KR20130025836A - 배기가스 터빈의 세척 장치 - Google Patents

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Abstract

배기가스 터빈의 세척 장치는 상기 배기가스 터빈의 흐름채널 안으로 세척액을 분사하기 위한 노즐 본체 (5) 를 포함한다. 상기 노즐 본체 (5) 는 노즐 구멍들 (51, 52) 을 구비하며, 상기 노즐 본체는, 세척액의 분사시 적어도 하나의 제 1 노즐 구멍 (52) 으로부터 나갈 때의 상기 세척액의 유출속도가 적어도 하나의 제 2 노즐 구멍 (51) 으로부터 나갈 때의 상기 세척액의 유출속도와 상이하게 형성되어 있다.
노즐 본체의 각각의 노즐 구멍을 위해 세척액의 개개의 유출속도를 선택하는 자유도는, 수치 기법을 이용한 세척 장치의 개선된 최적화를 가능하게 한다.

Description

배기가스 터빈의 세척 장치{CLEANING DEVICE OF AN EXHAUST GAS TURBINE}
본 발명은 내연기관의 배기가스들의 작용을 받는 터보 기계 분야에 관한 것이다. 본 발명은 배기가스 터빈의 세척 장치, 이러한 유형의 세척 장치를 가진 배기가스 터빈 또는 파워 터빈 (power turbine), 및 이러한 유형의 세척 장치를 가진 배기가스 터빈을 가진 배기가스 터보차저 (exhaust gas turbocharger) 에 관한 것이다.
배기가스 터빈은 내연기관에 과급하기 위한 배기가스 터보차저 안에서 이용되거나, 또는 내연기관의 배기가스들 안에 포함되어 있는 에너지를 기계적 또는 전기적 에너지로 전환시키기 위한 파워 터빈으로서 이용된다.
내연기관의 구체적인 작동상태 및 내연기관을 구동시키기 위해 사용된 연료들의 조성에 따라, 배기가스 터빈 안에서는 조만간 터빈단 (turbine stage), 즉 블레이드 휠에서의 터빈 블레이드들, 노즐링 (nozzle ring) 의 가이드 베인들 및 여러 가지 터빈 하우징 부품들의 오염이 발생한다. 이러한 오염 침전물들은 노즐링의 영역에서 보다 나쁜 터빈 효율을 초래할 수 있고, 그 결과, 뒤따르는 기계들, 예컨대 배기가스 터빈을 이용해 구동되는 압축기 및 과급된 내연기관 자체의 성능의 감소를 초래할 수 있다. 그 결과, 연소 챔버 안에서의 배기가스 온도의 상승이 발생할 수 있으며, 이로 인해 내연기관 뿐만 아니라 터보차저도 과도한 열적 부하를 받을 수 있다. 상기 내연기관에 있어서, 특히 출구 밸브들의 손상 또는 심지어 파괴가 발생할 수 있다.
이 이외에, 4 행정 내연기관과 연결된 터보차저의 노즐링 및 터빈 블레이드들 위에 오염물층이 퇴적되면, 터보차저 회전속도의 상승, 그리고 따라서 실린더 압력과 과급 압력의 상승을 예상할 수 있다. 이로 인해, 내연기관 및 터보차저의 부품들은 증가된 열적 부하에 추가하여 기계적으로도 보다 큰 부하를 받고, 이는 마찬가지로 해당 부품들을 파괴시키기까지 할 수 있다.
터빈휠의 회전 블레이드들의 둘레에서의 상기 오염물층의 불규칙적인 분배에 있어서, 회전자의 불균형의 증가가 발생할 수 있고, 이로 인해 회전 부품들의 베어링도 손상될 수 있다.
터빈 하우징에서, 방사상으로 터빈 블레이드들의 외부에 뻗어 있는 흐름채널 (flow channel) 의 외부 윤곽에서 오염 침전물이 생기면, 작동 중의 터빈 블레이드들과 터빈 하우징 사이의 감소된 방사상 유극을 근거로 접촉이 발생할 수 있으며, 상기 접촉은 터빈 블레이드들을 손상시키고 그리고 극단적인 경우에는 그것들을 쓸모없게 만들 수도 있다.
