(57)【要約】  実際の運転状況、及び内燃エンジンを駆動するために使用される燃料組成に応じて、排気ガス・タービンにおいて、ガイド・デバイス及びタービン・ケーシング部品の可動ブレードのコンタミネイションが、遅かれ速かれ生ずることになる。本発明によれば、少量のクリーニング流体が、連続的にまたは周期的に、排気ガス・タービンの排気ガスの流れの中に供給され、クリーニングされるコンポーネントへ送られる。上記少量のクリーニング流体は、内燃エンジンの運転状態を変更することなく供給されることが可能であり、それによって、内燃エンジンの全運転範囲に渡って、排気ガス・タービンが、クリーニングされまたはクリーンに保たれることが可能になる。それ故に、要求される排気ガス・タービンのクリーニングのために、内燃エンジンの出力の変動が生じることがない。更に、クリティカルなタービン・ケーシング部品における熱応力亀裂の発生が、大幅に避けられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンの排気ガスが供給される排気ガス・タービンをクリーニングするためのクリーニング方法であって、流れの経路の中の排気ガスがタービン・ホイールのロータ・ブレードへガイドされ、クリーニング流体が流れの経路の中に噴射されるクリーニング方法において、
排気ガス・タービンの運転中に、内燃エンジンの運転ポイントに対して独立に、クリーニング流体が流れの経路の中に噴射されること、を特徴とするクリーニング方法。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載のクリーニング方法：
前記クリーニング流体は、連続的に流れの経路の中に噴射される。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項１に記載のクリーニング方法：
前記クリーニング流体は、定期的に、数秒のインターバルで且つそれぞれ数秒の間、流れの経路の中に噴射される。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニング方法：
噴射されるクリーニング流体の量は、変更されることが可能であり、内燃エンジンによりそのとき送られている出力に応じてそれぞれ選択される。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のクリーニング方法：
前記クリーニング流体は、流れの経路の中に噴射される前に、加熱される。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載のクリーニング方法：
噴射されるクリーニング流体の量は、排気ガス１ｍ３／秒当り、０．１〜１．０リットルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの排気ガスが供給されるターボ・マシンの分野に関わるものである。本発明は、排気ガス・タービンをクリーニングするためのクリーニング方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス・タービンは、内燃エンジンに供給するための排気ガス・ターボチャージャや、内燃エンジンの排気ガスに含まれているエネルギーを機械的または電気的エネルギーに変換するためのパワー・タービンにおいて、使用されている。
【０００３】
具体的な運転状況、及び内燃エンジンを駆動するために使用される燃料組成に応じて、排気ガス・タービンにおいて、コンタミネイションが、インペラー上のタービン・ブレード、ノズル・リングのステーター・ブレード、及びタービン・ケーシングの様々なコンポーネントで、遅かれ速かれ生ずることになる。そのようなコンタミナントの堆積は、とりわけノズル・リングの領域において、タービン効率の低下をもたらすことになり、結果として、後続のマシン（例えば、排気ガス・タービンにより駆動されるコンプレッサ）及び供給される内燃エンジン自体の出力の減少をもたらすことになる。その結果として、燃焼室の中で排気ガスの温度の増大が生ずる。その結果として、内燃エンジン及びターボチャージャの双方に熱的に過剰なストレスが加えられることがあり得る。特に内燃エンジンの場合、排気バルブの損傷あるいは更にその破損が生ずることがあり得る。
【０００４】
