CN112823062A - 用于清洁喷气发动机的核心引擎的设备和布置 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种用于清洁喷气发动机的核心引擎的设备，其具有：喷嘴装置，喷嘴装置设计用于将清洁介质引入到核心引擎中；和用于与喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接的构件；并且具有用于输送清洁介质的管道连接件(10)，管道连接件经由旋转联接器(8)与喷嘴装置连接。根据本发明提出，喷嘴装置具有用于轴向抵靠在风扇叶片(4)处的第一抵靠面(5)，第一抵靠面设计用于将喷嘴装置相对于喷气发动机限定地定位。

Description

用于清洁喷气发动机的核心引擎的设备和布置
技术领域
本发明涉及一种用于清洁喷气发动机的核心引擎的设备，该设备具有：喷嘴装置，其设计用于将清洁介质引入到核心引擎中；和用于与喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接的构件；并且具有用于输送清洁介质的管道连接件，管道连接件经过旋转联接器与喷嘴装置连接。
此外，本发明的主题是一种由这种设备和喷气发动机构成的布置。
背景技术
商业亚音速客机的喷气发动机如今主要是涡扇喷气发动机。这种涡扇发动机具有核心引擎，在核心引擎中进行煤油的实际燃烧过程。核心引擎以已知的方式具有一个或多个压缩机级、燃烧室以及一个或多个涡轮机级，其中，热燃烧气体释放出它们的机械能的一部分。一方面，需要这种机械能来驱动压缩机级；另一方面，驱动布置在核心引擎上游的涡扇，该涡扇的直径通常显著大于核心引擎的直径，并且使整体穿流发动机的空气的一大部分作为外涵气流(Mantelluftstrom)或次级空气流从核心引擎旁流过。涡扇经由该外涵气流施加发动机的推进功率的一大部分，此外，高的外涵气流份额导致发动机的更好的环境兼容性，尤其在亚音速的情况下更好的效率，以及导致核心引擎的热排气流的改进的噪声隔离。
喷气发动机在运行中会由于核心引擎的燃烧残留物以及由于随燃烧或二次空气吸入的空气污染物、即例如灰尘、昆虫，盐雾或其他环境污染物被污染。特别地，这些污染物还在核心引擎的压缩机的转子叶片和/或定子叶片上形成覆层，覆层损害了发动机的表面品质进而最终损害了热力学效率。
清洁喷气发动机以去除污染物。从WO 2005/077554 A1中已知：为此目的，在涡扇发动机的风扇的上游布置多个清洁喷嘴，以便清洁风扇和核心引擎。
WO 2008/113501 A1公开了开头提出的类型的设备，设备安放到风扇上并在清洁运行中一起旋转。
发明内容
发明基于以下目的，提供一种开头提出的类型的设备和布置，他们在操作和运行中具有优点。
根据本发明，为了实现该目的而提出，喷嘴装置具有用于轴向抵靠在风扇叶片处的第一抵靠面，第一抵靠面设计用于将喷嘴装置相对于喷气发动机限定地定位。
本发明的对象还是一种布置，布置由喷气发动机和为了执行核心引擎的清洁安置在喷气发动机处的、根据本发明的设备构成，该布置具有如下特征：
a.喷嘴装置与喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接；
b.喷气发动机的风扇和喷嘴装置的转动轴线基本上同心地布置；
c.喷嘴装置的喷嘴具有距喷气发动机和设备的共同的转动轴线的径向间距，该径向间距小于核心引擎的进气开口的半径。
d.喷嘴的溢出开口在轴向方向上布置在风扇的平面的后方和/或喷嘴布置在风扇叶片的中间空间中或者对准风扇叶片的中间空间，使得喷嘴射流能够基本上不受阻碍地穿过风扇的平面；
其特征在于，设置有以下特征：
e.喷嘴装置的第一抵靠面抵靠喷气发动机的风扇叶片，并引起喷嘴装置相对于喷气发动机以限定的方式轴向定位。