그렇기 때문에, 노즐링, 터빈 블레이드들, 및 터빈 하우징의 해당 영역들에 붙어있는 오염물들은 작동 동안 규칙적으로 제거되어야 한다.
중유를 사용해 작동된 내연기관으로부터의 오염물을 가진 배기가스 터빈을 작동 동안 세척하기 위해, 세척 매체로서는 주로 비처리된 수도물이 이용되며, 상기 수도물은 하나 또는 다수의 노즐을 통하여 터빈단의 상류에 배기가스 흐름 안으로 분사된다.
세척 작용은 세척 매체에 의해 적셔진 배기가스 터빈의 표면들에서만 달성될 수 있다. 그 후, 좋은 세척을 위해, 세척 매체의 균일한 분배는 터빈단쪽으로의 입구에서의 원 또는 원형 링 표면에서 실현되어야 한다.
세척 매체를 분사하기 위한 노즐들의 개수와 배열에 있어서 서로 다른 여러 가지의 계획이 공지되어 있다.
DE 3515825 A1 은 축대칭적인 가스 유입 하우징을 가진 배기가스 터보차저의 축류 터빈의 회전 블레이드들 및 노즐링을 세척하기 위한 장치를 공개하고 있다. 상기 세척 장치는, 흐름채널 안까지 도달하는 노즐들 및 세척 매체를 위한 공급라인을 갖고 상기 축류 터빈의 상기 가스 유입 하우징에 배치된 다수의 인젝터로 구성된다.
WO 2006017952 A1 은 배기가스 터보차저의 축류 터빈의 회전 블레이드들 및 노즐링을 세척하기 위한 장치를 공개하고 있으며, 상기 장치는 사용된 가스 유입 하우징의 형태와 상관없이 이용될 수 있다. 세척 매체의 주입은 바로 터빈 입구의 상류에서, 노즐링의 허브 지름 위에 배치된, 벽과 동일 평면에 있는 노즐들을 통하여 수행되며, 이때 각각의 노즐링 블레이드에게는 노즐이 할당되어 있다.
EP 848150 B1 은 90°만큼 각이 진 가스 유입 하우징을 가진 배기가스 터보차저의 축류 터빈의 회전 블레이드들 및 노즐링을 세척하기 위한 장치를 공개하고 있다. 둘레에 배치된 슬릿 모양의 노즐 구멍들을 가진 개별적인 원통형 노즐 본체는 둥근 천장 모양의 내부 하우징벽의 정체점에 배치되어 있다.
WO 2005/049972 A1 은 흐름채널 안으로 돌출하는 막대형 노즐을 가진 배기가스 터보차저의 축류 터빈의 회전 블레이드들 및 노즐링을 세척하기 위한 장치를 공개하고 있다. 하류에 정렬된 분사 구멍들을 통해, 세척 매체는 흐름과 함께 노즐링 및 터빈 블레이드들의 방향으로 분사된다.
DE 2120213 은 터빈들에서의 침전물들을 제거하기 위한 장치를 공개하고 있으며, 상기 장치에 있어서 노즐 구멍으로의 세척액 공급라인 안에는, 상기 공급라인을 폐쇄 및 개방하기 위한 밸브가 배치되어 있다.
US 5944483 은 흐름채널 안으로 돌출하는 다수의 막대형 노즐을 가진 배기가스 터보차저의 축류 터빈의 회전 블레이드들 및 노즐링을 세척하기 위한 장치를 공개하고 있다. 분사 구멍들을 통해, 세척 매체는 흐름과 함께 노즐링 및 터빈 블레이드들의 방향으로 분사된다.
배기가스 터빈을 세척하기 위한 장치들과 관련하여, 터빈 설계자는 다음과 같은 과제들에 직면해 있다:
제한된 개수의 노즐들을 통하여 터빈의 상류로의 흐름채널 안으로의 세척액의 주입은, 터빈단 안으로의 입구에서의 세척액의 불균일한 분배를 초래할 수 있다. 분배되어 배치된 보다 많은 개수의 노즐들은 세척액의 균일한 분배를 초래하나, 하지만 동시에 노즐 본체들의 보다 많은 개수 및 배기가스 터빈의 가스 유입 하우징 안의 밀봉 부위들로 인해 세척 장치의 비용을 높인다.
