24的加压空气可接着流动至燃烧器26，燃料在燃烧器26内喷射到加压空气流中，其中所得的混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物从燃烧器26沿发动机10的热气体路径引导至第一(高压)涡轮28用于经由第一(高压)传动轴30驱动高压压缩机24，并且接着引导至第二(低压)涡轮32用于经由大体上与第一传动轴30同轴的第二(低压)传动轴34驱动增压压缩机22和风扇区段16。在驱动涡轮28和32中的各个之后，燃烧产物可从芯部发动机14经由排气喷嘴36排出来提供推进喷气推力。

此外，如图1中所示，发动机10的风扇区段16可大体上包括可旋转的轴流式风扇转子组件38，其构造成由环形风扇壳40包绕。本领域技术人员将认识到的是，风扇壳40可构造成关于芯部发动机14由多个大致沿径向延伸的沿周向间隔的出口导叶42支承。就此而言，风扇壳40可包围风扇转子组件38和其对应的风扇转子叶片44。此外，风扇壳40的下游区段46可在芯部发动机14的外部分之上延伸，以便限定提供附加推进喷气推力的副或旁通空气流导管48。此外，燃气涡轮发动机10可包括变速箱25。此外，变速箱25可构造在燃气涡轮发动机10中的任何适合的位置处，但典型地安装在风扇壳40上或高压压缩机24下方。

应当认识到的是，在若干实施例中，第二(低压)传动轴34可直接地联接于风扇转子组件38，以提供直接驱动构造。作为备选，第二传动轴34可经由减速装置37(例如，减速齿轮或变速箱)联接于风扇转子组件38，以提供间接驱动或齿轮驱动构造。此类(多个)减速装置还可按期望或要求设在发动机10内的任何其它适合的轴和/或转轴之间。

在发动机10的操作期间，将认识到的是，初始空气流(由箭头50指示)可通过风扇壳40的相关联的入口52进入发动机10。空气流50接着穿过风扇叶片44，并且分成移动穿过导管48的第一压缩空气流(由箭头54指示)和进入增压压缩机22的第二压缩空气流(由箭头56指示)。第二压缩空气流56的压力接着增大，并且进入高压压缩机24(如由箭头58指示)。在于燃烧器26内与燃料混合并且燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26，并且流动穿过第一涡轮28。此后，燃烧产物60流动穿过第二涡轮32，并且离开排气喷嘴36，以提供用于发动机10的推力。

现在参照图2，示出了燃气涡轮发动机组件100的一个实施例的示意图。更具体而言，如所示，燃气涡轮发动机组件100包括燃气涡轮发动机10，以及构造成在发动机未操作时清洁发动机10的辅助清洁系统102。在某些实施例中，如提到的，燃气涡轮发动机10可包括飞行器发动机。因此，在此类实施例中，飞行器发动机可在本文中所述的清洁程序期间安装在飞行器上。此外，如所示，燃气涡轮发动机10具有一个或更多个发动机轴30,34，以及机械地联接于(多个)发动机轴30,34的外部发动源104。更具体而言，在某些实施例中，外部发动源104可包括曲柄(手动或自动)、液压马达、空气驱动马达、水驱动马达、气体供能马达，或任何其它适合的发动装置。此外，外部发动源104可安装在燃气涡轮发动机10内的任何适合的位置处，包括但例如，变速箱25的起动机，或燃气涡轮发动机10的手摇起动端口。因此，外部发动源104构造成在发动机10未在其正常操作模式(即，由发动机起动机驱动)中操作时使(多个)发动机轴30,34转动。此外，对于某些实施例，外部发动源104在发动机10在其正常操作模式中操作时并未连接于燃气涡轮发动机10。相反地，在正常操作模式期间，起动机工作循环构造成使发动机轴30,34转动。

此外，如图2和3中所示，辅助清洁系统102还可包括清洁设备105，其构造成在外部发动源104使燃气涡轮发动机10的(多个)轴30,34转动的同时在燃气涡轮发动机10上实施清洁程序。更具体而言，如图3中所示，清洁设备105可包括流体输送设备106，其构造成将至少包含水110的清洁液体108引入到燃气涡轮发动机10中。在某些实施例中，如图3中所示，清洁液体108还可包括任何适合量的任何适合的清洁剂。例如，如图3中所示，清洁剂112可经由阀114按需添加至水110。就此而言，某些洗涤循环可仅包括水110，然而其它洗涤循环可包括与清洁剂112混合的水110。

此外，如图2中所示，液体输送设备106可包括喷嘴108，或任何其它适合的流体输送装置。应当理解的是，任何数量的喷嘴108可包括在清洁设备105中。例如，如图2中所示，总共五个喷嘴108包括在清洁设备105中。在另外的实施例中，多于五个喷嘴108或少于五个喷嘴108可包括在清洁设备105中。

现在参照图4，示出了用于清洁燃气涡轮发动机10的方法200的一个实施例的流程图。如202处所示，方法200包括将外部发动源104机械地联接于燃气涡轮发动机10的一个或更多个发动机轴30,34，其中外部发动源104构造成使轴30,34转动。如204处所示，该方法经由外部发动源104使燃气涡轮发动机10的轴30,34转动。如206处所示，方法200包括在轴30,34转动的同时经由清洁设备105在燃气涡轮发动机10上实施清洁程序。

在一个实施例中，方法200还可包括将外部发动源104安装到至少变速箱25的起动机或燃气涡轮发动机10的手摇起动端口中。在另外的实施例中，方法200还可包括在燃气涡轮发动机10在正常操作模式中操作时使外部发动源104与燃气涡轮发动机10断开。因此，在某些实施例中，外部发动源104构造成仅在燃气涡轮发动机10关闭时操作。

在附加实施例中，方法200还可包括经由清洁设备105的流体输送设备106将至少包含水110的清洁液体108输送到燃气涡轮发动机10中。

此外，在某些实施例中，方法200可包括控制清洁程序的持续时间。更具体而言，由于外部发动源104在燃气涡轮发动机10外，并且不依赖发动机起动机，故清洁程序可取决于涡轮发动机10的状态最大化至任何适合的长度，而不由起动机工作循环的水洗能力限制。例如，如图2中所示，辅助清洁系统102可包括控制器116，其构造成控制外部发动源104和/或清洁设备105。在附加实施例中，外部发动源104以及清洁设备105可手动地控制。

该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。