CN110770528A - 一种用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于清洁热交换器(2)的内部体积中的表面的方法，该方法至少包括以下步骤：将待清洁的内部体积连接到蒸汽产生器(4)；通过蒸汽产生器(4)产生具有预定蒸汽压力和温度的清洁蒸汽(7)；将清洁蒸汽(7)施加在热交换器(2)的内部体积中的待清洁表面上；在预定冷凝时间期间保持内部体积内的蒸汽压力和温度；在热交换器(2)的内部体积中产生压降(10)，以蒸发清洁蒸汽(7)在冷凝时间期间冷凝的部分(8)以及通过排放设备(12)从热交换器(2)的内部体积中去除清洁蒸汽(7、13)。

Description

一种用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的 方法

本发明涉及一种用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的方法。

为了清洁难以到达的表面上的污染物，例如在被介质流经的飞机部件中，特别是在热交换器中，通常使用已知的冲洗方法。主要由非极性物质组成的化学势低的污染物，主要只能机械去除。在许多应用中，被介质流经的飞机部件上在运行期间涂有含碳润滑剂、燃料或其他含碳物质。同样，在特定条件下，来自周围环境的物质，如灰尘、沙子、燃烧产物、油、燃料或润滑油可能会积聚。在含碳化合物的情况下，特别是在特定温度范围内发生的焦化和部分氧化是有问题的。对于被介质流经的飞机部件，如热交换器，由于其结构，其在内部体积中通常包括明显的底切和大的弯曲表面，由于缺乏可接近性，通常不可能通过常规方法去除所述污染物。因此在很大程度上，内部体积中的表面仅用于冲洗方法或灌注清洁方法。然而对于清洁，在冲洗方法中，需要使用强活性酸或其他强效的化学清洁剂。

如果由于不可接近或由于机械阻力或化学阻力而无法清洁污染物，甚至必须更换要清洁的飞机部件。此外，在已知的清洁方法中，有时必须预计较长的处理时间。使用强活性清洁剂也存在关于职业安全、环境影响或表面可能残留的问题。这尤其与热交换器有关，在运行期间，空气流经所述热交换器以用于空调目的。

因此，本发明的目的是提供一种清洁方法，该方法允许有效且温和地去除被介质流经的飞机部件的内部体积中很难接近的表面上的机械耐受性污染物和化学耐受性污染物。

本发明通过根据独立权利要求1所述的清洁方法来实现该目的。从属权利要求中阐述的措施允许对独立权利要求中给出的方法进行有利的发展和改进。

根据本发明的基本设想，提出了一种用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的方法，所述方法包括至少以下步骤：将待清洁的内部体积连接到蒸汽产生器；通过蒸汽产生器产生具有预定蒸汽压力和温度的清洁蒸汽；将清洁蒸汽施加在被介质流经的飞机部件的内部体积中的待清洁表面上；在预定冷凝时间期间保持内部体积内的蒸汽压力和温度；在被介质流经的飞机部件的内部体积中产生压降，以蒸发清洁蒸汽在冷凝时间期间冷凝的部分以及通过排放设备从被介质流经的飞机部件的内部体积中去除清洁蒸汽。这种方法使得清洁难以接近的表面上的污染物成为可能。为此，清洁蒸汽或其冷凝液用作清洁介质。将清洁蒸汽施加到表面会使所述清洁蒸汽在适当选择的参数(例如蒸汽压力、温度、蒸汽含量或冷凝时间)下在所述表面上冷凝，特别是在污染物上冷凝。在这种情况下，蒸汽冷凝液能够渗透到污染物的裂缝、空腔和孔隙中并且沉积。通过在被介质流经的飞机部件的内部体积中产生快速压降，所储存的冷凝液随后再次蒸发。在这种情况下，清洁介质从液态回到气态的相变与清洁介质的体积的快速增加有关。沉积在污染物中和污染物上的冷凝液的蒸发在污染物中产生导致污染物的剥落和分离的局部高压力。随后能够通过排放设备将这种分离的污染物与清洁蒸汽一起从被介质流经的飞机部件的内部体积中去除。与机械方法相比，根据本发明的方法对于待清洁的表面是温和的，因为基材上不会发生材料去除，此外通过放弃或最少化化学清洁剂来减少对生态和健康的影响。