그러므로, 노즐 본체의 개수를 최소화하고자 노력한다. 동시에, 일반적으로 세척액의 보다 광범위한 분배를 달성하기 위해 노즐 본체당 다수의 노즐 구멍이 실현되어야 한다. 종래의 세척 장치들에 있어서, 노즐 본체의 노즐 구멍들은 유입 채널에 의해 세척액을 공급받으며, 그러므로 모두 노즐 구멍들 앞에서의 동일한 예압 (pre-pressure) 을 갖는다. 이로부터, 모든 노즐 구멍들의 유출속도 c 는 (비슷한 노즐 기하학적 형상 (nozzle geometry) 및 이로써 비교 가능한 유출 숫자들 μ 이라는 가정하에) 제 1 근사에 있어서 동일하다는 결론이 나온다.
Figure pat00001
그러므로, 흐름채널 안으로의 세척액의 침투 깊이를 위해 결정적인 충격 흐름밀도 ρ w ㆍc w 2 는 노즐 본체의 개별적인 노즐 구멍들에게 있어 자유로이 선택될 수 없다. 이로 인해, 특히 축대칭적이 아닌 가스 유입 하우징에게 있어, 개별적인 노즐 구멍들이 최적의 개개의 세척 매체 충격으로 설계될 수 없다는 문제가 발생할 수 있다.
세척 동안 터빈단 안으로의 입구에서의 세척액의 분배는 다수의 파라미터, 예컨대 가스 유입 하우징의 흐름채널의 기하학적 형상, 노즐들의 배열과 기하학적 형상, 배기가스의 흐름장 또는 세척액의 압력에 좌우된다. 내연기관의 거의 각각의 모델은 배기가스 라인의 개개의 지름을 갖고 있기 때문에, 특정한 터보차저 시리즈에 대해 비슷하지 않은 기하학적 형상의 다수의 가스 유입 하우징들이 발생한다.
세척 장치의 계획을 위해, 세척 장치를 각각의 요구에 맞출 수 있는 체계적인 설계 방법이 제공되어야 한다.
실험적 방법들을 이용한 설계는 비용이 너무 많이 들어 각각의 가스 유입 하우징을 위한 세척 장치의 설계에 있어 경제적으로 이용될 수 없다.
수치적 흐름 계산 프로그램들을 이용한 설계는 효과적이면서도 비용 절감적인 방법을 제시한다. 하지만 상기 설계의 정확성은 흐름 비율의 복잡성 및 배기가스 흐름 안으로의 세척액의 주입의 유형에 크게 좌우된다. 특히 분출물 분열, 및 분사된 세척액과 가스 채널과의 상호 작용의 시뮬레이션은 제한된 정도로만 좋은 정확성을 갖고 가능하다.
세척 동안 주위 온도를 가진 세척 매체가 흐름채널 안으로 분사된다. 세척 동안의 배기가스 온도들은 약 430℃ 의 범위에 있다. 이로부터 발생하는 온도 작용은 관련된 모든 구성요소의 열기계적 응력 부하를 초래한다.
세척 노즐들의 공급라인들은 바로 터보차저에 고정되어 있고, 이로 인해 높은 진동 부하가 발생하며, 상기 진동 부하는 라인들에서의 손상을 초래할 수 있다.
관 라인들 및 플랜지 이음의 구조를 통해, 상기 언급된 부하들이 고려되어야 한다. 노력이 많이 드는, 그리고 상응하여 비용이 많이 드는 해결책들이 필요하다.
다중 노즐 세척 장치의 이용은 복잡성 및 세척 장치의 비용을 높인다.
본 발명의 목적은, 배기가스 터빈의 적셔져야 하는 영역에서의 세척액의 최적화된 분배를 구비한, 배기가스 터빈을 위한 세척 장치를 제공하는 것이다.
