喷气式发动机的清洗方法和清洗装置.pdf

本发明公开了一种喷气式发动机的清洗方法及清洗装置，其能够不使用化学清洗剂，在短时间内达到高效清洗的效果，改善EGT、SFC及二氧化碳排放的状况，该清洗方法，包括以下步骤：向作为被清洗物的安装在机翼两侧的喷气式发动机喷射干冰颗粒，由于在发动机叶片高速旋转的状态下向发动机内部送进大量干冰颗粒所产生的爆裂效应，给污垢表面造成震荡和冲击，使污垢层发生裂痕，干冰颗粒继而进入到裂痕中，根据干冰颗粒的升华作用使所述干冰颗粒变成体积膨胀的气体，通过这样，剥离和吹落污垢，接下来再喷刷精制温水从而除去残留的全部污垢。

1.  一种喷气式发动机的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
向作为被清洗物的安装在机翼两侧的喷气式发动机喷射干冰颗粒，由于在发动机叶片高速旋转的状态下向发动机内部送进大量干冰颗粒所产生的爆裂效应，给污垢表面造成震荡和冲击，使污垢层发生裂痕，干冰颗粒继而进入到该裂痕中，根据干冰颗粒的升华作用使所述干冰颗粒变成体积膨胀的气体，通过这样，剥离和吹落污垢，接下来再喷刷精制温水从而除去残留的全部污垢。

2.  根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，
将与柔性管的顶端连接的喷头插入光纤内窥镜用检查口，在确认污垢状况的同时喷射所述干冰颗粒及精制温水。

3.  根据权利要求1或2所述的清洗方法，其特征在于，
向作为被清洗物的喷气式发动机喷射干冰颗粒，将发动机内部的污垢进行剥离并用大型吸尘机吸入回收剥离下来的污垢。

4.  一种喷气式发动机的清洗装置，其特征在于，包括：
管道，在顶端具有干冰颗粒喷头；以及
切换开关和喷射触发开关，在从该管道喷射干冰颗粒清洗后，用于喷射精 制温水，
其中，通过所述干冰颗粒的爆裂效应给污垢表面造成震荡和冲击，使污垢层产生裂痕，干冰颗粒继而进入到该裂痕中，根据干冰颗粒的升华作用使所述干冰颗粒变成体积膨胀的气体，通过这样，污垢被剥离和吹落。

5.  根据权利要求4所述的清洗装置，其特征在于，
所述喷头与柔性管的顶端相连接，将该喷头插入光纤内窥镜用检查口，在确认污垢状况的同时喷射所述干冰颗粒及精制温水。

6.  根据权利要求4或5所述的清洗装置，其特征在于，还包括：
大型吸尘器，用于回收通过所述干冰颗粒剥离下来的污垢；以及
大型真空泵，用于回收通过精制温水冲刷的污水。

喷气式发动机的清洗方法和清洗装置
本申请主张申请日为2014年1月7日、申请号为JP2014-000913的日本申请优先权，并引入上述申请的内容。
技术领域
本发明涉及一种有关清洗安装在飞机两翼上的喷气式发动机的清洗方法，具体地说能够有效地清除飞机发动机上的结垢，显著地改善EGT容限(相对于排气温度的限制的容限)和SFC(特殊燃料消耗量)，并且显著地减少二氧化碳的排放(产生)的喷气式发动机的清洗方法及清洗装置。
背景技术
当长时间飞行时就会在飞机的喷气式发动机上，附着上由沙砾和烟雾形成的碳素，使发动机的燃料消耗量增大。对此，为了节省燃料长期以来就开始对飞机发动机进行清洗。图1是表示现有的清洗方法的图，通过清洗车1上的喷雾装置的分配器2从两处的冲洗用喷头3和3′喷射精制水(通过蒸馏，过滤以及离子交换等技术，完全除去了氯和矿物质的净化水)来进行洗净喷气式发动机。另外，叶片和固定翼都是由手工操作来清洗的。清洗是通过向叶片喷洒精制水，缓慢地旋转风扇，让精制水流入发动机内部来进行的。这种方法由于单 纯地用水来清洗，清洗能力低，花费4个小时左右清洗，SFC的改善程度仅达到1.5％。
