KR20130082487A - 터빈엔진 세척으로부터 폐수를 수집하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

항공기 터빈 엔진의 세척으로부터 발생되는 폐수를 수집하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 프레임구조를 포함한다. 프레임구조에는 서포트암이 피봇식으로 설치된다. 작동암은 수평에 대해 0도 이상에서 90도 이하의 각도 범위를 형성하는 수평 수송위치와 작동위치 사이에서 상승 및 하강시킬 수 있도록 배치된다. 폐수분리장치는 수평 및 수직축으로 운동할 수 있도록 서포트암에 피봇식으로 결합된다.

Description

터빈엔진 세척으로부터 폐수를 수집하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR COLLECTING WASTE WATER FROM TURBINE ENGINE WASHING}

본 발명은 물 및 세제와 같은 세척액 또는 오직 물만을 이용하여 항공기 엔진을 세척하는 것에 관한 것으로, 특히 엔진 세척동작으로부터 나온 폐수를 수집하기 위한 시스템 및 장치와, 그와 같은 시스템을 포함하는 이동수단에 관한 것이다.

항공기 엔진에 설치되는 가스터빈엔진은 주변공기의 압축을 위한 압축기(compressor), 압축된 공기를 연소하기 위한 연소기 및 그 압축기의 운전을 위한 터빈을 포함하고 있다. 팽창된 연소가스는 터빈을 구동시키고 또한 항공기를 추진시키는데 사용되는 추진력을 생성한다. 제트엔진과 같은 공기흡입장치(air breathing machines)는 많은 양의 공기를 흡입한다. 공기는 기류와 함께 엔진으로 유입되는 에어로졸 또는 더 큰 입자형태의 이물질을 포함한다. 대부분의 입자들은 가스경로를 통해 엔진을 통과하고 배기가스와 함께 배출된다. 그러나, 엔진 가스경로의 구성요소들에 부착을 유발하는 성질을 가진 입자들이 있기 때문에, 엔진의 공기역학적 성질이 변하게 되고, 특히, 엔진의 성능을 경감시킨다. 전형적인 오염물질은 비행환경에서 발견되며, 예를 들면, 꽃가루(pollen), 곤충, 엔진배기가스, 엔진오일의 누수, 산업활동에 의한 탄화수소, 근처 바다에 의한 염분(salt), 항공기 결빙방지에 의한 화학물질, 및 먼지와 같은 공항 바닥면의 물질을 포함하는 것들이다. 오염물질이 엔진 가스경로의 구성요소들에 부착되어 엔진의 부착물(fouling)을 발생시킨다. 엔진 가스경로의 부착물에 의한 첫번째 결과는 엔진작동의 효율성이 떨어지는 것이다. 이러한 엔진작동 효율성의 감소는 비경제적 엔진작동을 가져오고, 더 많은 배출가스를 발생시킨다. 엔진의 부착물은 부착물 없는 깨끗한 엔진에 비해서 동일한 추진력을 발생시키는데 더 많은 연료를 연소시키는 결과를 가져온다. 게다가, 더 많은 연료의 소비로 인한 환경적인 문제는 이산화탄소 방출이 증가되는 것이다. 또한, 더 많은 연료의 연소로 인하여 엔진연소실의 온도를 더욱 상승시키는 결과를 가져온다. 이러한 엔진연소실의 온도상승이 엔진의 핫섹션콤퍼넌트(hot section component)를 높은 온도에 노출시킨다. 높은 온도에 노출되는 것은 전형적으로 엔진의 수명을 단축시킨다. 더 높은 융점(firing temperature)은 NO_x의 발생을 증가시키므로, 또 하나의 환경문제를 낳는다. 요약하면, 부착물이 형성된 엔진의 조정자는 감소된 엔진수명, 비경제적인 엔진의 작동, 및 높은 배기가스량의 문제를 경험하게 된다. 그러므로 항공기 조정자는 엔진을 깨끗하게 유지해야하는 강한 필요성을 가지게 된다.