特别优选地，在去除清洁蒸汽之后，用水冲洗被介质流经的飞机部件的内部体积。由此能够提高清洁过程的效果，并且能够实现良好的效果。在清洁步骤后通过用水对内部体积进行一个或更多个的冲洗过程来去除其他污染物，所述其他污染物虽然通过蒸发从表面分离，但在去除清洁蒸汽时，仍然残留在被介质流经的飞机部件的内部体积中。

此外，优选以预定循环时间重复清洁步骤。重复清洁步骤可以实现有效的清洁，其中每个后续清洁循环的污染程度减少。在这种情况下，能够逐层去除特别顽固的污染物，因为蒸汽冷凝液不必像在清洁应用中那样渗透整个污染物，而是在每个清洁循环中分别分离污染物的最顶层。因此，能够减少各个清洁过程的时间。

此外，优选使用水蒸汽作为清洁蒸汽。由于污染物的去除基本上是通过机械力来实现的，该机械力是由于蒸发期间体积的快速增加而产生的，因此通常不需要提供特定的化学清洁剂，例如高活性酸。能够在已知且可重复的压力范围和温度范围内精确控制水蒸气，并且由于其对健康和生态无害而特别适合于清洁热交换器内部体积的表面，特别是在空气流经该热交换器用于空调的情况下。根据污染物的类型和被介质流经的飞机部件的应用领域，在清洁蒸汽中添加化学清洁剂以提高清洁效果可能是有利的。

为了实现良好的清洁效果，已发现应该使用优选具有至少388开尔文，至多646开尔文，并且理想地在433开尔文范围内的温度的清洁蒸汽。此外，优选清洁蒸汽的蒸汽压力至少为0.17Mpa，至多为22Mpa，特别优选为0.61Mpa。具有80％但至少10％的蒸汽含量的清洁蒸汽有利于最佳清洁效果。由此提供的饱和蒸汽允许在清洁期间充分冷凝。在这种情况下，冷凝液在污染物中的在几分钟的范围内的作用时间能够提高清洁效果。然而，根据污染物类型的不同，这个循环时间也可以只有几秒，或长达一小时。为了在产生压降之后确保冷凝液足够快速的蒸发，压力梯度应优选至少为0.01MPa/s，特别优选为0.1MPa/s。

在特别有利的实施方式中，该方法使用蒸汽产生器来执行，所述蒸汽产生器的蒸汽压力和/或蒸汽温度可控。清洁效果基本上取决于清洁蒸汽的冷凝能力。在干蒸汽，即过热蒸汽的情况下，冷凝能力受到极大限制，污染物甚至有可能进一步被烘烤。因为能够持续给所谓的饱和蒸汽分配温度和蒸汽压力，所以能够通过所述参数设置合适的冷凝能力。该方法因此尤其能够调整到待清洁表面不同的耐压能力和耐温能力。

在特别优选的实施方式中，提供了另一方法步骤，其中已去除的清洁蒸汽通过冷凝和清洁，并在后续的循环中提供给蒸汽产生器以再次产生清洁蒸汽而再利用。实施根据本发明的包括清洁介质的回收和再利用的清洁方法降低了清洁过程的成本，因为不必为每个循环提供新的未使用的清洁介质，并且减少了每个清洁过程要清除的已用的清洁介质的量。

在根据本发明的方法的其他优选实施方式中，提供了附加的方法步骤，为了回收能量，其中所去除的清洁蒸汽在再次供应给蒸汽产生器之前通过被介质流经的飞机部件。因此，在后续的清洁循环中，加热后的废汽的热能的一部分能够再次用于蒸汽的产生。

