ES2303222T3 - Metodo y aparato de limpieza de sondas. - Google Patents

Abstract

Aparato de limpieza para limpiar sondas (18) de medición de un motor (1) de turbina de gas, caracterizado por medios (30) de distribución que comprenden una pluralidad de medios (31, 32, 33) de suministro, comprendiendo cada uno medios (33) de conexión dispuestos para conectarse a una sonda (18), y estando dispuesto cada uno de los medios (31, 32, 33) de suministro para, cuando se conecta a una sonda (18), distribuir líquido de limpieza a presión a dicha sonda (18) de medición, en el que puede obtenerse una limpieza sustancialmente simultánea de sondas conectadas a dichos medios (30) de distribución a través de dichos medios (31, 32, 33) de suministro.

Description

Método y aparato de limpieza de sondas.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la limpieza de motores de turbina de gas instalados a bordo de una aeronave, y más específicamente a un método y un aparato para limpiar un conjunto de sondas de medición para la indicación de la relación de presiones del motor (indicador EPR (engine pressure ratio)) de tales motores de turbina de gas.

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Antecedentes de la invención

Un motor de una aeronave de turbina de gas comprende un compresor que comprime el aire ambiente, una cámara de combustión que quema combustible junto con el aire comprimido y una turbina para impulsar el compresor. Los gases de combustión que se expanden accionan la turbina y también dan como resultado el empuje para propulsar la aeronave.

Un método de limpieza de una unidad de turbina de gas se da a conocer en el documento WO-A-2004/055334.

Un motor de aeronave de turbina de gas está equipado con varios sensores para medir el rendimiento del motor. Uno de los muchos parámetros medidos en la relación de presiones del motor (EPR). La EPR es un parámetro muy utilizado que se utiliza para regular el empuje del motor. La EPR se deriva de los sensores de presión de gas instalados en la trayectoria de gas de los motores. Una instalación típica de sensores de EPR está inmediatamente aguas abajo de la última etapa de la turbina. En esta posición, los sensores están expuestos a los gases de escape del motor. Los gases de escape comprenden aire y productos de combustión. Específicamente, los gases de escape contienen partículas en forma de combustible sin quemar y productos de combustión tales como coque y ceniza. Además, los gases de combustión contienen partículas extrañas al aire. Las partículas pequeñas tienen la capacidad de dirigirse hacia el interior de cavidades de objetos en la trayectoria de gas tal como el paso de aire de la sonda para medición de presión utilizada en los cálculos de EPR. Las partículas que se introducen en la sonda pueden bloquear parcialmente el paso de aire y, por tanto, restringir el flujo de aire. Las partículas que se introducen en la sonda pueden bloquear totalmente el paso hacia los sensores. Un paso parcial o totalmente bloqueado da como resultado una indicación de presión errónea o ninguna indicación de presión. Para restablecer la sonda al estado de funcionamiento óptimo, el procedimiento de mantenimiento de la aeronave requiere desmontar la sonda del motor y limpiarla o sustituirla por una sonda de repuesto. Esta operación es costosa y lleva mucho tiempo por el hecho de que hay múltiples de estas sondas en cada motor y, en caso de una lectura incorrecta de instrumentos, tendrán que quitarse y limpiarse todas las sondas.

En instalaciones de aviones reales existen múltiples sondas. Cada una está conectada a través de un tubo a un colector múltiple que a su vez está conectado a un dispositivo de detección de presión. El dispositivo de detección de presión genera una señal hacia un transmisor de relación de presiones que a su vez entrega una señal al instrumento de EPR. La utilización de múltiples sondas permite bloquear una o una parte de las sondas sin proporcionar una lectura de EPR errónea. Sin embargo, cuando se observan lecturas del instrumento de EPR inestables, a menudo es una indicación de que las sondas están bloqueadas.

Según las rutinas de mantenimiento de la aeronave, una sonda bloqueada se pone en servicio de nuevo o bien por medio de una sonda de repuesto o bien mediante la limpieza de la sonda bloqueada. La limpieza suele ser la acción preferida con motivo de ahorrar costes, ya que vuelve a utilizarse la misma sonda. La limpieza se realiza desmontando la sonda del motor y limpiando según un procedimiento de limpieza.