이는 본 발명에 따르면 다수의 노즐 구멍 (nozzle opening) 을 가진 노즐 본체 (nozzle body) 의 새로운 유형의 실시를 갖고 달성되며, 상기 노즐 본체는, 각각의 노즐 구멍을 위해 세척액의 개개의 유출속도를 실현하는 것을 가능하게 한다.
이를 위해, 개별적인 노즐 구멍들로, 또는 노즐 구멍들로 이루어진 군들로 세척액을 공급하기 위한 공급 채널들은 세척액의 예압 (pre-pressure) 을 특정하게 조절하기 위한 스로틀링부 (throttling point) 들을 갖고 실시될 수 있다.
상기 노즐 본체 안의 상기 스로틀링부들, 및 상기 노즐 구멍들의 횡단면적들 (cross-sectional areas) 의 적응의 특정한 설계를 통해, 상기 노즐 본체의 각각의 개별적인 노즐 구멍을 위해 세척액의 개개의 유출속도 및 개개의 체적유량이 실현된다. 이로써, 특정한 영역을 적시기 위한 최적의 흐름 충격을 조절하는 것이 가능해진다. 게다가, 이 영역을 적시기 위해, 원하는 양의 세척액이 개별적으로 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나의 또는 몇몇의 적은 노즐들을 갖고 터빈단 앞에서의 세척액의 균일한 농도분배가 달성될 수 있다.
노즐 본체의 각각의 노즐 구멍을 위해 세척액의 개개의 유출속도를 선택하는, 본 발명을 통해 만들어진 자유도는 수치 기법 (numerical methods) 을 이용한 세척 장치의 개선된 최적화를 가능하게 한다.
상기 세척 노즐 설계의 보다 융통성 있는 가능성을 통해, 세척 노즐들, 배관 및 밀봉 부위들의 개수가 감소될 수 있다. 구조적 비용이 감소되고, 진동에 대한 저항성, 열기계적 저항성 및 작동 중 배관의 플랜지 밀봉성과 관련한 세척 장치의 신뢰성이 높아진다.
상기 감소된 구조적 비용을 통해, 비용이 줄어들 수 있다.
이하, 배기가스 터빈의 본 발명에 따른 세척 장치의 실시예가 도면들을 근거로 도시되어 있으며, 그리고 그의 작동 방식이 상세히 설명되어 있다. 모든 도면에서, 동일하게 작용하는 요소들은 동일한 참조부호를 지니고 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 노즐 본체를 가진 세척 장치를 가진 배기가스 터빈의 터빈 하우징의 단면,
도 2 는 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체의 제 1 실시형태의 확대되어 도시되어 있는 부분,
도 3 은 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체의 제 2 실시형태의 확대되어 도시되어 있는 부분,
도 4 는 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체를 가진 세척 장치를 가진 배기가스 터빈의 터빈 하우징의 단면,
도 5 는 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체의 제 3 실시형태의 확대되어 도시되어 있는 부분이다.
도 1 은 축방향으로 흐름을 받는 종래기술에 따른 배기가스 터빈의 섹션을, 터빈축을 따라 안내된 단면으로 보이고 있다. 가스 유입 하우징 (1) 은 외부 및 내부 하우징벽을 구비하며, 이때 상기 내부 하우징벽은 속이 빈 내부 공간을 갖고 둥근 천장 모양으로 형성되어 있고, 그리고 흐름채널 (flow channel) 에 대해 터빈휠의 허브 바디 (42) 를 덮는데 사용된다.
