KR100646286B1

KR100646286B1 - 에어포일 내부 공동을 세척하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100646286B1
Application number: KR1020030071610A
Authority: KR
Inventors: 벨레츠라몬엠.쥬니어; 드래기페터제이.
Original assignee: 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2006-11-17
Also published as: JP4018618B2; UA76454C2; US20050000547A1; EP1410853B1; US6805140B2; EP1410853A1; US7032603B2; PL362822A1; KR20040034453A; US20040069324A1; SG114632A1; JP2004136285A

Abstract

본 발명은 엔진 내에 사용되는 부품과 같이, 부품 내부의 내부 통로를 세척하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 내부 통로를 세척하기 위한 장치는 종축 및 종축에 대해 경사지게, 바람직하게는 수직하게 배향된 적어도 하나의 노즐을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 제1 프로브는 모두가 종축에 대해 수직하게 배향되고 서로로부터 180도로 오프셋된 두 개의 노즐을 갖는다. 상기 장치는 종축 및 팁 단부 내에 노즐을 갖는 제2 프로브를 더 포함하고, 노즐은 종축을 따라 배향된다. 바람직하게는 제1 및 제2 프로브는 공통의 매니폴드에 연결된다.

노즐, 세척 유체, 팁 단부, 종축, 프로브, 매니폴드, 내부 통로

Description

에어포일 내부 공동을 세척하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING AIRFOIL INTERNAL CAVITIES}

도1은 에어포일의 내부 공동을 세척하기 위한 종래 기술의 시스템의 개략적인 도면.

도2는 본 발명에 따른 부품 내부의 내부 통로를 세척하기 위한 장치를 도시한 도면.

도3은 도2의 장치에 사용된 제1 프로브의 제1 실시예를 도시한 도면.

도4는 도2의 장치에 사용된 제1 프로브의 제2 실시예를 도시한 도면.

도5는 도2의 장치에 사용된 제2 프로브를 도시한 도면.

도6은 내부 통로를 세척하기 위해 사용되는 장치의 개략적인 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 장치

22 : 제1 프로브

24 : 제2 프로브

26 : 매니폴드

32 : 종축

34 : 노즐

본 발명은 엔진 부품의 에어포일부 내의 내부 공동을 세척하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

내부 통로를 갖는 엔진 부품의 내부를 세척하기 위한 현재의 공정은 오토클레이브(autoclave) 공정 및 고압 세척을 사용하는 것을 포함한다. 고압 세척은 세척되는 내부 통로의 상응하는 다수의 루트 개구 내부로 도입되는 프로브를 갖는 매니폴드를 사용한다. 그 후 고압의 물이 매니폴드 및 프로브를 통해 펌핑된다. 도1에 도시된 바와 같은 내부 통로의 구성에 따라, 이것은 위치(10, 12)에서 난류를 생성할 수 있고, 이로써 자유 유동이 감소된다. 또한 고압 세척의 내부 유동은 효과적으로 세척될 수 없는 "데드 존" 영역(14)이 발생한다. 이것은 각각의 프로브가 대부분 그 팁부에서 노즐을 갖기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 부품의 내부 통로를 세척하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 부품의 내부 통로를 세척하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적은 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 엔진 부품과 같은 부품의 내부 통로를 세척하기 위한 방 법이 제공된다. 상기 방법은 개괄적으로 종축 및 종축에 수직하게 배향된 적어도 하나의 노즐을 갖고, 세척 유체를 분배하기 위한 제1 수단을 갖는 장치를 제공하는 단계와, 제1 내부 통로 내부로 제1 분배 수단을 삽입하는 단계와, 제1 내부 통로의 표면을 세척하기에 충분한 압력으로 적어도 하나의 노즐을 통해 세척 유체를 분배하는 단계를 포함한다.