Por consiguiente, existe una gran necesidad de un método y un aparato que proporcionen una limpieza eficaz, tanto en términos de eficacia en la limpieza como en consumo de tiempo, y económica de un conjunto de sondas de medición de un motor de turbina de gas de una aeronave.

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Sumario de la invención

Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un método y un aparato que permitan una limpieza eficaz, tanto en términos de eficacia en la limpieza como en consumo de tiempo, y económica de un conjunto de sondas de medición de un motor de turbina de gas de una aeronave.

Éste y otros objetos se consiguen según la presente invención, proporcionando un método y un aparato que presentan las características de las reivindicaciones independientes. Se definen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.

Por motivos de claridad, la relación de presiones del motor (EPR) es un parámetro muy utilizado para monitorizar el rendimiento del motor. La EPR se deriva de la medición de la presión del aire mediante sensores instalados en la trayectoria de gas de los motores. Un primer punto de medición utilizado para los cálculos de EPR está inmediatamente aguas abajo de la última etapa de la turbina. Un segundo punto de medición está inmediatamente aguas arriba de la entrada de compresor del motor.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para limpiar las sondas de medición de un motor de turbina de gas. El aparato comprende medios de distribución que comprenden una pluralidad de medios de suministro, comprendiendo cada uno medios de conexión dispuestos para conectarse a una sonda, y estando dispuesto cada uno de los medios de suministro para, cuando se conecta a una sonda, distribuir líquido de limpieza a presión a la sonda de medición, en el que puede obtenerse una limpieza sustancialmente simultánea de las sondas conectadas a los medios de distribución a través de los medios de suministro.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para limpiar sondas de medición de un motor de turbina de gas. El método comprende la etapa de distribuir líquido de limpieza a presión a dichas sondas por medio de una pluralidad de medios de suministro, comprendiendo cada uno medios de conexión dispuestos para conectarse a una sonda, y estando dispuesto cada uno para, cuando se conecta a una sonda, distribuir líquido de limpieza a presión a la sonda de medición, en el que puede obtenerse una limpieza sustancialmente simultánea de las sondas conectadas a los medios de distribución.

La presente invención se basa en la idea de utilizar un distribuidor con líneas de flujo individuales que pueden conectarse a sondas individuales. Por lo tanto, las sondas individuales pueden limpiarse de manera sustancialmente simultánea inyectando un líquido de lavado a alta presión por lo que las partículas extrañas se liberan y se extraen de las sondas despejando, de este modo, el paso de aire de las sondas. Se trata de una ventaja en comparación con las rutinas convencionales de mantenimiento de motores en las que es necesario limpiar individualmente cada una de las sondas de medición de presión de EPR y confirmar de manera individual que el paso de aire está despejado.

Otra ventaja es que la limpieza de las sondas de medición de presión de EPR puede realizarse sin desmontar las sondas del motor, lo que supone una mejora en comparación con las rutinas establecidas. Por lo tanto, puede evitarse la operación larga y costosa de desmontar las sondas.

Por consiguiente, esta invención reduce de manera significativa el tiempo y los costes para limpiar las sondas bloqueadas.

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Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que

La figura 1 muestra la sección transversal de un motor turbofán de un solo eje.

La figura 2 muestra las sondas de EPR y su conexión al instrumento de EPR.

La figura 3 muestra el equipo físico utilizado para poner en práctica la invención.

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Descripción de las realizaciones preferidas

La invención que se da a conocer en el presente documento se ejemplifica mediante su aplicación en un motor turbofán de un solo eje. La invención puede aplicarse igualmente a otros motores de turbina de gas no mostrados aquí. La descripción siguiente se refiere a una instalación de ejemplo para un motor turbofán de un solo eje típico. Cualquier experto en la técnica puede poner en práctica la invención en otros tipos de instalaciones de motor y estar aún dentro del alcance de esta invención.