상기 배기가스 터빈의 작동 동안, 내연기관에 의해 방출된 뜨거운 배기가스들은 우선 횡단면에 있어서 적어도 거의 원 모양인 배기가스 흐름 (exhaust gas flow) 에 있어서 상기 배기가스 터빈의 가스 유입 하우징 (1) 안으로 안내된다. 상기 내부 하우징벽의 작용을 통해, 직각으로 상기 내부 하우징벽에 부딪치는 정체점 흐름선 (stagnation point-flow line) 을 갖고, 링 모양 배기가스 흐름으로의 변환이 수행된다. 이제 링 모양인 상기 배기가스 흐름은 상기 터빈휠의 회전 블레이드들쪽으로 안내된다. 이때, 상기 회전 블레이드들의 상류에 배치되어 있는 노즐링 (nozzle ring, 3) (안내 장치) 은 배기가스들을 최적으로 상기 터빈휠의 상기 회전 블레이드들 상에 정렬해야 하는 과제를 갖고 있다. 노즐링 (3) 의 상류에는, 상기 흐름채널 안으로 통하는 세척 장치가 상기 가스 유입 하우징의 상기 내부 하우징벽에 배치되어 있다. 이 세척 장치는 노즐 본체 (nozzle body, 5) 를 포함하며, 상기 노즐 본체는 상기 정체점 흐름선의 영역에 있어서 상기 내부 하우징벽으로부터 상기 흐름채널 안으로 돌출한다. 상기 노즐 본체는 세척액을 상기 흐름채널 안으로 분사하기 위한 다수의 노즐 구멍을 포함한다.
본 발명에 따라 형성된 세척 장치에 있어서, 상기 종래의 노즐 본체는, 특정하게 상기 흐름채널 안의 특정한 방향으로 특정한 세척액량이 특정한 유출속도를 갖고 노즐 구멍들로부터 상기 흐름채널 안으로 나가도록 변경되어 있는데, 왜냐하면 이 특정한 영역에서 최적의 세척 작용을 달성하기 위해서이다. 이때, 본 발명에 따라 형성되어 있는 이 노즐 본체는 다수의 노즐 구멍을 구비하고 있고, 상기 노즐 구멍들은 각각 세척액을 서로 다른 유출속도로 상기 흐름채널 안으로 방출시킨다.
도 2 는 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체의 제 1 실시형태의 확대되어 도시되어 있는 부분을 나타내며, 상기 노즐 본체에 있어서 노즐 구멍들 (51, 52) 은 노즐 구멍들로 이루어진 2 개의 군 (group) 으로 나뉘어져 있다. 이때, 노즐 구멍 (52) 들의 제 1 군은 스로틀링부 (53) 의 하류에, 세척액을 공급하기 위한 공급라인 (supply line) 안에 배치되어 있고, 반면 노즐 구멍 (51) 들의 제 2 군은 스로틀링부 (53) 의 상류에, 세척액을 공급하기 위한 공급라인 안에 배치되어 있다. 스로틀링부 (53) 를 통해, 세척액을 공급하기 위한 상기 공급라인 안에는 2 개의 서로 다른 압력 레벨이 발생한다. 상기 스로틀링부의 하류에서 최적으로 존재하는 저압 예비챔버 (low-pressure pre-chamber, 55) 안에서는, 스로틀링부 (53) 의 상류에서 최적으로 존재하는 고압 예비챔버 (high-pressure pre-chamber, 54) 안에서보다 낮은 압력이 발생한다.
서로 다른 압력비들 만으로 이미, 크기가 같은 노즐 구멍들에 있어서, 상기 두 군의 노즐 구멍들을 통해 세척액의 서로 다른 양이 서로 다른 유출속도를 갖고 상기 흐름채널 안으로 분사되는 것을 초래한다.
