JP4351705B2 - ターボファンガスタービンエンジンを洗浄するための方法および装置 - Google Patents
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Description
航空エンジンとして取付けられたガスタービンは、外気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気と共に燃料を燃やす燃焼器、および圧縮機に動力を供給するためのタービンを含む。膨張する燃焼ガスは、タービンを駆動し、航空機を推進するために用いられる推力をもたらす。
している。
の他に、化学物質の使用を実施しなければならない。
内部で一旦、小滴が、動翼および静翼等のガス経路の構成要素と衝突する。小滴の衝突によって、表面が湿り、液膜が生じる。ガス経路の構成要素で堆積された粒子は、液体の機械的および化学的な作用によって解放される。圧縮機への液体の浸透は、ロータシャフトが洗浄の際に回転するのを可能にすることによってさらに高められる。これは、エンジンの始動モータにモータを回転させることによって行なわれ、これにより空気は圧縮機入口
から出口へ液体を運ぶエンジンを通して駆動される。浄化効果は、ロータを回転させることによってさらに高められる。というのもブレードを湿らせると液体膜が生成され、これは洗浄の間に遠心力等の運動力に晒されるからである。
したがって、本発明の目的は、ターボファンエンジンのファン上でおよびコアエンジン圧縮機において見られる異なる種類の付着物を除去するための装置および方法を提供することであり、これによって燃料消費の増加、エンジンの寿命の減少、二酸化炭素およびNOxの放出の増加等の、付着物の航空エンジンの性能に対する悪影響が減じられる。
面に当たるようにし、エンジンの中心線に対して第2の位置に配置された第2のノズルを含んで、第2のノズルから発せられた洗浄液が実質的に吸込み側のブレードの表面に当たるようにし、さらに、エンジンの中心線に対して第3の位置に配置された第3のノズルを含んで、第3のノズルから発せられた洗浄液が実質的にブレードの間を通過してコアエンジンの入口に入るようにする。
長部分と実質的に平行な軸に沿って、ブレードの前縁の長さに実質的に等しい幅を有する。これにより、スプレーは、ブレードに先端部からハブにわたってその長さ全体に液体を与え、ファンのブレードの圧迫側および吸込み側それぞれの浄化または洗浄の効率が増大される。
ここで図2を参照すると、2つのシャフトの非混合ターボファン航空エンジンが記載されている。2つのシャフトの非混合ターボファンエンジンは、ターボファンエンジンの複数の可能な設計のうちの1つである。本発明は、この説明の実施例およびその図面に限定されない。というのも本発明が、混合ターボファンエンジン、または1つ、3つもしくはそれを超える軸を有するターボファンエンジン等のターボファンエンジンの設計の他の変形にも適用することができることが明らかであるからである。本発明を実施するのに好適なターボファンエンジンの特徴は、気流を分割するためのファンおよびその円錐が回転していることである。
て規定された圧迫側および吸込み側を有する。圧縮機の洗浄装置は、洗浄液を吹き付けるための3つのノズルのタイプからなり、各々は専用の目的を有する。1つのノズルのタイプは、ファンの圧迫側を洗浄するための洗浄液を与えるという目的を果たす。別のタイプのノズルは、ファンの吸込み側を洗浄するための洗浄液を与えるという目的を果たす。さらに別のタイプのノズルは、コアエンジンを洗浄するための洗浄液を与えるという目的を果たす。ノズルはファン25の上流に位置付けられる。ノズルは、異なるスプレーの特徴および液体の容量を有する。
物質は、化学物質の化学作用または水によって解放される。洗浄プロセスの間に、圧縮機27は、エンジン始動モータの助けを借りてまたは他の手段によって回転することができる。回転は複数の目的を果たす。第1に、回転は、小滴の圧縮機出口への移動を向上させる圧縮機を通った気流をもたらす。これによりこの気流は、圧縮機表面での衝突速度を増加させる。より高い衝突速度は洗浄の効率を向上させる。第2に、ファンの回転によって解放された汚染物質の除去が向上する。というのも気流は液体をファンブレードの表面から剪断するからである。第3に、圧縮機の回転によって解放された汚染物質の除去が向上する。なぜなら、遠心力が液体を圧縮機のロータブレードの表面から剪断するからである。
超え、より好ましくは60度を超えかつ80度未満である。ノズル31は、楕円形または矩形のスプレーパターンを形成する。ノズル31はノズル軸の周りで配向されて、スプレーパターンの厚さ方向の軸が、スプレーパターンの一方側で流線51によって、スプレーパターンの反対側で流線52によって制限される。
が、スプレーパターンの一方側で流線61によって、およびスプレーパターンの反対側で流線62によって制限されるようにノズル軸の周りで方向付けられる。
Claims (26)
- ガスタービンエンジン(2)を洗浄するための装置であって、前記エンジン(2)は、少なくとも1つのエンジンシャフト(24,29)、第1のシャフト(24)上で回転可能に配置されたファン(25)を含み、前記ファン(25)は、ハブに装着されかつ実質的に放射状方向に延在し、各々が圧迫側(53)および吸込み側(54)を有する複数のファンブレード(40)を含み、前記エンジンはさらに、圧縮機装置(27)と、前記圧縮機装置(27)および前記ファン(25)を駆動するためのタービン(26,28)とを含むコアエンジン(203)を含み、前記装置は、前記ファン(25)上流のエンジン(2)の空気入口(20)での気流における洗浄液を霧化するように構成された複数のノズル(31,33,35)を含み、