En la figura 1 se muestra una vista en sección transversal de un motor turbofán de un solo eje. Las flechas muestran la dirección del flujo de masa a través del motor. El motor 1 comprende un eje 11 de rotor que está conectado en su extremo frontal a un compresor 12 y en su extremo posterior a una turbina 14. El motor 1 tiene una entrada 101 por donde el aire de entrada se introduce en el motor. Una parte del aire de entrada se comprime parcialmente por medio del compresor 12 y además se encamina a través del motor por medio del conducto 19. La parte restante del aire de entrada se comprime por completo por medio del compresor 12 y se encamina hacia la cámara 13 de combustión. El aire comprimido junto con el combustible (no mostrado) arde en la cámara 13 de combustión dando como resultado gases de combustión calientes a presión. Los gases de combustión calientes a presión se expanden hacia la salida 102 del motor mientras accionan la turbina 14.

Como se ha mencionado anteriormente, la relación de presiones del motor (EPR) es un parámetro muy utilizado para monitorizar el rendimiento del motor. La EPR se deriva de la medición de la presión del aire mediante sensores instalados en la trayectoria de gas de los motores. Un primer punto de medición utilizado para los cálculos de EPR está inmediatamente aguas abajo de la última etapa de la turbina. Un segundo punto de medición está inmediatamente aguas arriba de la entrada de compresor.

En referencia ahora a la figura 1, la sonda 18 es una de múltiples sondas idénticas utilizadas para los cálculos de EPR. La sonda 18 está instalada en la trayectoria de gas aguas abajo de la turbina. La sonda 18 está conectada (no mostrada) a un sensor de medición de presión (no mostrado) para medir la presión de gas total. Éste es el primer punto de medición. La parte frontal del compresor 12 comprende un cono 15 para dividir el flujo de aire. El cono 15 no está girando. En la punta del cono 15 hay una abertura 16 conectada a un sensor de medición de presión (no mostrado) para medir la presión de aire total. Éste es el segundo punto de medición. La EPR se estima entonces como la relación entre las lecturas de presión de los puntos de medición primero y segundo por lo que el primer punto de medición es el nominador, y el segundo punto de medición es el denominador.

Esta invención se refiere a un método mejorado para limpiar la sonda 18 cuyo paso de aire ha quedado bloqueado por partículas extrañas. La limpieza se realiza mediante la utilización de un aparato colocado de manera temporal adyacente al motor de la aeronave. El aparato comprende una bomba de líquido a alta presión y un distribuidor para distribuir un líquido de lavado a cada sonda 18.

Forzando un fluido de limpieza a través del paso de aire de la sonda 18, las partículas extrañas se liberan y se extraen. El mecanismo de limpieza se realiza mediante el movimiento mecánico y o la acción química del líquido de limpieza. El líquido de limpieza puede estar compuesto de agua o agua calentada, con o sin sustancias químicas. De manera alternativa el líquido de limpieza puede estar compuesto sólo por productos químicos.

Forzando un líquido de limpieza mediante alta presión a través del paso de aire de la sonda 18, se alcanza una alta velocidad ya que la alta presión del líquido se expande a la presión ambiente. La alta velocidad del líquido da como resultado fuerzas cortantes altas sobre la superficie del paso de aire de la sonda 18. Las fuerzas cortantes altas mejoran la extracción de partículas extrañas.

La invención que se da a conocer en el presente documento describe un aparato que comprende un distribuidor para la distribución individual de líquido de lavado a las sondas 18. El líquido se distribuye a las sondas a través de mangueras flexibles en las que cada flujo se controla mediante una válvula. Asimismo el aparato está equipado con un caudalímetro. Abriendo una válvula se lava una sonda correspondiente. El resultado del lavado se monitoriza mediante la lectura del valor del caudal del caudalímetro. Un caudal alto indica que el paso de aire de la sonda está libre de partículas extrañas. Un caudal bajo indica que la sonda está parcialmente bloqueada. La ausencia de caudal indicaría que la sonda está totalmente bloqueada. Después de lavar una sonda tiene lugar el lavado de la siguiente sonda. Éste es un procedimiento rápido y que reduce costes comparado con los procedimientos de la técnica anterior. El fin de esta invención es reducir el tiempo y los costes para limpiar la sonda de EPR.