또한 부품의 내부 통로를 세척하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 개괄적으로 제1 통로 내부로 퍼지는 세척 유체를 분배하기 위한 제1 수단을 포함한다. 제1 세척 유체 분배 수단은 종축 및 상기 세척 유체가 분배되는 적어도 하나의 노즐을 갖는다.

에어포일 내부 공동을 세척하기 위한 장치 및 방법의 다른 상세뿐만 아니라 그에 부수되는 다른 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로 설명되고 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 나타낸다.

지금부터 도면을 참조하면, 도2는 제트 엔진 또는 산업용 터빈 엔진과 같은 엔진 내에 사용되는 부품과 같은, 부품 내부의 내부 공동을 세척하기 위한 장치(20)를 도시한다. 부품은 엔진 내에 사용되는 블레이드 또는 베인일 수도 있다. 그러한 부품은 일반적으로 루트부 및 에어포일부를 갖는다. 세척을 요하는 내부 냉각 통로는 루트부 및 에어포일부 내부에 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 장치(20)는 제1 프로브(22), 제2 프로브(24) 및 매니폴드(26)를 포함한다. 제1 프로브(22) 및 제2 프로브(24)는 주사기 바늘에 사용 되는 금속 재료와 같이 본 기술 분야에서 알려진 임의의 적당한 재료로부터 형성될 수도 있다. 각각의 제1 및 제2 프로브(22, 24)는 본 기술 분야에서 알려진 임의의 적당한 수단에 의해 매니폴드(26)와 연결될 수도 있다. 예를 들면, 각각의 프로브(22, 24)는 매니폴드(26) 상에 일체로 형성된 외부 나사산 부재(28) 및 각각의 프로브에 결합되고 부재(28)의 외부 나사산과 정합하기 위한 내부 나사산을 갖는 압축 너트(30)에 의해 연결될 수도 있다. 대안으로, 각각의 프로브(22, 24)는 매니폴드(26)에 용접되거나 또는 매니폴드(26)와 일체로 형성될 수도 있다.

지금부터 도3을 참조하면, 제1 프로브(22)는 제1 종축(32) 및 프로브의 폐쇄 팁 단부 근처에 적어도 하나의 노즐(34)을 가질 수도 있다. 각각의 노즐(34)은 종축(32)에 경사지게, 바람직하게는 종축(32)에 대해 대체로 수직하게, 가장 바람직하게는 종축(32)에 대해 수직하게 배향된다. 도6에 도시된 바와 같이, 제1 프로브(22)는 세척될 부품(42) 내부에 제1 내부 통로(40)의 단부 벽(38)에 대해 매우 인접하게, 바람직하게는 0.527cm(0.225인치) 내로 위치시키기에 충분한 길이를 갖는다.

도4는 제1 프로브(22)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 프로브(22)는 두 개의 노즐(34, 34')를 갖는다. 모든 노즐(34, 34')은 종축(32)에 대해 대체로 수직하게, 바람직하게는 수직하게 배향된다. 또한, 노즐(34, 34')은 180도로 오프셋된다.

도5는 제2 프로브(24)를 도시한다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 프로브(24)는 제2 종축(44), 팁 단부(46) 및 노즐(48)을 갖는다. 노즐(48)은 제2 내부 통로(50) 내부로 세척 유체를 분배하도록 종축(44)을 따라 배향되는 것이 바람직하다. 제2 프로브(24)는 제1 프로브(22)의 길이보다 짧은 길이를 갖는다. 그러나 제2 프로브(24)의 길이는 제2 내부 통로(50)가 원치 않는 난류의 생성을 방지하고 출구(54)로 나가는 세척 유체를 통로(50) 내부로 끌어들이는 흡입 효과를 초래하도록 부품(42)의 루트부(52)로부터 제1 통로(40)의 출구(54)와 교차하는 지점까지의 거리보다 길어야 한다.