もし、コンタミナント・レイヤが、ノズル・リングの上、及び４サイクル内燃エンジンに接続されたターボチャージャのタービン・ブレードの上に堆積された場合には、ターボチャージャの速度の増大、そしてその結果として供給圧力の増大及びシリンダ圧力の増大もまた、考慮に入れなければならない。結果として、内燃エンジンのコンポーネント及びターボチャージャのコンポーネントの双方もまた、増大した熱応力に加えて、機械的により高いストレスが加えられ、それにより、結局、影響を受けるポーネントの破損をもたらすこともあり得る。
【０００５】
タービン・ホイールのロータ・ブレードの周辺でコンタミナント・レイヤの不規則な分布があると、ロータのアンバランスの増大が生じ、その結果として、ベアリング装置もまた、損傷されることがあり得る。
【０００６】
もし、タービン・ケーシングの上で、タービン・ブレードの径方向外側の領域内を伸びる流れの経路の外側の輪郭の上に、コンタミナントの堆積が生じた場合には、タービン・ブレードとタービン・ケーシングの間の径方向のクリアランスの減少のために、運転中に、接触が生じ、それにより、タービン・ブレードに損傷を与え、そして甚だしい場合には、タービン・ブレードを使用不能にすることもあり得る。
【０００７】
それ故に、ノズル・リング、タービン・ブレード、及びタービン・ケーシングの影響を受けた領域では、それらに付着したコンタミナントが定期的に取り除かれなければならない。
【０００８】
排気ガス・ターボチャージャの軸流タービンのロータ・ブレード及びノズル・リングをクリーニングするための方法及びデバイスは、DE 35 15 825 A1 により、既に知られている。このクリーニング・デバイスは、軸流タービンのガス取入れケーシングに配置され流れの経路に到達する複数のウォーター・ノズル、及び水配管を有している。軸流タービンのコンタミネイションが規定された程度になったときに、クリーニングの要求が、測定及び評価ユニットを介して検知される。それにより、水が、ステーター・ブレードの上流に配置されたノズルを介して、流れの経路の中に噴射される。このプロセスにおいて生じた水滴は、排気ガスの流れにより、軸流タービンのステーター・ブレードまたはロータ・ブレードに移送され、それらに付着したコンタミナントを洗浄除去する。可能な限り徹底的なクリーニングを実現するために、比較的短いクリーニング・インターバルの間に、大量のクリーニング流体（排気ガス１ｍ３／秒当り、約３リットル／分のクリーニング流体）が、このプロセスにおいて流れの中に供給される。
【０００９】
このクリーニング方法では、大量の水のために、初期段階及び全体のクリーニング・プロセスの間において、エンジンの負荷が減少されることになる。これは、クリーニング・プロセスの間の、容認できない程に大きい排気ガスの温度の上昇を避けるために必要である。クリーニング・プロセスの間の過大な排気ガスの温度の上昇は、排気ガス・タービン及び内燃エンジンに、過剰な熱的ストレスをもたらすことになる。
【００１０】
また、先行技術から知られているところによれば、スタートのフェーズにおいて（上記を参照方）、冷温のクリーニング流体を、大流量でノズル・リングの高温のステーター・ブレード及びタービン・ホイールのロータ・ブレード噴射することにより、付加的な熱衝撃クリーニング効果が実現されることも可能である。
【００１１】
この熱衝撃クリーニングの間に、ノズル・リングのステーター・ブレード及びタービン・ホイールのロータ・ブレードのみではなく、タービン・ケーシングのコンポーネントにもまた、熱的に非常に大きなストレスが加えられる。対応するコンポーネントにおいて、容認できない程に高い熱応力の発生（または更には亀裂）を避けることは、構造的に、多大の費用が掛り、クリーニングの綿密なコントロールが必要とされ、そして結果として、高いコスト生じさせる。
【特許文献１】独国特許出願公開第ＤＥ−３５１５８２５−Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、排気ガス・タービンをクリーニングするためのクリーニング方法を創造することにあり、この方法によれば、排気ガス・タービンが、自動的に且つ内燃エンジンの全運転範囲に渡って、永続的な効果を有して、クリーンに保たれることが可能であり、またはクリーニングされることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、少量のクリーニング流体が排気ガスの流れの中へ、連続的に供給され、または定期的に供給され、そして、クリーニングされる対象となる排気ガス・タービンのコンポーネント(ステーター・エレメント、タービン・ブレード、及び関連するタービン・ケーシング コンポーネント）へガイドされる。