Por medio de la utilización del distribuidor y el caudalímetro, el operador puede, con una simple operación manual de las válvulas en el distribuidor, limpiar todas las sondas y verificar simultáneamente que el paso está despejado mediante la lectura del flujo de líquido del caudalímetro. La sonda que registra el caudal más alto constituiría entonces la base para la sonda que más se ha limpiado. El caudal registrado por las otras sondas se compara entonces con el de la sonda que más se ha limpiado. Cualquier desviación significativa indicaría que la sonda aún está bloqueada. El fin de esta invención es proporcionar un método para limpiar sondas de EPR y confirmar el resultado de la limpieza.

La figura 2 muestra la disposición típica de la sonda 18 y su conexión a la instrumentación de EPR. La figura 2 muestra una vista en perspectiva de cuatro sondas 18. Las sondas 18 están situadas en la trayectoria de gas simétricamente alrededor del centro 2 de eje de motor y aguas abajo de la turbina. La sonda 18 tiene un canal de aire conectado a un tubo 22. El tubo 22 está además conectado a un colector 23 múltiple. El tubo 24 conecta el conector 23 múltiple a un dispositivo 21 de detección de presión y a un transmisor 26 de relación de presiones. La señal 27 está además conectada a un instrumento 25 de EPR. Una señal (no mostrada) similar a la señal 24 que deriva del segundo punto 16 de medición de presión en la punta del cono 15 de entrada está conectada a un dispositivo de detección de presión (no mostrado) y además a un transmisor 26 de relación de presiones en el que las dos señales calculan la señal del instrumento de EPR.

La figura 3 muestra un aparato para limpiar la sonda 18. El aparato permite limpiar las sondas 18 sin desmontar las sondas del motor. El aparato permite limpiar las sondas 18 mediante una simple operación manual por parte de un operador. Un distribuidor 3 comprende un cuerpo 30 de distribuidor con medios de suministro que incluyen válvulas 31 para controlar el flujo de líquido desde el cuerpo 30 de distribuidor hasta el tubo 32. El tubo 32 comprende una manguera flexible de alta presión de una longitud definida. Al final del tubo 32 un conector 33 permite la conexión del tubo al tubo 22 mostrado en la figura 2.

El aparato descrito en la figura 3 puede instalarse en un carro (no mostrado) para facilitar su movilidad.

Durante el funcionamiento, se bombea un líquido a un cuerpo 30 de distribuidor. Una fuente de líquido (no mostrada) está conectada a una bomba 36 a través del tubo 35. La bomba aumenta la presión del líquido hasta una presión suficiente para limpiar el paso de aire de la sonda 18. Aguas abajo de la bomba 36 una válvula 37 de regulación de presión controla la presión de la bomba. Aguas abajo de la válvula 37 de regulación de presión se encuentra el caudalímetro 38. El caudalímetro permite la lectura de caudal de líquido. Un tubo conecta el caudalímetro con el cuerpo 30 de distribuidor. Según una realización alternativa, en cada uno de los medios de suministro hay dispuesto un caudalímetro, entre la válvula 31 y el cuerpo 30 de distribuidor. Según otra realización, el caudalímetro 38 puede sustituirse por un medidor de presión, ya que el caudal es esencialmente inversamente proporcional a la presión.

El aire comprimido desde una fuente de aire comprimido (no mostrada) se alimenta a través de un tubo 301 a la válvula 39. La válvula 39 está conectada además al cuerpo 30 de distribuidor por medio de un tubo. La finalidad del aire comprimido es permitir la purga de los tubos y sondas tras la finalización de la operación de limpieza. Esto sirve para garantizar que no queda líquido en el paso de aire de la sonda 18 ya que cualquier líquido transferido al dispositivo 21 de detección de presión podría ser perjudicial para el sensor. La válvula 39 está cerrada durante la operación de limpieza.