부착물의 발생을 방지하기 위한 적당한 방법으로 엔진을 세척하는 것이 알려져 있다. 엔진세척은 엔진 주입구를 향하여 호수로 물을 직접분사하는 것으로 행해진다. 그러나, 이러한 방법은 공정의 단순성 때문에 목적을 달성하는데 한계가 있었다. 대안적인 방법으로는 엔진의 주입구면 쪽에 형성된 특수한 노즐을 갖춘 매니폴드(manifold)를 통해 세척액을 펌핑(pumping)하는 것이다. 상기 매니폴드는 세척중에 엔진 뚜껑(cowl) 또는 엔진 샤프트 블렛(engine shaft bullet)에 임시로 설치된다. 세척액을 엔진 주입구에 분사하는 동시에, 엔진 샤프트는 스타터 모터(starter motor)의 사용에 의해 회전(crank) 된다. 샤프트 회전은 기계적 이동(mechanical movements)에 의한 결과로서 세척을 강화시킨다. 샤프트회전은 세척액을 더 큰 표면영역으로 이동시킬 뿐만 아니라 세척액을 엔진 내부로 침투시키는 것을 강화시킨다. 본 방법은 예를 들어 터보제트(turbojets), 터보프로펠러기(turboprop), 터보샤프트(turboshaft) 및 혼합 또는 비혼합 터보팬엔진(turbofan engine)과 같은 대부분의 가스터빈엔진에서 좋은 결과가 증명되었다. 가스터빈엔진의 적절한 세척은 세척액이 엔진 외부로 엔진 배출구를 통해 배출되는 것을 관찰함으로써 확인할 수 있다. 엔진 배출구에서 세척액은 폐수가 된다. 폐수는 지면으로 흘러나오는 액체흐름처럼 엔진 배출구를 빠져나간다. 선택적으로, 폐수는 엔진 샤프트의 회전에 의해 형성되는 작은 물방울의 기류와 함께 배출되기도 한다. 이러한 공기중 작은 물방울은 지면에 떨어지기 전에 상당한 거리로 운반된다. 실질적인 세척에서 볼 수 있듯이, 폐수는 넓은 표면영역, 전형적으로는 엔진 배출구의 하류 20미터 이상의 영역으로 살포된다. 폐수가 지면에 살포되는 것은 바람직하지 않다. 세척에 의해 엔진 외부로 배출되는 페수는 배출되는 부착물, 연소고체(combustion solid), 압축기와 터빈의 코팅물질, 그리고 오일 및 기름진 생성물과 함께 엔진으로 유입되는 폐수를 포함한다. 이러한 폐수는 위험하다. 한 예로서, 실제 터빈엔진의 세척으로부터 수집된 폐수를 분석해 보면 카드뮴(cadmium)을 포함하고 있다. 카드뮴은 세척작동 동안에 압축기 블레이드(compressor blade) 코팅물질로부터 발생된 것이다. 카드뮴은 환경에 민감하여 폐수로 처리되는 것이 허용될 수 없다. 이러한 폐수는 하수구로 처리되기 전에 위험함 성분의 분리를 위한 처리과정을 거처야 한다. 가스터빈 항공엔진은 터보제트,터보프로펠러기, 터보샤프트 및 혼합 또는 비혼합 터보팬 엔진과 같이 다른 방식일 수 있다. 이러한 엔진들은 넓은 수행범위 및 다른 제조업자에 의한 각기 다른 실시설계(design detail)를 포함한다. 규정된 서비스(defined service)를 위한 항공기 타입은 각기 다른 제조업자에 의해 제공되므로, 항공기의 설계 및 그 엔진은 매우 다양할 것이다. 또한, 항공기 제조업자는 같은 항공기 타입에 대해서 각기 다른 엔진 옵션을 제공할 수 있다. 각기 다른 항공기 제조업자들로부터의 항공기 타입에 따른 대형의 엔진결합 가능성은 대부분의 항공기(winged aircraft)에 적용될 수 있는 폐수의 수집 및 처리를 위한 시스템을 설계하는데 실질적인 문제를 발생시킨다. 엔진세척으로부터의 폐수의 수집은 엔진실 아래에 천과같은 수집기를 설치함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 어떤 작동결과에 따라 성분 또는 물질이 엔진을 손상시키는 단점을 가져온다.

따라서, 접근이 어려운 곳에 배치된 배기관을 포함하여, 다양한 항공기 타입에 따른 엔진 세척동작에 의해 엔진 외부로 배출되는 폐수를 수집 및 처리하기 위한 향상된 장치 및 방법의 제공이 필요하다.

본 발명은 폐수의 수집에 따라 발생되는 물질에 의해 엔진이 손상되는 것을 방지하고, 항공기상에 접근이 어려운 곳에 배치된 배기관으로부터 원활한 폐수의 수집을 위한 향상된 장치 및 방법을 제공한다.

일 실시예로서, 본 발명은 항공기 터빈의 세척에 의한 폐수를 수집하는 장치를 제공하는 것이다.

다른 실시예로서, 본 발명은 세척이 진행되는 동안 항공기 터빈엔진의 배기관으로부터 나오는 폐수를 수집하는 방법을 제공하며, 여기서 배기관은 항공기상에 접근이 어려운 곳에 배치된다.

또한, 본 발명의 적용 범위는 이하에서 후술할 발명의 상세한 설명 및 설명을 위해 첨부된 도면에 의해 명확해질 것이고, 첨부된 도면은 단지 설명을 위한 것으로 그 범위를 제한하려는 것은 아니다.