为了提高清洗能力，也曾经尝试采用化学清洗剂的清洗方式，这种方式虽能取得某种程度的清洗效果，SFC(特殊燃料消耗量)得到20％的改善。但是，清除清洗剂则要花费很长的时间，特别是处理清洗剂的泡沫(界面活性剂)需要大量的时间，而且还需要处理化学清洗剂排水的设备，所需设备的成本过高，故无法采用。
本发明人为了解决上述的缺陷，开发了向喷气式发动机喷射碱性电解水蒸气的清洗方法，并在先提出了专利申请(专利文献1)。该方法不使用化学清洗剂，SFC(特殊燃料消耗量)得到30％左右的改善。但是，如果包括EGT容限(相对于排气温度的限制的容限)，则无法达到令人满意的效果。因为排气温度高会产生氮氧化物(NOX)，所以寄希望于能降低排气温度。如果喷气式发动机上结垢的量减少，则就证明排气温度被降低了。
日本专利文献1：日本特开2007-63998号。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种清洗方法和清洗装置，，其能够不使用化学清洗剂，在短时间内达到高效清洗效果，并可改善EGT，SFC和二氧化碳排放。
为了实现上述目的，经过本发明人的锐意研究，使用干冰颗粒喷射清洗后，再喷射精制(净化)温水进一步清洗，通过这样，可以达到短时间高效清洗的效果从而实现了本发明。
也就是说，本发明涉及的清洗方法，，向作为被清洗物的安装在机翼两侧的喷气式发动机喷射干冰颗粒，由于在发动机叶片高速旋转的状态下向发动机内部送进大量干冰颗粒所产生的爆裂效应，给污垢表面造成震荡和冲击，使污垢层发生裂痕，干冰颗粒继而进入到该裂痕中，因干冰颗粒的升华作用使干冰颗粒变成体积膨胀的气体，从而剥离和吹落污垢，接下来再用精制温水喷刷即可彻底清洗掉残留的污垢。
通过发动机叶片高速旋转，对发动机内部的叶片和内壁产生爆裂效应，从而可以提高清洗的效果。本发明采用先干冰颗粒，后温水的清洗步骤，但颠倒了清洗顺序，则会导致在细小的零部件上残存部分的水滴，在这种情况下干冰颗粒将结成冰，影响其清洗效果。
优选清洗方法是将与柔性管的顶端连结的喷头插入光纤内窥镜用检查口，在确认污垢状况的同时喷射上述干冰颗粒和精制温水。
优选用大型吸尘机吸入回收向作为被清洗物的喷气式发动机喷射干冰颗粒后剥离下来的发动机内部积存的污垢。
本发明涉及的清洗装置，包括：管道，在管道的顶端安装干冰颗粒喷头；以及切换开关和喷射触发开关，在从该管道进行干冰颗粒喷射清洗后，用于喷射精制温水，其中，上述喷射大量干冰颗粒所产生的爆裂效应，给污垢表面造成震荡和冲击，使污垢层发生裂痕，干冰颗粒继而进入到裂痕中，因干冰颗粒的升华作用使干冰颗粒变成体积膨胀的气体，从而剥离和吹落污垢。
优选上述喷头与柔性管的顶端相连结，从光纤内窥镜用检测口插入该喷头在确认污垢状况的同时喷射上述干冰颗粒和精制温水。由于喷头与柔性管相接，所以可以轻易使喷头角度调整为最佳位置。
优选采用回收通过上述干冰颗粒剥离下来的污垢的大型吸尘机及回收通过精制温水冲洗后的污水的大型真空泵。