La operación de limpieza se entiende mejor con referencia a la figura 2 y la figura 3. En el motor, el tubo 22 está desconectado del colector 23 múltiple para cada una de las sondas 18. Ahora el acoplamiento 33 de una de las mangueras 32 está conectado al tubo 22 de una de las sondas 18. Entonces el acoplamiento 33 de la siguiente manguera 32 está conectado a un tubo 22 de la siguiente sonda 18, y así sucesivamente hasta que todas sondas 18 estén conectadas al distribuidor. Al poner en marcha la bomba 36 el líquido de alta presión se alimenta al cuerpo 30 de distribuidor. La presión del líquido se ajusta mediante la válvula 37 de regulación de presión normalmente a 40 bares. El procedimiento de limpieza comienza al abrir una de las válvulas 31 por lo que el líquido a alta presión se alimenta a través de la manguera 32 por medio del acoplamiento 33 a través del tubo 22 y además a través del paso de aire de la sonda 18. Cuando se registra un caudal de líquido satisfactorio en el caudalímetro 38, se considera que la sonda se ha limpiado. Entonces la válvula 31 se cierra. Este procedimiento se repite para cada válvula conectada a cada sonda 18.

Los caudales registrados desde las sondas se comparan entre sí. Si algunas sondas muestran un caudal significativamente más bajo que otras sondas, el procedimiento de limpieza se repetirá en un intento de mejorar la limpieza.

La presión de funcionamiento de la bomba 36 es superior a 10 bares, preferiblemente superior a 40 bares y preferiblemente de 70 bares.

La temperatura del líquido de lavado es como se proporciona por la fuente de líquido o preferiblemente calentada a 40 grados Celsius preferiblemente calentada a 60 grados Celsius.

Cada manguera 32 tiene la misma longitud. Cada manguera 32 comprende los componentes mecánicos y montaje idénticos para proporcionar restricciones de flujo interno y caídas de presión idénticas. Esto permite comparar los flujos registrados por igual.

Tras finalizar la operación de limpieza, se detiene la bomba 36. Entonces se abren todas las válvulas 31. Los tubos se purgan con aire seco abriendo la válvula 39, por lo que se elimina cualquier líquido en los tubos y en el paso de aire de las sondas 18.

Por último, el motor se devuelve para la operación de vuelo desconectando el acoplamiento 33 del tubo 22 y conectando el tubo 22 al colector 23 múltiple.

Aunque en el presente documento se han mostrado y descrito realizaciones específicas con fines de ilustración y ejemplificación, cualquier experto en la técnica entenderá que las realizaciones específicas mostradas y descritas pueden sustituirse por una amplia variedad de implementaciones alternativas y/o equivalentes sin alejarse del alcance de la presente invención. Cualquier experto en la técnica apreciará de inmediato que la presente invención podría implementarse en una amplia variedad de realizaciones. Esta solicitud está destinada a cubrir cualquier adaptación o variación de las realizaciones preferidas analizadas en el presente documento. Por consiguiente, el contenido de la presente invención viene definido por los términos de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (22)

1. Aparato de limpieza para limpiar sondas (18) de medición de un motor (1) de turbina de gas, caracterizado por medios (30) de distribución que comprenden una pluralidad de medios (31, 32, 33) de suministro, comprendiendo cada uno medios (33) de conexión dispuestos para conectarse a una sonda (18), y estando dispuesto cada uno de los medios (31, 32, 33) de suministro para, cuando se conecta a una sonda (18), distribuir líquido de limpieza a presión a dicha sonda (18) de medición, en el que puede obtenerse una limpieza sustancialmente simultánea de sondas conectadas a dichos medios (30) de distribución a través de dichos medios (31, 32, 33) de suministro.

2. Aparato de limpieza según la reivindicación 1, que comprende además medios (36) de bombeo dispuestos para aplicar una presión a dicho líquido de limpieza y para suministrar dicho líquido de limpieza a presión a dichos medios (30) de distribución.