본 발명에 따른 효과는 폐수분리장치에 의해 엔진 세척중에 발생되는 폐수를 분리 수집할 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐수분리장치에 서포트암과 드립팬을 형성하여 쉽게 접근할 수 없는 엔진배기관에 대해서도 폐수를 수집할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 항공기의 엔진 이외에도 엔진 세척을 포함하는 이동수단에 대하여 다양하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예는 다음의 첨부된 도면과 함께 더욱 자세하게 설명될 것이다.
도 1은 비혼합 터보팬 가스 터빈엔진의 횡단면도;
도 2는 세척중에 비혼합 터보팬 엔진으로부터 폐수의 방출모습을 도시한 도면;
도 3a는 폐수 수집장치를 도시한 도면;
도 3b는 액적분리기(droplet separator)의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면;
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 일실시예를 나타내는 도면;
도 5a 내지 도 5c는 폐수분리장치 프레임(liquid separator frame)의 디자인을 도시한 도면;
도 6은 폐수분리장치 프레임의 경사를 위한 메카니즘(mechanism)을 나타내는 도면;
도 7a 내지 도 7b는 폐수분리장치 프레임의 측면이동을 위한 상세 메카니즘을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명에 따른 후미 배기관(rear exhaust)을 갖는 헬리콥터 터빈의 세척중에 사용되는 장치를 나타내는 도면;
도 9는 본 발명에 따른 측면 배기관(side exhaust)을 갖는 헬리콥터 터빈의 세척중에 사용되는 장치를 나타내는 도면;
도 10은 본 발명에 따른 아래쪽을 향하는 배기관을 갖는 항공기 터빈엔진의 터보프로펠러기의 세척중에 사용되는 장치를 나타내는 도면;
도 11은 본 발명에 따른 장치의 작동에 대한 각기 다른 형태를 나타내는 도면; 및
도 12는 본 발명에 따른 세척중의 항공기 터빈엔진의 배기관으로부터 발생되는 폐수의 수집방법에 관한 순서도를 나타내는 도면이다.

본 발명의 장치 및 방법은 몇 가지 엔진타입에 이용될 수 있으나, 터보샤프트, 터보프로펠러기, 터보제트 및 혼합/비혼합 멀티 샤프트 터보팬 엔진(mixed/un-mixed multi shaft turbofan engines)에 한정되지 않으며, 특히 헬리콥터 및 터브프로펠러기 동력의 항공기에 직접 사용되기 위한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법은 또한 전투기의 엔진세척을 위해서도 사용될 수 있다.

도 1은 비혼합 터보팬 엔진의 횡단면도를 도시하고 있으며,이러한 엔진은, 예를 들어, 대형 여객항공기에서 찾아 볼 수 있다. 엔진(1)은 팬부(fan section)(102) 및 코어엔진부(core engine section)(103)를 포함한다. 화살표방향은 기류의 흐름을 나타낸다. 엔진(1)은 공기가 유입되는 주입구(10)를 포함한다. 주입구로 유입되는 공기 일부는 배출구(11)로 배출된다. 주입구에 남아있는 공기의 일부는 주입구(13)를 통해 코어엔진부(103)로 유입된다. 코어엔진부(103)로 유입된 공기는 압축기(17)에 의해서 압축된다. 압축된 공기는 연료(도면 미도시)와 함께 연소기(101)에서 연소되어, 고온 고압의 연소가스가 된다. 고온 고압의 연소가스는 코어엔진 배출구(12)를 향하여 팽창한다. 그 팽창은 두 단계에 걸쳐 이루어진다. 제1단계에서, 연소가스는 터빈(18)이 구동되는 동안 중압으로 팽창한다. 제2단계에서, 연소가스는 터빈(16)이 구동되는 동안 대기압으로 팽창한다. 터빈(16)은 샤프트(14)를 통하여 팬(15)을 구동시킨다. 터빈(18)은 제2샤프트(19)에 의해 압축기(17)를 구동시키고, 여기서 제2샤프트(19)는 샤프트(14)와 같은 축에 형성된다.