각각의 군의 개별적인 노즐 구멍들을 특정하게 조절함으로써, 예컨대 상기 노즐 구멍의 크기, 형태 및 정렬을 변화시킴으로써, 상기 스로틀링부를 갖고 성취된 효과들은 추가적으로 강화될 수 있다. 그러므로, 거의 임의적인 적심 패턴 (wetting patterns) 이 발생될 수 있고, 따라서 특별히 오염된 부위들에서는 세척액이 세척을 위해, 보다 덜 오염된 다른 부위에서보다 높은 충격 흐름밀도를 갖고 분사된다. 도 2 에 따른 노즐 본체의 구체적인 실시예에서, 제 2 군의 노즐 구멍들, 즉 고압 노즐 구멍 (51) 들은 지름에 있어서 크기가 서로 다르며, 반면 제 1 군의 노즐 구멍들, 즉 저압 노즐 구멍 (52) 들은 지름에 있어서 모두 크기가 같다. 도 3 에 따른 노즐 본체의 구체적인 예에서는, 제 2 군의 노즐 구멍들, 즉 고압 노즐 구멍 (51) 들은 지름에 있어서 모두 크기가 같으며, 반면 제 1 군의 노즐 구멍들, 즉 저압 노즐 구멍 (52) 들은 첫째로 지름에 있어서 크기가 서로 다르고, 그리고 둘째로 바로 상기 노즐 구멍들쪽으로 안내하는 채널들은 상기 노즐 본체의 방사상 방향과 관련하여 기울어져 있다. 상기 채널들의 기울기는 상기 노즐 구멍들로부터 나가는 분출물의, 방사상 방향에서 벗어나는 정렬을 발생시키고, 이로써 다시금 특정하게 상기 둘러싸는 하우징의 특정 영역들이 최적으로 세척될 수 있다. 도 4 는 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체를 장착된 상태에서 보이고 있다. 여기에서는, 도 1 에 도시되어 있는 실시형태에 비하여 세척액이 한편으로는 서로 다른 강도로, 또한 서로 달리 정렬되어 노즐 구멍들로부터 나가는 것이 점선들로 암시되어 있다.
도 5 는 다시금 본 발명에 따라 형성된 노즐 본체를 나타내며, 이 실시예에서는 2 개의 스로틀링부 (531, 532) 가 제공되어 있다. 이러한 방식으로, 세척액의 예압은 저압 예비챔버 (55) 안에서 뿐만 아니라 고압 예비챔버 (54) 안에서도 특정하게 조절될 수 있다. 이러한 방식으로, 고압 노즐 구멍들과 저압 노즐 구멍들을 교환하는 것이 또한 가능하며, 따라서 상기 노즐 본체의 머리 영역에 있어서 세척액은 뒤로 옮겨져 있는 영역에서보다 높은 압력을 갖고 상기 구멍들로부터 분사된다.
1 : 가스 유입 하우징 2 : 가스 유출 하우징
3 : 노즐링 4 : 터빈휠
41 : 터빈휠의 회전 블레이드 42 : 터빈휠의 허브 바디
45 : 터빈 샤프트 5 : 세척 장치의 노즐 본체
51 : 고압 노즐 구멍 52 : 저압 노즐 구멍
53 : 스로틀링부 (좁아진 부분) 531 : 고압 스로틀링부
532 : 저압 스로틀링부 54 : 고압 예비챔버
55 : 저압 예비챔버 6 : 세척액을 위한 공급라인

Claims (10)

  1. 배기가스 터빈의 세척 장치로서, 상기 세척 장치는 상기 배기가스 터빈의 흐름채널 (flow channel) 안으로 세척액을 분사하기 위한 적어도 하나의 노즐 본체 (5) 를 포함하며, 상기 노즐 본체 (5) 는 다수의 노즐 구멍 (51, 52) 을 포함하는, 배기가스 터빈의 세척 장치에 있어서, 상기 노즐 본체 (5) 는, 세척액의 분사시 적어도 하나의 제 1 노즐 구멍 (52) 으로부터 나갈 때의 상기 세척액의 유출속도가 적어도 하나의 제 2 노즐 구멍 (51) 으로부터 나갈 때의 상기 세척액의 유출속도와 상이하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 터빈의 세척 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 노즐 구멍 (52) 으로 세척액을 공급하기 위한 공급라인 안에는 제 1 스로틀링부 (53, 532) 가 배치되어 있는 배기가스 터빈의 세척 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 2 노즐 구멍 (51) 으로 세척액을 공급하기 위한 공급라인 안에는 제 2 스로틀링부 (531) 가 배치되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 스로틀링부 (532, 531) 는 세척액의 분사시 상기 적어도 하나의 제 1 노즐 구멍 앞에서의 그리고 상기 적어도 하나의 제 2 노즐 구멍 앞에서의 상기 세척액의 서로 다른 크기의 예압 (pre-pressure) 을 보장하는 배기가스 터빈의 세척 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 노즐 구멍과 상기 적어도 하나의 제 2 노즐 구멍은 서로 다른 크기의 횡단면적을 가진 배기가스 터빈의 세척 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 다수의 상기 제 1 노즐 구멍으로 이루어진 군에 있어서, 적어도 2 개의 노즐 구멍은 서로 다른 크기의 횡단면적을 가진 배기가스 터빈의 세척 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 다수의 상기 제 2 노즐 구멍으로 이루어진 군에 있어서, 적어도 2 개의 노즐 구멍은 서로 다른 크기의 횡단면적을 가진 배기가스 터빈의 세척 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 노즐 구멍은 여러 가지 각도로 각각의 방사상 방향에서 벗어나 상기 노즐 본체를 통과하여 안내되고, 이에 따라 세척액의 분사시 상기 세척액은 여러 가지 각도로 각각의 방사상 방향에서 벗어나 상기 노즐 본체로부터 나가는 배기가스 터빈의 세척 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 상기 세척 장치를 가진 배기가스 터빈.