3. Aparato de limpieza según la reivindicación 1 o 2, que comprende además medios (38) de medición de flujo conectados a dichos medios (30) de distribución y dispuestos para medir el caudal de líquido del líquido de limpieza distribuido a dichas sondas (18).

4. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios (37) de regulación de presión conectados a dichos medios (36) de bombeo y dispuestos para regular dicha presión de dicho líquido de limpieza a un valor predeterminado.

5. Aparato de limpieza según la reivindicación 4, en el que dichos medios (37) de regulación de presión comprenden medios de medición de presión dispuestos para medir la presión de dicho líquido de limpieza distribuido a dichas sondas.

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6. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de dichos medios (31, 32, 33) de suministro comprende:

medios (31) de válvula conectados a dichos medios (33) de conexión y a dichos medios (30) de distribución y estando dispuestos para controlar el flujo de líquido a presión a dicha sonda (18) conectada.

7. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los medios (31, 32, 33) de suministro está dispuesto para proporcionar restricciones de flujo interno y caídas de presión sustancialmente idénticas.

8. Aparato de limpieza según las reivindicaciones 3 a 7, en el que dichos medios (38) de medición de flujo son un caudalímetro dispuesto para medir el líquido de limpieza suministrado a dichos medios (30) de distribución.

9. Aparato de limpieza según las reivindicaciones 3 a 7, en el que dichos medios (38) de medición de flujo comprenden un caudalímetro dispuesto en cada uno de los medios (31, 32, 33) de suministro.

10. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que dichos medios (37) de regulación de presión están dispuestos para ajustar la presión del líquido de limpieza a aproximadamente 40 bares.

11. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que la presión de funcionamiento de los medios (36) de bombeo es superior a 10 bares, preferiblemente superior a 40, y más preferiblemente superior a 70 bares.

12. Aparato de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura de dicho líquido de limpieza es de aproximadamente 40 grados Celsius, y preferiblemente de aproximadamente 60 grados Celsius.

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13. Método para limpiar sondas (18) de medición de un motor (1) de turbina de gas, caracterizado por la etapa de:

distribuir líquido de limpieza a presión a dichas sondas (18) por medio de una pluralidad de medios (31, 32, 33) de suministro, comprendiendo cada uno medios (33) de conexión dispuestos para conectarse a una sonda (18), y estando cada uno dispuesto para, cuando se conecta a una sonda (18), distribuir líquido de limpieza a presión a dicha sonda (18) de medición, en el que puede obtenerse una limpieza sustancialmente simultánea de sondas (18) conectadas a dichos medios (30) de distribución.

14. Método según la reivindicación 13, que comprende además la etapa de aplicar una presión a dicho líquido de limpieza que está suministrándose a dichas sondas (18) a través de dichos medios (30) de distribución mediante unos medios (36) de bombeo.

15. Método según la reivindicación 13 o 14, que comprende además la etapa de:

medir el caudal de líquido del líquido distribuido a cada una de dichas sondas (18).

16. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que comprende además la etapa de regular dicha presión de dicho líquido de limpieza a un valor predeterminado.

17. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende además la etapa de medir la presión de dicho líquido de limpieza distribuido a cada una de dichas sondas (18).

18. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, que comprende además la etapa de controlar el flujo de líquido a presión distribuido a dichas sondas (18) conectadas.

19. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, que comprende además la etapa de proporcionar una restricción de flujo interno y caída de presión sustancialmente idénticas en cada uno de dichos medios (31, 32, 33) de suministro.

20. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en el que la etapa de aplicar una presión a dicho líquido de limpieza comprende la etapa de ajustar la presión del líquido de limpieza a aproximadamente 40 bares.

21. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en el que la presión de funcionamiento de los medios (36) de bombeo es superior a 10 bares, preferiblemente superior a 40, y más preferiblemente superior a 70 bares.

22. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 13 a 21, en el que la temperatura de dicho líquido de limpieza es de aproximadamente 40 grados Celsius, y preferiblemente de aproximadamente 60 grados Celsius.