이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템

이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템{MOBILE ON-WING ENGINE WASHING AND WATER RECLAMATION SYSTEM}

본 발명은 엔진을 세정하는데 사용된 물을 재생하기 위한 이동식 유닛을 갖는 이동식 날개 탑재형(on-wing) 엔진 세정 시스템에 관한 것이다.

제트 엔진 효율은 엔진 부품에 축적된 환경 오염물로 인해 감소된다. 압축기 블레이드 및 베인은 그 동역학적 성능에 영향을 미치는 탄화수소 침전물, 먼지, 염제 및 부식 잔류물의 축적으로 인해 어려움을 겪는다. 이들 침전물들은 배기 가스 온도 및 연료 사용을 증가시킬 수 있고, 엔진의 서지 마진(surge margine)을 감소시킬 수 있다.

많은 오퍼레이터들은 정기적인 물 세정 절차를 이용한 성능 회복에 있어서 양호한 성공을 보고하고 있다. 세정 절차는 많은 양의 물, 그리고 가끔은 적은 양의 세정제로 엔진을 주기적으로 세정하는 단계를 포함한다. 엔진은 세정 동안에 대략 20%의 분당회전수(rpm)로 기동된다. 물 세정 절차는 일반적으로 폐수가 회수되고 처리되는 고정식 격납고(hangar) 설비에서 수행된다.

물 세정의 효과는 작동 환경, 제1 세정 전의 시간 및 세정들 사이의 간격과 같은 사항들에 기초한 오퍼레이터 특성에 크게 의존된다. 침전된 오염물이 경화되거나 또는 그 양이 과도하면, 물 세정의 효과는 줄어들거나 또는 어쩌면 효과가 없게 된다. 따라서, 물 세정은 자주 (750시간 근방에서) 수행되어야 한다. 이용된 세정 간격이 효과적인가를 결정하기 위해 압축기의 청결도가 정비 시에 주목될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 항공기 유용성에 큰 영향을 주지 않고 엔진 오퍼레이터가 보다 자주 그 엔진을 세정하도록 하는 엔진 세정을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 관련 환경 조약 및 규제에 부합하는 한편, 이동 기술을 이용하여 날개 탑재형으로 수행될 수 있는 엔진 세정을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 귀중한 격납 시간을 필요로 하지 않는 엔진 세정을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적들은 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 엔진 세정 및 물 재생을 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 광범위하게는 엔진을 작동시키는 수단과, 엔진이 작동되고 있는 동안 엔진 내로 적어도 물을 포함하는 세정액을 유입시키는 수단과, 엔진의 출구 단부로부터 그리고 엔진 아래로부터 세정액을 회수하기 위한 이동가능한 수단을 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 광범위하게는 엔진의 작동을 개시하는 단계와, 엔진이 작동되는 동안 엔진 내로 적어도 물을 포함하는 새정액을 유입시키는 단계와, 엔진의 출구 단부로부터 그리고 엔진의 아래로부터 이동가능한 유닛 상으로 세정액을 회수하는 단계를 포함한다.

이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템의 다른 상세와, 그에 따르는 다른 목적들 및 이점들은 유사한 참조번호가 유사한 요소들을 도시하는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들에 개시되어 있다.

도1은 본 발명에 따른 이동식 날개 탑재 엔진 세정 및 물 재생 시스템을 도시한 것이다.
도2는 도1의 시스템에 사용된 유출물 홈의 일부의 개략적인 대표도이다.
도3은 도1의 시스템에 채용될 수 있는 우회 덕팅 시스템을 도시한 것이다.
도4는 도1의 시스템에 사용될 수 있는 원심 분리 유닛을 도시한 것이다.
도5는 도1의 시스템에 사용될 수 있는 관성 분리 유닛을 도시한 것이다.
도6은 이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템의 대안적인 실시예를 도시한 것이다.
도7은 지지 구조물에 연결된 스프레이 도포기를 도시한 것이다.

이제 도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템(10)이 도시되어 있다. 시스템(10)은 세정액 공급원(14) 및 사용된 세정액 회수 홈 또는 유출물 홈(16)이 상부에 위치되어 있는 이동가능한 유닛(12)을 포함한다. 시스템(10)은 또한 물 처리 유닛(20), 회수 탱크(22) 및 이동식 전력 생산용 발전기(24)가 상부에 위치되어 있는 제2 이동가능한 유닛(18)을 포함한다. 홈(16)이 이동가능한 유닛(12) 상에 있는 것으로 도시되어 있지만, 홈은 제2 이동가능한 유닛(18) 상에 또는 또 다른 이동가능한 유닛 상에 위치될 수 있다.