도 2는 도 1에 도시된 엔진(1)의 세척중의 모습을 설명하는 도면이다. 도 1에서와 같이 동일구성요소에 대해서는 동일 참조부호를 표시한다. 도 2는 엔진의 측면을 도시하고 있다. 엔진(1)은 날개(21) 하부에 지지부(supprot)(22)에 의해 설치되는 "언더윙엔진(under-wing engine)"이며, 여기서 날개(21)는 항공기(2)의 일부 구성요소이다. 세척액을 주입하기 위한 매니폴드(도면 미도시)는 엔진(1)의 주입구(10)에 설치된다. 매니폴드는 다수의 노즐이 형성되어 엔진의 팬 상류에 위치한다. 세척펌프유닛(wash pump unit)(도면 미도시)은 노즐(24)을 통해서 세척액을 끌어올리기 위해 형성되고, 그에 따라 팬 및 엔진(1)의 코어엔진 공기 주입구를 향하여 직접 스프레이(25)로 분사된다. 세척액은 팬 및 코어엔진의 가스경로롤 세척한다. 세척효과를 향상시키기 위해, 엔진 샤프트는 엔진의 스타터 모터(starter motor)의 사용에 의해 회전(crank)하게 된다. 엔진 샤프트의 회전에 의해서 세척액이 엔진 내부로 유동하게 되어 세척효과의 향상을 가져온다. 샤프트의 회전은 기류에 의해 세척액을 엔진 배출구로 운반하여, 세척액이 엔진 후미로 배출될 수 있게 한다. 엔진 외부로 배출되는 세척액은 폐수이다. 도 2에 따르면, 폐수는 엔진 외부로 각기 다른 적어도 다섯가지 방향으로 배출된다. 제1범주의 폐수(liquid category)인, 스트림(201)은 공기 중 물방울(airborne droplets) 형태로 코어엔진 배출구(12)로 배출된다. 스트림(201)을 구성하는 물방울은 압축기 및 터빈 블레이드(turbine blades)의 운동에 의해 엔진 내부에서 발생된다. 스트림(201)은 광범위한 범위의 크기를 가진 물방울을 포함하며, 물방울의 각기 다른 크기에 따라 각기 다른 특성을 가진다. 가장 작은 물방울은, 즉 30 마이크론(microns)보다 작은 경우, 전형적으로 작은 크기 때문에 대기에서 빠른 증발이 일어난다. 그러므로 30 마이크론보다 작은 물방울은 증발되고 오직 작은 체적의 폐수로만 나타나기 때문에 폐수 수집의 공정에서 실질적인 고려대상이 아니다. 스트림(201)에서 가장 큰 물방울은 빗방울 크기의 물방울이다, 예를 들어, 2000 마이크론 크기를 말한다. 이러한 물방울은 무겁고 증발되지 않으며 중력에 의해 땅으로 떨어질 것이다. 30 마이크론 보다 크고 2000 마이크론 보다 작은 물방울은 기류에 의해 운반되고, 중력에 의해 엔진 배출구로부터 통상 20 미터까지 떨어진 지면(23)에 떨어진다. 제2범주의 폐수인, 스트림(202)은 물줄기 및 다른 큰 액체덩어리(chunks of liquid)를 포함한다. 스트림(202)은 통상 중력에 의해 지면으로 빠르게 낙하한다. 제3범주의 폐수인 스트림(203)은 코어엔진 배출구(12)로 나오는 고체 또는 고체에 가까운 줄기의 액상물(liquid pouring)을 포함한다. 이러한 액상물은 통상 수직으로 또는 수직에 가깝게 지면(23)으로 흘러내린다. 제4범주의 폐수인 스트림(204)은 팬덕트(fan duct) 배출구(11)로부터 배출되는 액상물을 포함한다. 이러한 액상물은 기본적으로 수직 또는 수직에 가깝게 지면(23)으로 흘러내린다. 제5범주의 폐수인 스트림(205)은 엔진실의 바닥면으로부터의 액정적하(liquid dropping) 및 흘러내리는 액상물을 포함한다. 이러한 액정적하 및 액상물이 흘러내리는 원인은, 예를 들어, 연소실 배수밸브가 열려있는 경우가 있다.