在从光纤内窥镜用检查口通过光纤内窥镜确认清洗状况后，通过喷射精制温水再清洗基本可以达到彻底清洗的效果。清洗后的废水通过真空泵吸上来并通过设置在真空泵装置内的过滤器过滤后，输送到蓄水罐内。废水除了微粒子和水溶性的污垢成分之外不含化学物质，可以相对简单地进行废水处理。与现有方法的废水处理相比大大降低了处理成本。
根据本发明，干冰颗粒与被清洗物发生冲撞，使污垢层发生裂痕，干冰颗粒继而进入到裂痕中，通过干冰颗粒的升华作用使干冰颗粒变成气体而体积膨胀的力，基本可以完全剥离坚固的污垢。可以获得以下各种优点：结合温水清 洗不仅可以提高清洗效果，缩短清洗时间，而且因兼用干冰颗粒的用水量减少而导致废水量减少，不使用类似于界面活性剂等化学药品，废水在经过过滤处理后即可达到排放到下水道的标准，从而实现现有无法达到的彻底清洗的效果。不需要界面活性剂、碱离子水等清洗剂的清除工序也是本发明的一大优点之一。根据本发明，由于能够将污垢清除到金属几乎接近于新品的状态，所以大幅度改善EGT、SFC和二氧化碳排放指标。
附图说明
下面，参照附图对本发明所涉及的喷气式发动机的清洗方法及清洗装置进行说明。当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是表示现有的喷气式发动机的清洗装置的立体图；
图2是表示本发明的喷气式发动机的清洗方法的示意图
图3是表示本发明的清洗喷头装置的一例图；
图4是表示本发明的清洗喷头装置的另一例图；
图5是表示本发明的清洗喷头装置的第三例图；
图6是表示本发明的清洗喷头装置的第四例图；
图7是表示本发明的清洗装置装载在车辆上的状态下的平面图；
图8是表示本发明的一清洗装置装载在车辆上的状态下的侧视图；
图9是表示本发明的另一清洗装置装载在车辆上的状态下的平面图；
图10是表示本发明的第三清洗装置装载在车辆上的状态下的侧视图；
图11是表示用图9和图10所示的装置进行清洗的状态下的立体图；以及
图12是本发明的清洗装置装载在车辆上的状态下的框图。
附图标记说明
4  喷气式发动机
5  静止翼及动翼周围清洗喷头装置
6  正面风扇清洗用喷头装置
7  用于大量喷射的清洗用喷头装置
8  干冰颗粒、温水及涮洗用精制水
9  温水及涮洗用精制水顶端喷头
12 喷射介质切换开关
13 喷射用触发开关
14 喷射装置
15 供应干冰颗粒，温水以及涮洗用精制水的软管
16        柔性管
17        喷射装置的喷射介质的切换信号，喷射触发信号
18、20    干冰颗粒喷头
19        大量喷射管
23        信号电缆
27        喷头装置
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
图2是表示本发明的一个实施例的图、并示出通过正面叶片内壁表面、静止翼及动翼周围用干冰颗粒清洗的喷头装置5、正面叶片清洗用喷头装置6以及发动机内部清洗用喷头装置7、和具有柔性管16的喷头装置27清洗喷气式发动机4的例子。在上述实施例中，喷头装置27是从光纤检验口插入，并喷射干冰颗粒、精制温水(70℃～80℃)及涮洗用精制水进行清洗。另外，图2中符号8表示干冰颗粒、精制温水或涮洗用精制水注入到喷射器14内的状态的装置，通过干冰颗粒清洗后剥离下来的沙粒或灰尘、以及干冰颗粒升华所产生的二氧化碳，通过集尘用料斗24回收到大型吸尘机25，精制水则通过集尘用料斗24流入排水真空泵26。