首先，解释在本发明的范畴中使用的一些术语。术语“喷气发动机”表示用于航空应用的任何移动式燃气轮机。在本发明的范畴中，该术语尤其表述涡扇发动机，其中，实际的燃气涡轮机形成所谓的核心引擎，并且较大直径的涡扇布置在核心引擎的上游，涡扇产生围绕核心引擎的夹套气流。术语“核心引擎”表示喷气发动机的实际的燃气轮机，在燃气轮机中发生燃料、特别是煤油的燃烧过程。这种核心引擎通常具有一个或多个压缩机级、燃烧室和一个或多个由热燃烧气体驱动的涡轮机级。
喷嘴装置具有一个或多个用于清洁介质的喷嘴以及在下文更详细解释的用于将该喷嘴装置进而将喷嘴与喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接的构件。
清洁介质借助于管线连接和旋转联接器输送至喷嘴装置。术语“管线连接”在本发明的范畴中应广义地理解，并且例如也能够包括在旋转联接器处的固定式的(不共同转动的)连接件。
未被专利权利要求包括的供应装置提供清洁介质(例如在一个或多个罐中)，并且能够设有操作和驱动装置、泵、能量存储器等。优选地将供应装置设计为移动式的、尤其可行驶的单元。
喷嘴装置具有用于轴向抵靠风扇叶片的第一抵靠面。在将喷嘴装置安放到喷气发动机的旋转器上时，限定的第一抵靠面形成止挡部，止挡部将喷嘴装置至少在轴向方向上相对于喷气发动机限定地定位。在安放时，第一止挡面沿轴向方向抵靠风扇叶片，从而停止安放运动。然后，如下文解释的那样，将喷嘴装置固定在风扇叶片处，在此，用于抗扭地连接的构件施加在轴向方向上作用力(拉力)，使得在清洁运行中通过抵靠风扇叶片处获得限定的轴向定位。
第一抵靠面优选柔软地的和/或弹性地、例如作为橡胶缓冲器构造成。其为多个抵靠面，优选三个或更多个抵靠面，抵靠面优选地以均匀的角间距在环周之上分布。抵靠面沿径向方向以及环周方向的延伸优选足够引起安放的喷嘴装置的可靠的定位和力吸收。
本发明已经认识到，在根据WO 2008/113501 A1的现有技术中，仅通过抵靠或支承在旋转器处/上来对喷嘴装置定位导致喷嘴装置相对于喷气发动机的非限定的和/或偏心的定位。在清洁运行中，这引起旋转联接器的不平衡和/或高度磨损。相反，根据本发明设置的在风扇叶片处的轴向抵靠允许限定的定位，该限定的定位确保喷嘴装置(进而旋转联接器)的轴线始终与喷气发动机的轴线沿相同方向伸展。
优选地，第一抵靠面布置在喷嘴装置的第一环形区域处。该环形区域能够优选地设计为闭合的环，该环布置在喷嘴装置的在安放状态下指向下游的端部区域处。根据本发明，环形区域的在轴向方向上指向下游的面能够在整个环周上或在环周的部分区段上构造为(柔软的)第一抵靠面。
在根据本发明的布置中，第一环形区域的内直径优选等于或稍大于旋转器的外直径(在轴向平面中的外直径，风扇叶片的前缘位于该轴向平面中)。这有助于相对于喷气发动机不仅轴向地而且也径向地精确地定位喷嘴装置。在该上下文中，稍大意味着在安放的状态下，第一环形区域相对于喷气发动机仅具有如下径向间隙，使得该径向间隙使得不损害或至多微小地损害期望的中央的配合。
在一个有利的实施方式中，喷嘴装置附加地具有用于抵靠在喷气发动机的旋转器处的第二抵靠面。第二抵靠面例如能够布置在喷嘴装置的第二环形区域处，第二环形区域在轴向方向上布置在第一环形区域与旋转联接器之间。第二抵靠面同样能够是弹性的/柔软的。第二抵靠面能够优选地有助于安放的喷嘴装置在喷枪发动机上在旋转器的朝向上游的尖部与风扇叶片的前缘之间的径向平面中的定心。
因此，总体上，第一和第二抵靠面能够共同构造成用于设备在喷气发动机的旋转器上的定心。
在安放状态下的根据本发明的设备中以及在根据本发明的布置中，喷嘴装置的质量分布优选地围绕喷嘴装置的转动轴线旋转对称。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，用于与喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接的构件包括至少两个、优选三个或更多个拉线和用于将拉线固定在风扇叶片处的固定构件。固定构件设计为能单独锁定的单独固定构件。固定构件和/或拉线在环周方向上的分布能够与第一支承面的相应的分布相一致，或者在环周方向上布置在这些支承面之间。
拉线优选地能够(例如借助于钩或夹紧钳)固定在风扇叶片处，优选地固定在其后缘处。钩或夹紧钳能够具有足够软的塑料或橡胶覆层或护套。