도 3a는 엔진(1)의 측면 및 세척중의 폐수의 수집을 나타내는 도면이며, 이는 설명의 목적이며 발명을 제한하지 않으며, WO 2005/121509에 개시된 시스템에 따른 실시예의 한 예이고, 그 내용은 전체적으로 여기에 반영된다. 도 2에서와 같이 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 나타낸다. 수집기(collector)(3)는 폐수분리장치(liquid separation device)(31), 트로우(trough)(36), 및 슈트(chute)(302)를 포함한다. 스트림(201)으로 엔진(1)에서 배출되는 폐수는 폐수분리장치(31)에서 이송공기(carrier air)로부터 분리된다. 스트림(202, 203, 204 및 205)으로 엔진에서 배출되는 폐수는 슈트(302)에 의해 수집된다. 폐수분리장치(31) 및 슈트(302)로 부터나오는 폐수는 트로우(36)에 수집된다. 폐수분리장치(31)는 기류(air flow)(201)를 향하는 주입구면(32) 및 주입구면(32) 반대편의 배출구면(33)을 갖는다. 스트림(201)은 주입구면(32)으로 폐수분리장치(31)로 들어가고 배출구면(33)을 통해 폐수분리장치(31)로부터 배출된다. 폐수는 폐수분리장치(31)로 모이고, 스트림(301)은 폐수분리장치(31)를 통과한 후에 근본적으로 폐수성분을 갖지 않는다. 폐수분리장치(31)는 구조상 수직으로 배열된 프레임에 세퍼레이터 프로파일(separator profiles)(도 3b참조)을 포함한다.세퍼레이터 프로파일은 기류가 빗나가도록 형성된다. 결과적으로, 물방울의 추진력은 물방울을 프로파일 표면(profile surface)으로 침투하게 한다. 물방울들은 합체되고 액체막(liquid film)을 형성한다. 액체막에서 중력의 영향으로 폐수가 프로파일 바닥으로 배수되고 스트림(35) 처럼 폐수분리장치 일면(34)으로 배출된다. 폐수 스트림(35)은 중력에 의해 트로우(36)로 떨어진다. 도 3a는 엔진(1)하부에 슈트(302)가 설치되는 것을 나타내는 도면이다. 슈트(302)는 도 3a에서와 같이 스트림(202, 203, 204 및 205)들을 수집하도록 형성된다. 슈트(302)는 전단부(front end)(39) 및 후단부(rear end)(38)가 형성되며, 여기서 전단부(39)는 후단부(38)보다 수직방향으로 더 높게 위치한다. 프론트엔드(39)가 리어엔드(38)보다 더 높게 형성됨으로써, 슈트(302)는 경사져 있다. 슈트(302)의 경사는 도 3a에서와 같이 슈트(302)의 폐수가 좌측에서 우측방향으로 흘러가도록 한다. 후단부(38)는 폐수가 슈트(302)에서 트로우(36)로 스트림(37)과 같이 흘러나갈 수 있도록 트로우(36) 상부에 위치한다. 다른 실시예에 따르면, 슈트(302)는 트로우(36) 및 탱크(303)와 결합되어 하나의 유닛을 형성할 수 있다. 트로우(36)로 흘러내린 스트림(35, 37)은 그 다음 중력에 의해 스트림(304)과 같이 트로우(36)의 개구부(opening)의 하부에 위치한 탱크(303)로 흘러내려간다. 세척하는 동안 엔진에서 배출되는 폐수는 물, 세제 및 이물질(foreign matter)을 포함한다. 이물질은 고체 또는 이온이 물에 용해된 상태로 형성된다. 특정 세척시점에 엔진으로부터 배출되는 이물질은 최종 세척이 이루어질 때와 같은 몇가지 이슈(issue), 엔진이 작동하는 환경 등에 영향을 받는다. 또한 폐수는 어느 한 세척시점에 많은 양의 고체를 포함하는 반면 또 다른 세척시점에 적은 양의 고체를 포함할 수 있다. 그러므로, 폐수처리시스템은 바람직하게 가장 적절한 처리가 각 시점에서 수행될 수 있도록 그 설계가 탄력적이어야 한다. 상기 도3a에 도시된 폐수분리장치(31)는 물방울 세퍼레이터 프로파일을 감싸는 프레임(frame)을 포함한다. 도 3b는 공기에 의해 운반되는 물방울을 세퍼레이터 프로파일을 이용하여 분리하기 위한 기술을 도시하고 있다. 