图3是表示正面叶片内壁表面、静止翼及动翼周围的清洗用喷头装置5的图所述喷头装置5的管10′通过可弯曲管11连结在顶端装有喷头9和干冰颗粒喷头18的管10和，在其后部与配备了选择喷射干冰颗粒、喷射精制温水或涮洗用精制水任一个的切换开关12和喷射触发开关13的喷射器14相连接。来自与喷射器14另一端相接的管15的干冰颗粒、精制温水或涮洗用精制水，通过切换开关12选择喷射干冰颗粒、精制温水或涮洗用精制水任一个，只要按动喷射触发开关13，所选择的清洗介质就可以通过喷头9或者喷头18(干冰颗粒用喷头)喷射出来。该喷头特别适用于正面叶片内壁表面、静止翼和动翼周围的清洗。另外，图3中符号28为连接管10′可以自如地连结和拆卸的连结管，能够根据不同的用途来选择适当长度的装有喷头9或喷头18的管10′。
通过这种清洗，用干冰颗粒将污垢剥离后，再用温水将残留的污垢进行冲洗并将剥离的污垢清除回收后，喷射涮洗用精制水可以完成发动机的整体清洗。涮洗的意义是因为考虑精制水通过温水器等的的过程中混入有害离子的情况，所以如果确认没有产生有害离子，则可以省略通过温水器喷射涮洗用精制水的步骤。
通常的情况下，喷射干冰颗粒清除坚固的污垢，回收到吸尘器内，并用精制温水及涮洗用精制水冲洗能够完成整个清洗过程。
图4是表示特别适合于清洗正面叶片的喷头装置6的例图。除了没有配备 可弯曲的连接管11以外，与图3所示的喷头构造相同。利用该喷头向叶片喷射干冰颗粒后，使叶片慢慢地旋转，通过这样，不仅是对叶片的正面，而且对发动机内部的叶片也可以进行清洗。
图5除了前图4的连接管10用柔性管16形成外，其构成与图4的喷头装置构成相同。该喷头装置27适合于插入到喷气式发动机的光纤内窥镜检查口里面对发动机的内部进行清洗。
图6是表示可以从发动机正面喷射大量干冰颗粒、精制温水以及涮洗用精制水的喷头装置7的图。它适合于发动机在高速旋转时喷射清洗媒体，清洗媒体冲撞叶片剥离污垢后，再用精制水冲洗的清洗。喷射干冰颗粒时，使用顶端喷头20，喷射精制水时则使用顶端喷头21。
根据这种构成，用干冰颗粒将污垢剥离后，再用温水或涮洗用精制水等在发动机内部广泛地喷射，可以达到递增的清洗效果。
如图7至图12(图12为车载的框图)所示，本发明的清洗装置当装载在车辆(例如4吨车)上使用时则非常方便。
如图7至图12所示，温水清洗用精制水罐29、涮洗用精制水罐30、发电机31、高压泵34、空气压缩机32以及干冰颗粒清洗装置主体33都装载在车辆上，如图8所示，空气压缩机32与干冰颗粒清洗装置主体33相连接，温水清 洗用精制水罐29、涮洗用精制水罐30，通过切换用3相电磁阀与高压泵34的输入口相连接。此外，干冰颗粒清洗装置主体33和高压泵34的输出口通过切换用3相电磁阀与气囊35的输入口相连接。气囊35的输出口通过2相电磁阀与喷射器14相连接。来自控制器装置46的信号电缆23以抱着的状态旋绕在气囊35的软管上并与喷射器14相连接。
干冰颗粒清洗装置主体33的构造是利用空气压缩器32将干冰颗粒和空气混合，通过切换用3相电磁阀向气囊的输入端连结并向气囊输出端的软管15压送。根据温水清洗和涮洗的需求将水罐29和水罐30以利用切换用3相电磁阀通过高压泵34经过气囊35压送到喷头的方式连接。
图9及图10是表示作业人员乘坐装载清洗装置的车辆的状态下，可以自动地进行清洗的装置的实施例的图。