相对于WO 2008/113501 A1中公开的中央拉紧设备，固定构件作为可单独锁定的单独固定构件的根据本发明的设计方案具有显著优势。在该现有技术中，拉线必须以复杂的方式转向并被引导至旋转联接器，在那里设有中央拉紧环，利用中央拉紧环同时拉紧所有拉线，进而引起喷嘴装置的相对不精确的定位。
根据本发明设置的抵靠面和由此引起的喷嘴装置定位允许设有能显著更简单操作的单独固定构件，该单独固定构件能够被顺序地固定和锁定，因为已经通过抵靠面确保了期望的定位。此外，单独固定允许短的拉线进而允许简单且鲁棒的拉紧系统。
单独固定构件为了锁定和拉紧拉线优选具有曲杆。曲杆在操作期间使用的力与产生的力之间的传递比或初级冲程与次级冲程之间的传递比连续地变化。在操作期间，在闭合(锁定)状态下，在操作速度相同的情况下(施加到拉线上的)冲程速度下降，而相反地施加到拉线上的拉力则上升。
单独固定构件的该根据本发明的设计方案允许将喷嘴装置简单、可靠且限定地固定在喷气发动机处，而不需要借助工具。
优选地，单独固定构件具有用于调节拉线的限定的预应力的弹簧元件，以便利用限定的力压紧喷嘴装置。
根据本发明能够提出，单独固定构件具有用于在闭合状态中保护的保险装置。例如，在闭合状态下，能够利用开口销或保险销锁定曲杆。
根据本发明能够提出，旋转联接器具有冲击保护器。其例如能够是尤其指向径向方向的垫充(例如构造为塑料环)，该垫充尤其在安放和取下时保护旋转联接器免受冲击。
附图说明
下面根据附图解释本发明的实施例。其中示出：
图1示出安装在喷气发动机处的根据本发明的设备的示意图；
图2示出贯穿具有安放的根据本发明的设备的发动机的示意的轴向剖面图；
图3示出借助于曲杆的固定的细节图；
图4示出第一抵靠面的设计方案的细节图。
具体实施方式
喷嘴装置具有两个环形区域或环形元件1、2，借助于他们将喷嘴装置安放到喷气发动机的风扇的轴毂或旋转器3上(见图1)。在安放状态下，环形元件1、2基本上形状配合地包围旋转器3。轴向布置在下游的环形元件1的内直径略大于旋转器3在轴向平面中的外直径，风扇叶片4的前边缘位于该轴向平面中。
分布在第一环形元件1的环周上的橡胶缓冲器5形成第一抵靠面，环形元件1利用该第一抵靠面轴向紧靠风扇叶片4的前边缘。
分布在第二环形元件2的环周上的橡胶缓冲器6形成第二抵靠面，环形元件2利用该第二抵靠面抵靠在旋转器3上。
两个环形元件1、2通过径向支柱7彼此连接。在喷嘴装置(关于发动机的流动方向)的指向上游的尖部处布置有整体利用8标记的旋转联接器，该旋转联接器具有冲击保护器9以及管线连接的连接件10。
四个径向向外引导的压力管线11从旋转联接器延伸，压力管线对四个(未示出的)喷嘴馈送清洁介质。压力管线11在与环形元件1、2的交叉点处固定在环形元件处，并且因此是整个喷嘴装置的承载结构的一部分。
为了将喷嘴装置固定在风扇处设有拉线12，拉线借助于未示出的钩钩到风扇叶片4的后缘处。设有曲杆13作为用于固定拉线12的单独固定构件，曲杆借助于保险销14能够固定在锁定位置中。弹簧15用于拉线12的限定的拉紧。
为了清洁核心引擎，将喷嘴装置以特别是从图1中可识别的方式安放到风扇上，并且借助于拉线12固定在风扇叶片处。发动机置于转动(干转)中。经由连接管线10、旋转联接器8和压力管线11从未示出的供应装置中向喷嘴馈送清洁介质。清洁介质在核心引擎的整个环周上覆盖核心引擎的进气口，从而实施清洁。

Claims (15)