기류의 방향은 화살표로 나타낸다. 물방울 세퍼레이터 프로파일은 기류가 통과하도록 평행하게 배열된다. 물방울 세퍼레이터 프로파일은 프로파일 표면의 폐수가 중력에 의해 아래 방향으로 그 이동로가 될 수 있도록 수직으로 서있도록 배열된다. 도 3b는 상부 및 하부에서 보는 3개의 물방울 세퍼레이터 프로파일의 횡단면도를 나타낸다. 물방울 세퍼레이터 프로파일(81)은 도 3b에서와 같은 형상을 가진다. 항공기 앞 가장자리(leading edge)에서 프로파일(81)의 꼬리 가장자리까지의 중간쯤 지점에, 프로파일(81)의 표면에 폐수를 수집하기 위한 포켓(pocket)과 같은 폐수 트랩(liquid trap)(82)이 형성된다. 물방울(84)은 물방울 세퍼레이터 프로파일들 사이에서 기류에 의해 운반된다. 세퍼레이터 내부에서, 프로파일(81)의 기하학적 구조의 결과로서 기류의 방향은 바뀌게 된다. 기류의 편향(deflection)은 물방울(84)이 기류에 편승할 수 없을 만큼 빠르게 진행된다. 이 때 물방울(84)의 관성은 물방울(84)이 편향되지 않고 진행되게 하여 프로파일(81)의 한 지점(83)으로 침투되게 한다. 폐수가 프로파일 표면에 계속해서 쌓이게 됨에 따라 액체필름(85)이 형성되며, 기류 전단력(shear force)은 액체필름(85)을 폐수 트랩(liquid trap)(82)으로 운반한다. 폐수 트랩(82)에서, 폐수가 쌓이게 되고 중력에 의해 아래쪽으로 흘러나온다.

도 4에 의하면, 실시예에 따른 폐수 수집시스템이 도시되어 있다.

실시예에 따른 폐수 수집시스템은 카트(40)와 같은 이동수단 방식이다. 카트(40)는 프레임구조(41)를 가지며 세척동안에 수집된 폐수를 저장하기 위한 수집 폐수의 저장 탱크(42)가 형성되어있다. 카트(40)는 엔진 배출구로 배출되는 폐수를 수집, 세척하기 위해 엔진 아래에 배치되는 드립팬(drip pan)(43)을 포함한다. 엔진의 크기 때문에 그리고 크기가 다른 엔진들 때문에, 카트(40)상의 복귀위치(retracted position)에서 드립팬(43)이 3미터 가량 프레임구조(41)로부터 돌출되어 최대한 연장된 위치(extended position)까지 드립팬(43)이 슬라이딩하기 위한 크기가 제공된다. 실시예에 따르면, 드립팬(43) 자체가 2.5미터의 폭과 1.5 미터의 길이를 갖는다. 항공기 아래 가용공간이 너무 협소하여 전체 카트(40)를 수용할 수 없는 경우에는, 적합하게 드립팬(43)이 카트(40)로부터 분리되고 지면에 놓여질 수 있다. 카트(40) 위에는 또한 도면에 도시된 바와 같이 고정된 길이를 갖거나 또는 절첩식(telescopically)으로 연장가능한(도시하지 않음) 암(arm) 또는 바(bar)(44)가 형성된다. 암(44)은 피봇축(45)에서 카트(40)의 프레임구조(41)에 피봇식으로(pivotally) 연결된다. 그러므로 암(44)은 예를 들어 유압식(hydraulically)으로 작동되는 연결암(linking arm)(46)에 의하여 본래의 수평위치에서 수직위치로 올려질 수 있다. 물론, 공압식(pneumatic)의, 기계적인 기어시스템 등과 같은 다른 수단이 암(44)의 이동을 위해 이용될 수 있다. 작동은 풋펌프(foot pump) 또는 적합한 전기펌프수단(electrical pump means)의 선택적 방법에 의해서 쉽게 수행될 수 있다. 암(44)의 타측에는 폐수분리장치가 설치되며, 이는 설명을 위한 목적이고 발명의 범위를 제한하는 것이 아니며, 이미 언급한 WO 2005/121509 에서 설명된 모든 작동원리를 포함하는 하나의 실시예에 따른 것이다. 이하에서 도 5a, 5b, 및 도 5c에 관하여 설명한다. 일반적인 용어로, 폐수분리장치(47)는 WO 2005/121509에서 언급된 세퍼레이터 프로파일과 같이, 세척 작동되는 엔진을 통한 기류에서 물방울을 분리시키기 위해, 일반적인 능동부품(active component)을 수용하기 위한 사각 프레임(50)을 포함한다.