根据本发明的清洁方法的特别优选的实施方式，待清洁的飞机部件的内部体积中的压降通过打开排放设备来实现。在冷凝期间，通过几乎封闭的排放设备保持蒸汽压力，该排放设备将内部体积与具有较低压力的区域分开。在保持压力的同时稍微打开排放设备，允许去除多余的冷凝液并防止在压力下不必要地出现更多的积水。更多的积水会降低可达到的压力梯度。打开排放设备会突然降低内部体积中的压力，由此实现冷凝液的快速蒸发并去除清洁蒸汽。在这种情况下特别优选的是，排放设备包括切换阀。为此，排放设备和切换阀必须具有合适的流动横截面，以便产生足够大的压力梯度。在理想情况下，在该方法期间，系统中不存在空气，以便优化热传递和清洁效果。这能够通过以下方式实现：当开始施加压力时，排放设备最初保持略微打开，以允许空气被蒸汽置换并吹出。或者，可以在开始施加压力(真空)之前将空气吸出。

此外，优选测量已去除的清洁蒸汽的污染程度。通过分析污染程度和污染物类型，能够推断冲洗过程的清洁效果，并且能够针对后续的循环调整方法参数，例如冷凝时间和蒸汽压力。此外，优选重复清洁循环，直到所测量的污染程度达到预定阈值，从而能够结束清洁。

在其他实施方式中，测量标准化比较部件在清洁过程中的压力损失(比较值)，并且自动重复清洁循环，直到待清洁的飞机部件的所测量的压力损失基本上与比较值相当。在这种情况下，比较部件可以理想地由结构上与待清洁的飞机部件相同的新部件或已清洁的部件组成。通过将比较部件集成到清洁组件中，理想地在并行组件中，两个飞机部件都暴露在相同的清洁条件下。因此，分析清洁期间的压力损失可以控制清洁结果，而无需事先执行测试，以便确定不同飞机部件的标准参数。在这种情况下，不必将比较值的精确实现作为该方法的目的。比较值也可以由先前确定的公差范围形成，该公差范围使得可以期望对被介质流经的飞机部件的功能足够的清洁程度。此外时间上受限的结束信号也是有利的，使得如果在先前定义的最大时间内未达到比较值，则停止清洁循环的自动重复。这防止了对受到严重污染无法清洁，并且最终必须更换的部件进行耗时的清洁。

下面将基于优选实施方式并参考附图来说明本发明，其中：

图1示意性地示出根据本发明的用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的方法的设置；

图2示意性地示出根据本发明的用于清洁被介质流经的飞机部件的内部体积中的表面的方法的处理流程；

图3a-3d示意性地示出根据本发明的清洁方法的作用原理；和

图4示意性地示出根据本发明的清洁方法的其他实施方式。

图1和图2示意性地和示例性地示出根据本发明的清洁方法的结构和处理流程。在这种情况下，在下文中假设待清洁的被介质流经的飞机部件2是热交换器2。这不应理解为限制，而是根据本发明的清洁方法能够应用于其内部体积具有待清洁的表面的被介质流经的多个飞机部件2。首先，待清洁的表面集成到清洁组件1中。在热交换器2的内部体积中表面待清洁的情况下，热交换器2通过合适的适配装置3连接到清洁组件1。在这种情况下，蒸汽产生器4设置在清洁组件1中。通过适配装置3必须在蒸汽产生器4和热交换器2的待清洁的内部体积之间形成耐压连接。在清洁之前的步骤6中，针对待清洁表面的要求，对通常主要由水组成的流体清洁介质进行处理。例如，前处理6可以是对流体清洁介质的脱盐。在下文中，将基于水作为清洁介质来解释根据本发明的清洁方法的流程；然而，本申请的公开还明确地包括其他合适的清洁介质，特别是化学清洁剂或化学清洁剂的水溶液。

处理后的水供应到蒸汽产生器4，使水形成蒸汽。因此，例如，可以通过供热和泵在过压下产生清洁蒸汽7。在这种情况下，清洁蒸汽7的产生优选是可控制的。为了实现良好的清洁效果，已发现应该使用温度至少为388开尔文、蒸汽压力至少为0.17MPa并且蒸汽含量至少为10％的清洁蒸汽7。理想情况下，温度应约为433开尔文并且蒸汽压力约为0.8MPa，蒸汽含量约为80％。这种饱和蒸汽有利于确保清洁期间的充分冷凝。

原则上，也可以使用干蒸汽，即过热蒸汽，这必须考虑到清洁功效大大较低并且污染物9可能被烘烤并进一步固化。在饱和蒸汽的范围内，始终明确分配蒸汽压力和温度，从而能够通过调节压力和温度来调节控制。