세정액 공급원(14)은 물만 또는 적절한 세정제와 혼합된 물을 포함할 수 있다. 세정제는 당업계에 공지된 임의의 적당한 세정제를 임의의 적당한 농도로 함유할 수 있다. 원한다면, 사용된 세정제의 특정 유형은 제거될 오염물, 먼지 등의 유형에 따른다. 세정액 공급원(14)은 펌프, 히터 및 탱크를 갖는 세정 유닛을 포함할 수 있다.

세정액 공급원(14)은 호스 또는 배관(28)에 의해 하나 이상의 스프레이 노즐과 같은 용액 도포기(26)에 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 용액 도포기(26)는 셰퍼드(shepherd) 공구(30)의 단부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 용액 도포기(26)는 가요성 또는 고정식 지지 구조물(80)의 일부일 수 있다(도7 참조). 적당한 펌프(미도시)는 도포기(26)를 통해 세정액의 가압 유동을 발생시키도록 공급원(14)에 또는 유닛(12) 또는 유닛(18) 상의 다른 곳에 제공될 수 있다.

스프레이 도포기는 단일 노즐 또는 다수의 노즐들을 가질 수 있다. 노즐들이 사용되면, 하나 이상의 노즐들은 압축기 내로 세정액을 유입할 수 있고 하나 이상의 노즐들은 팬 섹션 상으로 세정액을 유입할 수 있다.

스프레이 도포기(26)는 세정될 날개 탑재형 엔진(32)의 일부 내로 삽입될 수 있다. 바람직하게는, 스프레이 도포기(26)는 세정액이 엔진(32)의 압축기 섹션 내로 유동하도록 위치 결정된다. 엔진(32)의 팬 영역은 세정될 수 있거나 또는 세정되지 않을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 세정액은 엔진(32)이 작동되거나 기동되고 있는 동안 날개 탑재형 엔진(32) 내로 유입된다. 엔진(32)은 시동기(36)를 이용하여 기동될 수 있거나 또는 작동될 수 있다. 시동기(36)는 항공기(미도시)에 탑재된 시동기일 수 있거나 또는 이동가능한 유닛(12 또는 18)에 부착될 수 있다. 엔진은 약 20% N2에서 시동기에 의해 기동되는 것이 바람직하다. 이는 세정액이 팬 영역 및/또는 압축기 섹션 내로 엔진에 의해 흡입되도록 한다. 세정액은 압축기 섹션으로부터 터빈 섹션을 거쳐 배기 섹션까지 전체 엔진을 통과할 것이다. 도1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 세정 절차 동안, 엔진(32)은 비캡슐화 상태로 존재한다.

엔진을 통과한 세정액은 엔진(32)의 출구 단부 또는 배기 노즐(40)에 연결된 회수 도관(38)을 거쳐 홈(16) 내로 회수될 수 있다. 도관(38)은 회수된 세정액이 홈(16) 내로 퇴적되는 유출구(42)를 갖는다. 바람직하게는, 홈(16)은 엔진(32) 아래에 위치 결정된다. 회수 방법은 공기/물 유출물을 포획하고 공기 유동으로부터 액적들을 분리하는, 도3에 도시된 바와 같은 우회 덕팅 시스템(50)을 포함할 수 있다. "우회 덕팅(Diversion ducting)"은 물 액적들이 판(54)에 충격을 주고 기류를 벗어나 낙하하도록 일련의 "우회(diversion)" 판(54)을 통해 공기 유동을 덕팅(ducting)하는 것을 말한다. "우회 덕팅"은 "관성 분리(inertial separation)"을 달성하는 방법이다. 우회 덕팅 시스템(50)에서 배출되는 물 액적들은 홈(16) 또는 처리를 위한 다른 곳에 회수될 수 있다. 회수 도관(38)은 전체 엔진을 캡슐화하지 않는다.

엔진(32)에서 배출되는 기류로부터 물 액적들을 분리하기 위한 많은 방법들이 있다. 이들 다른 방법들은 필터, 거터(gutter), 방향 전환 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 원심 분리는 또한 관성 분리의 방법이지만, 도4에 도시된 바와 같이 만곡면(60) 주위의 공기 유동을 채널링함으로써 액적들을 "스핀(spin)" 아웃 또는 "스로우(throw)" 아웃시켜서, 액적들이 만곡면에 충격을 주도록 유발하여 기류로부터 벗어나 낙하되도록 유발한다.