도 5a 및 5b에서 도시하듯이, 특별한 실시예에서 프레임(50)은 폐수분리장치(47)에 의해 분리된 폐수를 수집하기 위한 중공용기(hollow container)와 같이 형성된 하부 프레임부(frame part)(52; 도 5b 참조) 및 상부 프레임부(frame part)(53)을 포함한다. 중공용기는 중공용기에서 저장수단으로 폐수를 배출하기 위한 적어도 하나의 배수구(drainage opening)(54)가 형성되며, 전체 시스템이 설치된 이동카트에 배치되는 것이 바람직하다. 도 5b에서 도시된 실시예에서는, 두개의 배수구(54)가 하부 프레임부(52) 바닥면 코너에 서로 정반대 방향으로 배열된다. 배수구(54)는 저장탱크로 폐수를 배출하기 위한 연성튜브(flexible tubing)(56)와 같은 튜브에 결합된다. 도 5c에서 도시하듯이, 폐수분리장치(47)에는, 프레임부를 따라, 바람직하게는 고무로 제작되는, 항공기 배기관 측면에 마주보는 고리(collar) 또는 플랜지(flange)(55)가 형성된다. 고리(55)는 고무튜브(rubber tubing) 또는 시트고무(sheet rubber)로 제작되는 것이 적합하고, 후자는 도 5c에 도시되었으며, 프레임(50)의 충격보호를 위해서 결합된다. 그러므로, 폐수분리장치 프레임(50)이 항공기체(aircraft body) 근처에 접근할 때, 바람직하게 고리(55)는 탄력을 가지며, 폐수분리장치(47)의 프레임(50)에 의한 스크래치(scratched)로부터 항공기를 보호한다. 고리(55)의 결합에 따른 또 다른 이점은 적어도 어느 정도까지는 항공기의 배기관 주변 영역을 밀폐하고, 폐수를 폐수분리장치(47)로 가이드 하여 폐수를 더욱 효율적으로 수집하기 위한 펀넬(funnel)구조를 형성한다. 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 폐수분리장치(47)는 크로스바(cross-bar)(51)를 통해 암(44)에 결합되고, 폐수분리장치 프레임(50)의 상부 프레임부(53)와 하부 프레임부(52) 사이로 연장된다. 크로스바(51)는 크로스바(51)의 중심부 또는 그 근처에 피봇포인트(pivot point) P1에 서포트암(support arm)(44)에 결합함으로써, 폐수분리장치(47)는 수평축을 중심으로 돌고(turned)/회전(rotated) 한다, 즉 앞과 뒤로 기울어질 수 있다. 크로스바(51)는 차례로 폐수분리장치(47)의 두 피봇포인트(pivot point) P2 및 P3 각각에 결합되어, 상부 및 하부 프레임부(53, 52)에 각각 수직축을 중심으로 회전하게 한다. 다양한 방향으로 크로스바(51)가 폐수분리장치(47)로 이동하기 위한 수단은 유압식(hydraulic) 또는 어떤 다른 작동수단에 의해서 이루어질 수 있다.공압시스템(pneumatic system)은 순수 기계모터구동기어장치(purely mechanical motor driven gear mechanism) 뿐만 아니라 몇몇 언급된 대은들로만 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 장치의 경사로 언급된, 폐수분리장치(47)의 앞뒤방향으로의 조정은 여기에 언급된 경사작동장치(tilting actuator device)에 의해 이루어질 수 있다. 도 6에 나타난 실시예에서 60번으로 지정된 그러한 장치는 스크류 드라이브(screw drive)와 같은 선형작동기(linear actuator)를 포함한다. 그러므로, 나사로드(threaded rod)(도면 미도시)는 기어메카니즘(gear mechanism)(하우징(65)내부)으로 결합된 크랭크(64)에 의해 외부튜브(outer tube)(62) 내부에서 회전 구동하며, 크랭크운동이 나사로드의 회전운동으로 변형된다. 외부튜브(62) 내부에는 용접 등에 의해 너트(nut)가 결합된 곳 하단부에 내부튜브(inner tube)가 형성된다. 너트는 로드에 꿰어 결합되며, 그러므로 내부튜브는 외부튜브(62)의 내경(inner diameter)보다 약간 작은 외경(outer diameter)을 가지며, 외부튜브 내부로 안내한다. 내부튜브의 끝단 상부에는 작동암(actuating arm)(66)이 피봇축(67)에 의해서 내부튜브에 연결된다. 그러므로, 나사로드가 회전할때, 내부튜브의 너트는 로드의 종방향으로 이동하고, 그러므로 작동암(66)은 회전방향에 따라서 폐수분리장치(47)를 밀거나 당기게 된다. 작동 어셈블리(actuating assembly)는 서포트암(44)의 측면 상부에 위치한다. 작동암(66)은 폐수분리장치(47)위에 피봇포인트 P4를 통하여 크로스바(51)에 차례로 결합되며, 피봇포인트 P4는 크로스바(51)상의 중심부를 벗어나서 위치하며, 로드가 튜브(62) 외부로 돌출된 때에는 폐수분리장치(47)는 앞으로 기울어지고, 로드가 튜브(62) 내부로 삽입된 때에는 폐수분리장치(47)는 뒤쪽으로 기울어지며, 전체 장치가 피봇포인트 P1(또한 도 5a 참조)을 중심으로 회전(pivoting)한다. 상기 실시예는 단지 하나의 예시일 뿐이며, 언급하였던 것과 같이 다른 선형작동메카니즘(linear actuator mechanisms) 방식으로 쉽게 교체될 수 있다. 폐수분리장치(47)의 위치를 측방향으로 조정하기 위해서는, 즉 직각축에서 수평축으로 회전하기 위해서는(각각, 오른쪽 또는 왼쪽), 도 7a, 7b에 도시된 통상 70으로 표기된 장치를 이용할 수 있다. 그러므로, 도 7a, 7b에서 볼 수 있듯이, 폐수분리장치(47)의 프레임(50)의 측면부분(73', 73")에 풀링 스트링(pulling strings)(72', 72")이 형성된다. 측면부분(73', 73")은 하부 및 상부 프레임부(52, 53)에 프레임(50)을 형성하기 위해 각각 연결된다. 스트링(72', 72")은 서포트암(44) 상부영역에 형성된 안내고리(74', 74")에 걸리게 설치되고, 암을 따라서 카트(40)의 일단부에 작동기(operator) 위치까지 이어져 있다. 마찰(friction) 및/또는 클램핑(clamping) 잠금 장치(75)는 원하는 위치에서 폐수분리장치(47)를 잠그기 위한 스트링(72', 72")의 위치를 보호하기 위해 설치된다. 오른편 스트링(72")을 당기면 폐수분리장치(47)가 피봇포인트 P2 및 P3에 의해 한정된 축을 중심으로 회전하게 되며, 도 7b에 나타내는 위치에서 오른쪽 및 반대로 회전한다. 예를 들어, 헬리콥터 배기관에서 폐수분리장치(47)를 위치시키기 위해 장치를 작동시키기 위해서는, 첫번째로 서포트암(44)이 상승 메카니즘(mechamism)의 구동에 의해 상승된다. 원하는 높이에 위치했을 때, 카트(40)는 항공기체 배기관 근처 위치로 이동한다. 그 다음 틸팅 메카니즘(tilting mechanism)은, 만약 폐수 수집작동을 위해 올바른 위치에 폐수분리장치(47)를 고정하기 위해 옆으로 위치시키기 위한 메카니즘과 결합하는 것이 필요한 경우 사용된다. 그러므로, 작동은 반복적 또는 선택적이라고 말할 수 있고, 만약 몇몇의 이동이 동시에 수행된다면, 그러한 작동절차는 동시수행되는 것이라고 말할 수 있다. 물론 상기에서 설명한 메카니즘은 단지 구체적인 예에 불과한 것이고, 많은 다른 방식의 구동장치 및 메카니즘이 가능하다. 메카니즘의 예로는 전기적인 제어가 가능한 유압식, 공압식, 기계적방식 또는 솔레노이드 작동기와 같은 전기적 수단이 제공될 수 있으며, 폐수분리장치를 필요한 위치로 가져오기 위한 이동수단(부품)(mobile component)으로 대신할 수 있다. 이러한 매우 다양한 조정 가능성이 있는 장치를 제공함으로써, 폐수분리장치(47)는 이전에 접근이 어려웠던 위치, 즉 항공기체 또는 항공기체 위와 같은 곳에도 배치될 수 있으며, 몸체각도는 10-60도 또는 더욱 일반적으로는 0-90도를 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 적용의 예로서 헬리콥터는 종종 항공기체의 상부 중심부에 위치한 측면 배기관을 가지며, 또 여기서 배기관은 도 8 및 도 9에서 도시된 헬리콥터 800 및 900과 같이 수직으로부터 벗어나서 비스듬이 형성된다.