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 상기 세척 장치를 가진 파워 터빈.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 상기 세척 장치를 가진 배기가스 터빈을 포함한 배기가스 터보차저.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2722495B1 (de) * 2012-10-17 2015-03-11 ABB Turbo Systems AG Gaseintrittsgehäuse und zugehörige Abgasturbine
EP2781699B1 (de) 2013-03-19 2018-05-02 ABB Turbo Systems AG Reinigungsvorrichtung einer Abgasturbine
ITCO20130064A1 (it) * 2013-12-06 2015-06-07 Nuovo Pignone Srl Ugelli di lavaggio e motori con turbina a gas
ITMI20132042A1 (it) 2013-12-06 2015-06-07 Nuovo Pignone Srl Metodi per lavare motori con turbina a gas e motori con turbina a gas
FR3064026B1 (fr) * 2017-03-20 2019-03-22 Flex Fuel-Energy Development (Ffed) Amelioration d'une installation de nettoyage d'un moteur a combustion interne
DE102018110567A1 (de) * 2018-05-03 2019-11-07 Man Energy Solutions Se Automatische Turboladerreinigungsvorrichtung
EP3667031A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-17 ABB Turbo Systems AG Gas turbine with a cleaning device having particular injectors
CN112392589B (zh) * 2020-02-28 2021-12-28 长城汽车股份有限公司 一种可变截面涡轮增压器的控制方法、装置及车辆
CN113145541B (zh) * 2021-04-15 2022-08-09 中国航发湖南动力机械研究所 一种快卸式航空发动机清洗接头

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE551816A (ko) * 1955-11-10
DE2120213B1 (de) * 1971-04-24 1972-05-25 Man Einrichtung zum Entfernen von Ablagerungen an Turbinen
US4548040A (en) 1984-05-11 1985-10-22 Elliott Turbomachinery Company, Inc. Method and apparatus for determining when to initiate cleaning of turbocharger turbine blades
JPS6282214A (ja) * 1985-10-02 1987-04-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 複合機関
DE19549142A1 (de) * 1995-12-29 1997-07-03 Asea Brown Boveri Verfahren und Vorrichtung zur Nassreinigung des Düsenrings einer Abgasturbolader-Turbine
DE19651318A1 (de) * 1996-12-11 1998-06-18 Asea Brown Boveri Axialturbine eines Turboladers
DE10354864B4 (de) * 2003-11-24 2018-10-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Düsenträger
DE10355105A1 (de) * 2003-11-24 2005-06-02 Abb Turbo Systems Ag Reinigungsvorrichtung
EP1627993A1 (de) 2004-08-16 2006-02-22 ABB Turbo Systems AG Reinigungsvorrichtung für eine Abgasturbine
US7531048B2 (en) * 2004-10-19 2009-05-12 Honeywell International Inc. On-wing combustor cleaning using direct insertion nozzle, wash agent, and procedure
US8028936B2 (en) * 2009-02-17 2011-10-04 Mcdermott Peter Spray nozzle

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