도면에 도시되지 않았지만, 매니폴드(26)는 각각의 프로브(22, 24) 각각의 내부 통로(56, 58)와 소통하는 내부 통로를 갖는다. 또한 매니폴드(26)는 매니폴드(26)가 세척 유체원(도시 생략)에 연결될 수 있는 유체 입구(60)를 갖는다. 세척 유체는 물 또는 세척제와 혼합된 물일 수도 있다.

지금부터 도6을 참조하면, 내부 통로(40, 50)는 제1 및 제2 프로브(22, 24)를 루트부(52) 내의 개구를 통해 각각의 통로(40, 50) 내부로 삽입함으로써 세척될 수도 있다. 내부 통로(40)는 부품(42)의 선단 에지(62)에 가장 근접한 내부 통로가 바람직하다. 프로브(22, 24)가 통로(40, 50) 내부로 삽입된 후 세척 유체는 통로(40, 50)의 내부 표면을 세척하기에 충분한 압력으로 노즐(34 및/또는 34', 48)을 통해 분배된다. 바람직한 본 발명의 방법에서, 세척 유체는 1.5 Ksi 내지 10.0 Ksi 범위의 압력으로 분배된다.

본 발명의 방법은 난류가 세척 작동을 방해하는 통로(40, 50) 내에의 대체로 원치 않는 난류의 생성을 대체로 방지한다는 것을 알게된다. 또한, 노즐(34 및/또는 34')을 통해 분배된 유체가 통로(40)의 모든 영역을 유동한다는 것을 알게된다. 그 결과로서, "데드 존"이 존재하지 않는다. 이는 노즐(34 및/또는 34')에서 나가는 유체를 내부 통로(40) 내부로 부채꼴 모양으로 펼쳐서 보내기 때문이다.

세척이 단지 위에서 설명된 고압 세척 방법만을 사용하여 수행될 수도 있지만, 임의의 부품에 대해서는, 프로브(22, 24)의 삽입 전에 부품을 초음파 세척 사이클로 처리를 행하는 것이 바람직할 수도 있다. 초음파 세척 사이클은 알카리성 녹 제거 용액 또는 수성 기름 제거 용액과 같은, 본 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 세척 용액을 사용하여 본 기술 분야에서 알려진 임의의 적당한 방법으로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 초음파 세척 사이클은 20 KHz 내지 104 KHz 범위의 주파수로 1.0 시간 내지 2.0 시간 범위의 시간 주기동안 수행된다.

여기에 설명된 목적, 수단 및 이점을 완전히 충족시키는 에어포일 내부 공동을 세척하기 위한 방법 및 장치가 본 발명에 따라 명백히 제공된다. 본 발명은 그 구체적인 실시예가 문장으로서 설명되었지만, 다른 대안예, 변경예 및 변형예는 앞의 설명을 읽음으로써 본 기술 분야에서 숙련된 자에게는 명백히 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항의 확장된 범위 내에 이르는 그러한 대안예, 변경예 및 변형예 모두를 포함하고자 한다.

본 발명에 따르면, 부품의 세척 중 난류가 생성되지 않고 이로써 자유 유동이 감소되지 않으며 또한 효과적으로 세척될 수 없는 "데드 존" 영역을 제거하여 보다 효과적인 세척이 가능하다.

Claims

부품 내부의 내부 통로를 세척하기 위한 장치이며,

세척 유체를 분배하기 위한 제1 분배 수단을 포함하고,

상기 제1 분배 수단은 상기 부품 내부의 제1 내부 통로 내부로 연장하고,

상기 제1 분배 수단은 종축 및 적어도 하나의 노즐을 갖고,

상기 적어도 하나의 노즐은 상기 종축에 대해 경사지게 배향되고,

상기 부품 내의 제2 내부 통로 내부로 세척 유체를 분배하기 위한 제2 분배 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 분배 수단은 상기 제1 내부 통로 내부로 완전히 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 노즐은 상기 종축에 대해 수직하게 배향된 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 분배 수단은 두 개의 노즐을 갖고 각각의 상기 노즐은 상기 종축에 대해 수직하게 배향되고, 상기 두 개의 노즐은 180도의 각으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 분배 수단은 팁 단부, 상기 팁 단부 내의 노즐 및 종축을 갖고, 상기 노즐은 상기 제2 분배 수단의 상기 종축을 따라 배향된 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 분배 수단은 제1 길이를 갖고, 상기 제2 분배 수단은 제2 길이를 갖고, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 짧고, 상기 제1 및 제2 분배 수단은 공통의 매니폴드에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
엔진 부품의 에어포일부 내에 내부 통로를 세척하기 위한 장치이며,