前記ファン(25)の上流で前記エンジン(2)の中心線(400)に対して第1の位置に配置された第1のノズル(31)を特徴とし、前記第1のノズル(31)は、前記第1のノズル(31)から発せられた洗浄液が、実質的に前記圧迫側(53)で前記ブレード(40)の表面に当たるように構成され、さらに、
前記ファン(25)の上流で前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第2の位置に配置された第2のノズル(35)を特徴とし、前記第2のノズル(35)は、前記第2のノズル(35)から発せられた洗浄液が実質的に前記吸込み側(54)で前記ブレード(40)の表面に当たるように構成され、さらに、
前記ファン(25)の上流で前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第3の位置に配置された第3のノズル(33)を特徴とし、前記第3のノズル(33)は、前記第3のノズル(33)から発せられた洗浄液が、実質的に前記ブレード(40)の間を通過し、かつ前記コアエンジン(203)の入口に入るように構成される、装置。 - 前記第1のノズル(31)および第2のノズル(35)は、前記第1のノズル(31)および第2のノズル(35)それぞれから発せられた洗浄液がスプレー(32)を形成するように構成され、前記スプレーは、ブレード(40)に当たるところで、前記ファン(25)のブレード(40)の放射状の延在部分と実質的に平行な軸に沿って、前記ブレード(40)の前縁(41)の長さに実質的に等しい幅(75,76)を有することを特徴
とする、請求項1に記載の装置。 - 前記コアエンジン(203)の前記入口(23)は、一方側でスプリッタ(45)によって、および反対側で、前記スプリッタ(45)と対向する前記ハブの部分(46)によって制限され、前記第3のノズル(33)は、前記第3のノズル(33)から発せられた洗浄液がスプレー(34)を形成し、前記スプレーは、前記入口(23)で、前記ファン(25)のブレード(40)の放射状延在部分と実質的に平行な軸に沿って、前記スプリッタ(45)および前記スプリッタ(45)と対向する前記ハブの部分(46)の間の距離に実質的に等しい幅(47,48)を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 前記第1のノズル(31)は、前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第1の接線角(X)で配置され、前記第2のノズル(35)は、前記エンジン(20)の前記中心線(400)に対して第2の接線角(Z)で配置され、前記第3のノズル(33)は、前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第3の接線角(Y)に配置されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1つに記載の装置。
- 前記第1の接線角(X)は、40度よりも大きくかつ80度未満であることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記第1の接線角(X)は、60度よりも大きくかつ80度未満であることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- 前記第2の接線角(Z)は、−20度よりも大きくかつ20度未満であることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記第2の接線角(Z)は、実質的に0度であることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- 前記第3の接線角(Y)は、20度よりも大きく、かつ30度未満であることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記第3の接線角(Y)は、25度より大きくかつ30度未満であることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)、および前記第3のノズル(33)の各々は、前記ファン(25)の前縁(41)の上流の軸方向において100mmを超えかつ1000mm未満の点で配置されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1つに記載の装置。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)、および前記第3のノズル(33)の各々は、前記ファン(25)の前縁(41)の上流で500mmを超えかつ1000mm未満の点で配置されることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)および前記第3のノズル(33)の各々は、ファン(25)の直径よりも小さくかつ前記ファン(25)の前記ハブの直径よりも大きい点で、放射状方向における位置に配置されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか1つに記載の装置。