在可以在上下方向上伸缩的垂直伸缩棒40(Z轴)和与该棒40上方相连接可以向前方弯曲90度的、在前后方向上可伸缩的水平伸缩棒41(Y轴)的顶端上部固定有喷头22，该喷头22上还固定了激光指示器42。水平伸缩棒41(Y轴)下部还固定了摄像机43。垂直伸缩棒40(Z轴)的下端连接在可以横向移动的横向移动用轨道44(X轴)上，水平伸缩棒41(Z轴)还可以旋转。
如图11所示，由摄像机43拍摄和传送的图像信号在监视屏上显示清洗喷气式发动机4时激光指示器42探测到的最佳清洗位置，垂直伸缩棒40可以上 下和横向移动，水平伸缩棒41则可以向前方移动并停止在最佳位置。因而，喷头喷射干冰颗粒、精制温水以及涮洗用精制水。另外，上述清洗动作还可以通过在控制器上设定的程序，自动地对所要清洗的部位进行扫描并进行清洗。
下面，对于上述构成的本发明的装置的使用方法进行说明。
(1)使发动机叶片高速旋转，通过图6所示的喷射器14和顶端喷头20向发动机正面大量喷射干冰颗粒使其进入到发动机内部整体。通过与叶片相接触，污垢层出现裂痕，干冰颗粒深入到其裂痕内部，通过干冰颗粒的升华所产生的膨胀气体将附着在发动机正面叶片、或发动机内部叶片以及内壁上的污垢剥离，并将剥离后的污垢从发动机后部吹落并回收到大型吸尘机内。
(2)接着，使用图3所示的喷射器14，从顶端喷头18喷射干冰颗粒将发动机正面内壁表面及上述(1)的正面叶片上未能脱落的污垢依照上述的方法剥离。另外，在图4所示喷射装置中，使用顶端喷头18喷射干冰颗粒可定向对发动机内部的后面部位的叶片及内壁按照上述(1)的作业方法没能清剥离的污垢的部位进行剥离清洗。
(3)使用图3，4，5所示的喷射装置14，通过顶端喷头18、20向安装在两翼上的发动机后部喷射干冰颗粒，采用如上所述的同样方法，将后部叶片和内壁上的污垢剥离并用大型吸尘器25进行回收。
(4)使用图5所示的喷射装置14，顶端喷头18可以插入发动机内部狭窄的部位或通过插入光纤内窥镜检查口喷射干冰颗粒，按照如上所述的同样方法剥离污垢并由大型吸尘器25进行回收。
(5)完成上述(1)～(4)的清洗工序后，使正面的风扇慢慢旋转，使用精制温水(顶端喷头可以切换到使用精制水)不留间隙地清洗发动机的内部。真空泵26回收废水。
(清洗后的涮洗)
(1)采用与上述清洗方法相同作业用精制水涮洗发动机。通过这种涮洗尽可能地让发动机的部件没有残留精制温水，为达到此目的要细心地反复涮洗。
(2)涮洗结束后，逐步将低转速的发动机风扇转速加快，除去发动机内部的水分并进行干燥。
(废液的处理)
清洗喷气式发动机的作业过程中，通过干冰颗粒剥离下来的污垢和粉尘通过安装在大型吸尘器内的过滤器过滤，另外，清洗后的废水则由排水真空泵装置内的过滤器过滤后进行回收。过滤后的废水可以排放到下水道里。
通过使用干冰颗粒、精制温水、涮洗用精制水不会污染下水，河川和大海 等。
根据本发明，通过先利用干冰颗粒清洗，然后再用精制温水清洗的极其简单的方法，完全可以达到前所未有的彻底清洗安装在飞机两翼上的喷气式发动机的效果，可以期待被广泛利用。
虽然对本发明的几个实施例进行了说明，但是这些实施例是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施例可以用其他各种形式来实施，在不脱离发明的要旨的范围内可以进行各种省略、替换、变更。这些实施例及其变形均被包含在发明的范围或要旨中，而且，包含在权利要求的范围所记载的发明和其均等的范围内。