다른 예는 항공기(1000)로서 도 10에 도시된 C-130 헤르쿨레스(Hercules) 수송 항공기이다. 이 항공기는 날개 아래쪽의 후미 배기관을 갖고 있어 위에서 언급한 종래의 시스템에서는 접근이 어려웠다. 도 11은 실시예에 따른, 폐수 수집시스템의 작동의 두가지 각기 다른 방식을 나타내며, 다시말해 수송모드(transport mode)(도 11a) 및 서비스모드(service mode)(도 11b 내지 도 11d)를 도시하고 있다. 도 11은 수송모드에서 서포트암(44)이 필수적으로 수평위치로 낮춰지고, 여기서 드립팬(43)이 전체적으로 카트(40)의 프레임(41)에 걸쳐 안착되기 위해서 내측으로 삽입되는 것을 나타낸다. 폐수분리장치(47)는 아래방향으로 경사져 있다. 도 11b는 약 1.2 미터 높이의 최소한 또는 최소한에 가까운 서비스 모드를 나타내고 있다. 여기서 폐수분리장치(47)는 필수적으로 수직방향을 향하고 드립팬(43)은 폐수분리장치(47) 하부에 위치하도록 연장된다. 도 11c에서는 최소한 또는 최소한에 가까운 높이의 서비스를 나타내고 있지만, 여기서 폐수분리장치(47)는 배기가스 위치의 각도에 맞도록 기울어져 있다. 마지막으로, 도 11d는 약 3.7 미터 높이의 완전히 또는 그에 가깝게 연장된 서비스모드를 도시하고 있으며, 예를 들이, 암(44)을 가능한 높이 또는 그에 가깝게 올려줌으로써 가능하다. 이러한 서비스모드에서, 드립팬(43)은 다시 내측으로 삽입될 수 있다. 어떤 경우에는 엔진 배출구가 어떻게 위치 되었느냐에 따라서 여전히 연장된 상태로 유지될 수 있으며, 실질적으로 항공기 타입 및 모델에 따라서 다양해질 수 있다. 서비스높이(service heigh)에 관련된 수치는 물론 단지 예시일 뿐이고, 이는 설계에 따라서 조정할 수 있다. 예를 들어 더 높은 서비스높이를 가능하게 하기 위하여 텔레스코핑암(telescoping arm)을 제공하는 경우이다. 도 12에 따른, 순서도는 세척작업을 하는 동안 항공기 터빈엔진의 배기관으로부터 발생되는 폐수를 수집하는 방법을 설명하고 있다. 배기관은 항공기 터빈엔진에 쉽게 접근할 수 없는 곳에 위치할 수 있다. 도 12의 단계(1201)에서, 폐수분리장치, 이미 설명한 폐수분리장치(47)가 제공된다. 실시예에 따르면, 폐수분리장치는 서포트암에 부착되고 각각의 피봇포인트에 대해 수평 및 수직방향으로 움직인다. 서포트암은 지지구조에 부착되고 수평수송위치 및 작동위치 사이에서 상승 또는 하강시키기 위해 형성된 작동장치(actuator device)에 의해 작동된다. 도 12의 (1202)단계에서, 지지암은 수송위치에서 엔진이 세척되는 위치의 수준까지 올려진다. (1203)단계에서, 폐수분리장치는 수평 및/또는 수직 방향으로 움직인다. (1202)단계 및 (1203)단계에서 상승 및 이동의 작동은, 각각, 폐수분리장치를 엔진의 배기관 앞에 위치시키도록 수행된다. 더욱이, (1202)단계 및 (1203)단계에서 상승 및 이동의 작동은, 각각, 반복적 및/또는 동시에 수행된다. (1204)단계에서, 적절하게 배치된 폐수분리장치에 의해서 세척 작동 동안의 폐수를 수집하게 된다. 앞에서 말한 예들은 단순히 설명을 위한 목적으로 제공된 것이며, 제한으로 이해되어서는 안될 것이다. 다양한 실시예를 언급하는 동안에 여기에 사용된 용어는 어떤 제한을 위한 것이기 보다는 도면 및 설명을 위한 것이다. 게다가, 여기에서 설명한 특별한 수단, 물질 및 실시예들을 참고하더라도, 여기에 개시된 명세서에 한정되지 않는다. 오히려, 첨부된 청구범위의 범위내에서, 실시예는 모든 기능적으로 동등한 구조, 방법 및 용도로 확장된다.

엔진: 1 주입구: 10
배출구: 11 샤프트: 14
압축기: 17 제2샤프트: 19
지지부: 21 폐수분리장치: 31, 47
서포트암: 44 프레임: 50
작동암: 66 폐수트랩: 82
연소기: 101 팬부: 102

Claims (1)

1. 항공기 터빈 엔진에서 세척작업으로 부터 폐수를 수집하는 장치에 있어서,
   프레임구조;
   대향하는 양 단부를 가지고, 일 단부가 상기 프레임 구조에 피봇식으로 결합된 서포트암; 및
   수평에 대해 0도와 90도 사이의 수송위치에서 작동위치까지의 각도 범위를 형성하는 수평 수송위치와 작동위치 사이에 서포트암을 상승 및 하강시키도록 구성된 작동장치(actuator device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수수집장치.

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