상기 에어포일부의 선단 에지에 가장 근접한 제1 내부 통로 내부로 연장하는 제1 프로브와,

상기 에어포일 부품의 후단 에지에 가장 근접한 제2 내부 통로 내부로 연장하는 제2 프로브를 포함하고,

상기 제1 프로브는 제1 종축 및 상기 제1 종축에 대해 수직인 적어도 하나의 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1 프로브는 180도로 오프셋된 두 개의 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서, 각각의 상기 노즐은 제1 종축에 대해 수직하게 배향되는 것 을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 선단 에지에 가장 근접한 상기 통로는 상기 후단 에지에 가장 근접한 상기 통로와 교차하는 출구를 가지며,

상기 제2 프로브는 난류의 생성을 방지하도록 에어포일의 루트부로부터 후단 에지에 가장 근접한 통로와 상기 출구의 교차부까지의 거리보다 긴 길이를 갖고, 상기 제1 프로브는 제2 프로브의 길이보다 긴 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 제2 프로브는 팁 단부 및 상기 팁 단부 내의 노즐을 갖고, 상기 제2 프로브 내에 상기 노즐은 상기 제2 프로브의 종축을 따라 배향되고, 상기 제1 및 제2 프로브는 공통의 매니폴드에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
부품 내부의 내부 통로를 세척하기 위한 방법이며,

상기 내부 통로 중 제1 내부 통로 내부로 세척 유체를 분배하기 위한 것이며, 제1 종축과 상기 제1 종축에 대해 수직하게 배향된 적어도 하나의 제1 노즐을 갖는 제1 수단과 상기 내부 통로 중 제2 내부 통로 내부로 세척 유체를 분배하기 위한 것이며, 제2 종축과 상기 제2 종축에 대해 수직하게 배향된 적어도 하나의 추가 노즐을 갖는 제2 수단을 제공하는 단계와,

상기 제1 내부 통로 내부에 상기 1 수단을 삽입하고, 상기 제2 내부 통로 내부에 상기 제2 수단을 삽입하는 단계와,

상기 적어도 하나의 제1 노즐을 통해, 그리고 상기 적어도 하나의 추가 노즐을 통해, 상기 제1 내부 통로 및 제2 내부 통로의 표면을 세척하기에 충분한 압력으로 세척 유체를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 분배 단계는 1.5 Ksi 내지 10.0 Ksi 범위의 압력으로 상기 적어도 하나의 노즐을 통해 상기 세척 유체를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 분배 단계는 180도로 오프셋된 두 개의 노즐을 통해 상기 세척 유체를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제12항에 있어서, 상기 제1 분배 수단을 삽입하는 단계는 상기 제1 분배 수단을 상기 부품의 선단 에지에 가장 근접한 내부 통로 내부로 삽입하는 단계를 포함하고,

상기 제2 분배 수단을 삽입하는 단계는 상기 제2 분배 수단을 상기 부품의 후단 에지 근처의 내부 통로로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 내부 통로를 갖는 상기 부품을 상기 내부 통로 내부로 상기 제1 분배 수단을 삽입하기 전에 초음파 세척 사이클로 처리를 행하는 단계를 더 포함하고, 상기 초음파 세척 사이클은 20 내지 104 KHz 범위의 주파수로 1.0 내지 2.0 시간 범위의 시간 주기동안 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.