1.一种用于清洁喷气发动机的核心引擎的设备，所述设备具有：喷嘴装置，所述喷嘴装置设计用于将清洁介质引入到所述核心引擎中并且具有用于与所述喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接的构件；和，用于输送清洁介质的管道连接件(10)，所述管道连接件经由旋转联接器(8)与所述喷嘴装置连接，其特征在于，所述喷嘴装置具有用于轴向抵靠在风扇叶片(4)处的第一抵靠面(5)，所述第一抵靠面设计用于将所述喷嘴装置相对于所述喷气发动机按限定地定位。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一抵靠面(5)布置在所述喷嘴装置的第一环形区域(1)处。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述喷嘴装置还具有用于抵靠在所述喷气发动机的旋转器(3)处的第二抵靠面(6)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第二抵靠面(6)布置在所述喷嘴装置的第二环形区域(2)处，所述第二环形区域在轴向方向上布置在第一环形区域(1)与所述旋转联接器(8)之间。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一抵靠面和所述第二抵靠面(5、6)设计用于将所述设备在所述喷气发动机的所述旋转器(3)上定心。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述喷嘴装置的质量分布围绕所述喷嘴装置的转动轴线是旋转对称的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一抵靠面和/或第二抵靠面(5、6)设计成弹性的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，用于与所述喷气发动机的所述风扇的所述轴抗扭地连接的所述构件包括至少两个、优选三个拉线(12)和用于将所述拉线(12)固定在所述风扇叶片处的固定构件，并且所述固定构件构造为能单独锁定的单独固定构件。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述单独固定构件具有曲杆(13)。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述单独固定构件具有用于调节所述拉线(12)的限定的预紧力的弹簧元件(15)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述单独固定构件具有用于在闭合状态下保护的保险装置(14)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述旋转联接器(8)具有冲击保护器(9)。
13.一种布置，所述布置由喷气发动机和为了执行核心引擎的清洁而安装在所述喷气发动机处的、根据权利要求1至12中任一项所述的设备构成，所述布置具有以下特征：
a.所述喷嘴装置与所述喷气发动机的风扇的轴抗扭地连接；
b.所述喷气发动机的风扇的转动轴线和所述喷嘴装置的转动轴线布置成基本上同心的；
c.所述喷嘴装置的喷嘴距所述喷气发动机和所述设备的共同的转动轴线的径向间距小于所述核心引擎的进气开口的半径，
d.所述喷嘴的溢出开口在轴向方向上布置在所述风扇的平面的后方和/或所述喷嘴布置在所述风扇叶片的中间空间中或者对准所述风扇叶片的中间空间，使得喷嘴射流能够基本上不受阻碍地穿过所述风扇的所述平面；
其特征在于：
e.所述喷嘴装置的所述第一抵靠面(5)抵靠在所述喷气发动机的风扇叶片(4)处，并引起所述喷嘴装置相对于所述喷气发动机以限定的方式轴向定位。
14.根据权利要求13所述的布置，其特征在于，所述第一抵靠面(5)布置在所述喷嘴装置的第一环形区域(1)处，所述第一环形区域的内直径相对于旋转器(3)的外直径是相同或稍大的。
15.根据权利要求13或14所述的布置，其特征在于，所述喷嘴装置还具有第二抵靠面(6)，所述第二抵靠面布置在所述喷嘴装置的第二环形区域(2)处，所述第二环形区域在轴向方向上布置在第一环形区域(1)与所述旋转联接器(8)之间；所述第二抵靠面(6)置于旋转器(3)上；并且所述第一抵靠面和所述第二抵靠面将设备在所述喷气发动机的所述旋转器上定心。
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