随后将在蒸汽产生器4中产生的清洁蒸汽7施加到热交换器2的内部体积中的待清洁表面上。将清洁蒸汽7施加到热交换器2的内部体积上，并将热交换器2加热到合适的温度，然后经过足够长的冷凝时间，在此冷凝时间内，清洁蒸汽7能够作用于待清洁的表面，并能够在表面上形成清洁蒸汽冷凝液8。在这种情况下，在污染物9上也发生冷凝。

在下一步骤中，会产生显著的压降10。这例如可以通过打开排放设备中的切换阀11来实现。压力梯度基本上决定了清洁效果，由于压力梯度决定了快速的蒸发，并因此确定了从液体到固体的相变期间累积的冷凝液8的体积膨胀的速度。在这种情况下，压力梯度应至少约为0.01MPa/s，理想地约为0.1MPa/s。随后，通过打开的排放设备去除清洁蒸汽7和已分离的污染物9。

以预定循环时间重复清洁步骤。根据污染物9的类型，预定循环时间可以为大约20秒到一个小时，并且理想地是几分钟。为了监测清洁过程，对废汽13，即喷出的清洁蒸汽进行冷凝和分析。由此能够确定清洁效果和清洁过程的成功完成。在清洁步骤之后，能够提供进一步的例如使用水的冲洗过程14，以便去除虽然被清洁蒸汽7分离但仍残留在热交换器2的内部体积中的分离的污染物9。在使用水的冲洗过程14期间，在分析步骤15中，还可以测量热交换器2上的压力损失，作为清洁程度的另一指标。在最后的冲洗过程14之后，将热交换器2用蒸汽干燥33，开放冷却34，并继续冷却35，然后作为已清洁的热交换器2’使用。

清洁方法还提供能量回收作为可选步骤16，所述能量回收能够通过使用布置在排放设备与热交换器2的进水口18之间的热交换器来实现，并且该热交换器为蒸汽产生器4提供从废汽13获得的热量。受污染的废汽13或受污染的废水13随后可以被处理掉36。此外，能够通过蒸汽清洁循环之后的水回收19回收废汽13。水回收例如通过从废水13中分离20出污染物9、过滤水，并在蒸汽产生器4的进口18处提供这样处理的水来实现。

图3a至3d示意性地示出表面污染物9的分离的工作原理。根据本发明的清洁方法利用待清洁表面的污染物9的自然特性。污染物9积聚在待清洁表面的基材21上，并且通常是多孔的并且包括空腔22和裂缝23。在清洁方法期间，表面和污染物9承受过大压力和施加的清洁蒸汽7(图3b)。在冷凝时间期间，清洁蒸汽7开始在所有表面上冷凝，从而也在污染物9上冷凝。在这种情况下，清洁蒸汽冷凝液8占据表面，并且由于污染物9的孔隙而开始渗透到裂缝23和空腔22中并在那里积聚(图3c)。在下一步骤中，产生压降10，该压降引起沉积在污染物9中的清洁蒸汽冷凝液8的突然蒸发并引起体积增大。由此产生的压力局部作用在污染物9中，然后导致污染物9的剥落和分离24。增加的清洁蒸汽7的体积流量25还有助于分离的污染物9的去除26(图3d)。

根据本发明的清洁不仅能够应用于多孔或固体污染物的情况，而且例如还能够去除液体薄膜或粘性薄膜。上述参考图3描述的操作机制在除所述多孔污染物或固体污染物之外的污染物的情况下可以不同。