용액 도포의 다른 방법에 있어서, 팬 및 압축기 모두를 세정하는 도포기(26)는 엔진 유입구(34) 내로 유입될 수 있다.

이제 도2를 참조하면, 관성 또는 원심 분리 유닛(33)은 공기/물 분리를 수행하는데 사용될 수 있다. 사용 시에 관성 분리 유닛은 도5에 도시된 것과 같이 당업계에 공지된 임의의 적당한 관성 분리 유닛을 포함할 수 있다. 유사하게, 사용 시에 관성 분리 유닛은 도4에 도시된 것과 같이 당업계에 공지된 임의의 적당한 원심 분리 유닛을 포함할 수 있다.

이동가능한 유닛(12)은 회수된 세정액을 홈(16)으로부터 물 처리 유닛(20)까지 반송시키는 배출 펌프(sump pump)와 같은 펌프(44)를 갖는다. 전력 분배 디바이스(46)는 유닛(12) 또는 유닛(18) 상에 제공될 수 있다. 전력 분배 디바이스(46)는 발전기(24)에 연결되고, 펌프(44) 및/또는 세정액의 스프레이를 발생시키기 위한 펌프(미도시)에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다.

물 처리 유닛(20)은 당업계에 공지된 적당한 물 처리 유닛을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 물 처리 유닛(20)은 고체 입자 및 오일을 제거하기 위한 필터(48)를 포함한다. 물 처리 유닛(20)은 또한 용해된 고형물을 제거하기 위해 회수액을 처리하는 수단을 포함할 수 있다.

여과되고 처리된 물은 회수 탱크(22)에서 재생되고 회수된다. 탱크(22) 내에서 재생된 물은 적당한 호스 및 펌프 구성을 이용하여 세정액 공급원(14)으로 펌핑될 수 있고, 기본 세정액으로서 사용될 수 있다.

엔진 세정에 사용된 물의 체적은 엔진 크기 및 유형에 따라 바뀐다. 일반적으로, 엔진당 약 30 내지 60 갤런의 물이 사용된다.

시스템은 2개의 이동가능한 유닛들을 포함하는 것으로 도시되었지만, 원한다면 시스템이 단일 이동 카트 또는 3개의 카트 상에 위치될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이동성, 다양한 엔진들에 대한 적응성 및 독립 작동에 강조점이 있다.

본 발명의 시스템 및 방법은 몇몇 이점들이 있다. 첫째, 엔진 오퍼레이터들은 항공기 유용성에 큰 영향을 주지 않고 더 자주 그 엔진을 세정할 수 있다. 둘째, 더 잦은 세정으로 인해 엔진 효율이 증가될 수 있다. 셋째, 세정 절차는 이동 기술을 포함하기 때문에 날개 탑재형으로 수행될 수 있다. 넷째, 귀중한 격납 시간을 필요로 하지 않는다. 다섯째, 시스템은 환경 친화, 폐수 회수 및 재순환의 이점들을 취한다. 여섯째, 재순환으로 인해 물 처리 비용이 없다. 일곱째, 시스템은 빠른 가동 시간(turn time)과 낮은 충격의 세정 방법을 제공한다. 여덟째, 시스템 및 방법은 크게 감소된 세정 비용 및 향상된 품질로 인해 경제적으로 바람직하다.

도1의 시스템은 도관(38)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 원한다면 도관은 생략될 수 있다. 이런 경우에, 엔진(32)에서 배출되는 공기/물은 엔진(32) 아래에 위치된 홈(16) 내에 회수된다. 도6에 도시된 바와 같이, 엔진(32)에 연결되지 않은 회수 덕트 또는 디바이스(70)는 엔진에서 배출되는 공기/물을 더 수집하기 위해 사용될 수 있다. 덕트 또는 디바이스(70)에는 우회 덕팅 유닛, 관성 분리 유닛 또는 원심 분리 유닛과 같은 적당한 액적 분리를 위한 수단(72)이 제공될 수 있다. 덕트 또는 디바이스(70)는 회수액이 탱크(14) 내로 유동하도록 하기 위해 유출구(74)를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면 본 명세서에서 개시된 목적, 수단 및 이점을 만족하는 이동식 날개 탑재형 엔진 세정 및 물 재생 시스템을 제공할 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명은 그 특정 실시예들과 연계되어 서술되었지만, 다른 대안, 변경 및 수정이 전술한 서술을 읽는 당업계의 숙련자들에게는 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들의 넓은 사상 내에 있는 대안, 변경 및 수정을 포함하려는 의도이다.