- ガスタービンエンジン(2)を洗浄するための方法であって、前記エンジン(2)は、
少なくとも1つのエンジンシャフト(24,29)、第1のシャフト(24)上で回転可能に配置されたファン(25)を含み、前記ファン(25)は、ハブに装着されかつ実質的に放射状方向に延在し、各々が圧迫側(53)および吸込み側(54)を有する複数のファンブレード(40)を含み、前記エンジンはさらに、圧縮機装置(27)と、前記圧縮機装置(27)および前記ファン(25)を駆動するためのタービン(26,28)とを含むコアエンジン(203)を含み、さらに、前記ファン(25)上流のエンジン(2)の空気入口(20)での気流における洗浄液を霧化するように構成された複数のノズル(31,33,35)を含み、
第1のノズル(31)から発せられた洗浄液を実質的に前記圧迫側(53)に与えるステップと、
第2のノズル(35)から発せられた洗浄液を実質的に前記吸込み側(54)に与えるステップと、
第3のノズル(33)から発せられた洗浄液を、洗浄液が実質的に前記ブレード(40)の間を通過しかつ前記コアエンジン(203)の入口(23)に入るように導くステップとによって特徴付けられる、方法。 - 前記第1のノズル(31)および前記第2のノズルそれぞれから発せられた洗浄液のスプレー(32)を形成するステップを特徴とし、前記スプレーは、前記ファン(25)の前縁(41)に当たるところで、前記ファン(25)のブレード(40)の放射状の延在部分と実質的に平行な軸に沿って、ブレード(40)の前縁(41)の長さに実質的に等しい幅(75,76)を有することを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記コアエンジン(203)の前記入口は、一方側でスプリッタ(45)によって、反対側で、前記スプリッタ(45)と対向する前記ハブの部分(46)によって制限され、
前記第3のノズル(33)から発せられる洗浄液のスプレー(34)を形成するステップを特徴とし、前記スプレーは、前記入口で、前記ファン(25)のブレード(40)の放射状延在部と実質的に平行な軸に沿って、前記スプリッタ(45)および前記スプリッタ(45)と対向する前記ハブの部分(46)の間の距離に実質的に等しい幅(47,48)を有する、請求項14または15に記載の方法。 - 前記第1のノズル(31)から発せられた洗浄液を、前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第1の接線角(X)をなす方向に導くステップ、
前記第2のノズル(35)から発せられた洗浄液を、前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第2の接線角(Z)をなす方向に導くステップ、
前記第3のノズル(33)から発せられた洗浄液を、前記エンジン(2)の前記中心線(400)に対して第3の接線角(Y)をなす方向に導くステップによって特徴付けられる、請求項14から16のいずれか1つに記載の方法。 - 前記第1の接線角(X)は、40度よりも大きくかつ80度よりも小さいことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 前記第1の接線角(X)は、60度よりも大きくかつ80度よりも小さいことを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 前記第2の接線角(Z)は、−20度よりも大きくかつ20度よりも小さいことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 前記第2の接線角(Z)は、実質的に0度であることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
- 前記第3の接線角(Y)は、20度よりも大きくかつ30度よりも小さいことを特徴とする、請求項17に記載の方法。
- 前記第3の接線角(Y)は、25度よりも大きくかつ30度よりも小さいことを特徴とする、請求項22に記載の方法。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)および前記第3のノズル(33)の各々を、前記ファン(25)の前縁(41)の上流の軸方向で100mmを超えかつ1000mm未満の地点に配置するステップを特徴とする、請求項14から23のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)および前記第3のノズル(33)の各々を、前記ファン(25)の前縁(41)の上流の500mmを超えかつ1000mm未満の地点に配置するステップを特徴とする、請求項24に記載の方法。
- 前記第1のノズル(31)、前記第2のノズル(35)、および前記第3のノズル(33)の各々を、ファン(25)の直径よりも小さく、かつ前記ファン(25)の前記ハブの直径よりも大きい地点で、放射状方向における位置に配置するステップを特徴とする、請求項14から25のいずれか1つに記載の方法。
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