清洁方法的具体表示如图4所示。在这种情况下，热交换器2经由第一适配装置3连接到压力可控和/或温度可控的蒸汽产生器4。所述蒸汽产生器在其进水口18处通过脱盐装置6被供应来自水回路28的工业用水和处理后的水。待清洁的热交换器2的出口经由第二适配装置3′连接到切换阀11。借助于蒸汽产生器4在热交换器2中产生压力。在该过程中，冷凝液8最初聚集在表面上，该表面的温度低于产生的清洁蒸汽7的温度。在达到预定的蒸汽压力和/或温度水平之后，在限定的冷凝时间持续时间内保持该状态。冷凝时间能够根据需要变化，并且在正常范围内为大约半分钟到大约一小时。根据污染物9的结构和构成，以及保持热交换器2的内部体积中的蒸汽压力的冷凝时间的持续时间，冷凝液8被存储在污染物9中。冷凝时间结束后，设置在排放设备中的切换阀11完全打开，使得在热交换器2的内部体积中形成大的压降10。由于大的压降10，积聚的蒸汽冷凝液8蒸发，体积显着增加。为了建立足够高的压降率，排放设备、切换阀11和下游管线具有足够大的流动横截面。对于热交换器2的待清洁的，并被施加蒸汽压力的约为3升的内部体积，例如DN12流量管横截面已证明是足够的。对于被施加压力的较大体积，应选择相应较大的流量管横截面。在这种情况下，能够分析15热交换器2上的压力损失。蒸汽-冷凝液混合物7、8经由排放设备逸出。排放设备流体连接到冷凝器30。蒸汽冷凝液混合物7、8被去除26并且被供应到冷凝器30，在该冷凝器中，已去除的废汽13将完全冷凝。在这一点上，有利的是，采集冷凝的混合物的样品并且检查31所述样品的污染部成分及其构成，以便能够推断出清洁效果。根据所述步骤31的调查发现，能够有效地调整后续清洁循环的方法参数。来自清洁过程的废水13被收集在分离容器20中，在所述分离容器中污染物9能够根据类型被分离，使得经清洁的水经由水回路28和包括过滤的水处理32被供应到蒸汽产生器4，并因此再次返回到该过程。

原则上应考虑由于待清洁的热交换器2的内部体积中的压力波动和流动力引起的机械应力。热交换器2通常具有敏感结构，该敏感结构具有能够被损坏的很低的材料壁厚。然而，由于蒸汽的密度明显低于液体，因此蒸汽清洁方法中的流体机械应力低于冲洗方法中的流体机械应力。

Claims (15)

1.一种用于清洁被介质流经的飞机部件(2)的内部体积中的表面的方法，所述方法包括至少以下步骤：

-将所述待清洁的内部体积连接到蒸汽产生器(4)，

-通过所述蒸汽产生器(4)产生具有预定蒸汽压力和温度的清洁蒸汽(7)，

-将清洁蒸汽(7)施加在所述被介质流经的飞机部件(2)的内部体积中的待清洁表面上，

-在预定冷凝时间期间保持内部体积内的蒸汽压力和温度，

-在所述被介质流经的飞机部件(2)的内部体积中产生压降(10)，以便蒸发所述清洁蒸汽(7)在冷凝时间期间冷凝的部分(8)，

-通过排放设备从所述被介质流经的飞机部件(2)的内部体积中去除(26)清洁蒸汽(7、13)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在去除(26)所述清洁蒸汽(7)后，使用水冲洗所述被介质流经的飞机部件(2)的内部体积。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以预定循环时间重复所述步骤。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用水蒸汽作为清洁蒸汽(7)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洁蒸汽(7)的蒸汽压力为0.17mPa至22MPa。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洁蒸汽(7)的蒸汽温度为388K至646K。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述被介质流经的飞机部件(2)内部体积的压降(10)至少为0.01MPa/s，优选为0.1MPa/s。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，能够控制所述蒸汽产生器(4)的蒸汽压力和/或蒸汽温度。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，已去除的清洁蒸汽(13)通过冷凝(30)和清洁(32)而被再利用，并在后续的循环中供应给蒸汽产生器(4)以再次产生清洁蒸汽(7)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述已去除的清洁蒸汽(13)在再次供应给蒸汽产生器(4)之前穿过热交换器以进行能量回收(16)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过打开排放设备来实现所述待清洁的被介质流经的飞机部件(2)的内部体积中的压降(10)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述排放设备包括切换阀(11)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，测量已去除的清洁蒸汽(13)的污染程度。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，重复所述清洁循环，直到所测量的污染程度达到预定阈值为止。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

-测量标准化比较部件在清洁过程中的压力损失(比较值)，以及

-自动重复清洁循环，直到所述待清洁的飞机部件(2)的所测量的压力损失基本上与比较值相当。

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