【００１４】
少量のクリーニング流体は、排気ガス・タービンの出力の僅かな減少または排気ガスの温度の僅かな上昇のみしかもたらさず、内燃エンジンの運転状態を変更することなく供給されることが可能であり、それによって、内燃エンジンの全運転範囲に渡って排気ガス・タービンのクリーニング（またはクリーンに保つこと）が行われることが可能になる。必要になった排気ガス・タービンのクリーニングに起因する内燃エンジンの出力の変動は、それ故に、存在しない。
【００１５】
連続的に加湿された排気ガスの流れのために、ステーター・ブレード及びロータ・ブレードにおける、及びクリティカルなタービン・ケーシング コンポーネントにおける、熱応力及びその結果として生ずる熱応力亀裂が大幅に防止される。更に、加湿された排気ガスの流れは、クリーニングされる対象の、排気ガス・タービンのコンポーネント上での堆積を減少させることにもなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明によれば、少量のクリーニング流体が、ステーター装置及びタービン・ホイールのロータ・ブレードの上流で、排気ガス・タービンの流れの経路に供給される。結果として、排気ガスの湿分が増大され、この湿分によって、排気ガス・タービンの中を通る更なる流れの経路に沿うクリーニング動作（またはクリーンに保つ動作）が実現される。クリーニング流体（原則として、水またはクリーニングを促進する物質が混合された水である）が、コントロールされ、そして少量で流れの経路の中に噴射される。
【００１７】
これは、本発明によれば、排気ガス・タービンの運転期間の全体に渡って、連続的にあるいは定期的に、行われる。それ故に、運転期間とクリーニング期間の間で区別がされることは、最早無く、排気ガス・タービンに排気ガスを供給する内燃エンジンの出力が、排気ガス・タービンのクリーニングの間に特に減少される必要も、最早無い。定期的な噴射の場合、クリーニング流体は、数秒のインターバルで且つそれぞれ数秒の間、流れの経路の中に噴射される。
【００１８】
噴射されるクリーニング流体の量は、例えば内燃エンジンの出力や排気ガスの流れに応じて、変更されることが可能であり、それによって、部分的な負荷運転においては、低い出力で、全負荷運転の間と比べて少量のクリーニング流体が噴射されることになる。クリーニング流体の量は、好ましくは、エンジンの出力に比例して変更される。定期的な噴射の場合、噴射されるクリーニング流体の量が、一定のノズル・ジェットを用いて、噴射の期間または噴射の間のインターバルを変えることによりコントロールされることも可能である。
【００１９】
本発明に基づく方法によれば、毎分当たり、約０．１リットルから最大１．０リットルまでのクリーニング流体が、排気ガス１ｍ３／秒当り、流れの経路の中に噴射される。
【００２０】
好ましくない熱応力または熱応力亀裂が、避けられることが可能であり、それは、連続する噴射のみならず、少量のクリーニング流体及びそれに伴う高温の排気ガスとの混合の改善によってももたらされる。
【００２１】
付加的な熱的な負荷の軽減が、流れの経路の中に噴射する前にクリーニング流体が加熱されることにより、結果として実現される。クリーニング流体を加熱するために、内燃エンジンの排気ガスからの余熱が、好ましくは、使用される。
【００２２】
内燃エンジンに供給するためのターボチャージャの排気ガス・タービンとしての運転において、本発明に基づくクリーニング方法によれば、排気ガス・タービンのコンポーネントが、永続的な効果を伴って、熱的に負荷が軽減されることが可能であり、ターボチャージャの出力損失、及びそれからもたらされる内燃エンジンの運転値へのネガティブな影響が、減少されまたは完全に防止されることが可能である。
【００２３】
更に、内燃エンジンの周期的な出力の減少は、大量のクリーニング流体の噴射により生ずる可能性があり、且つ通常運転を妨げるものであるが、そのような出力の減少が生じることはない。
【国際調査報告】
2009510308.tif 000002
2009510308.tif 000003
2009510308.tif 000004
2009510308.tif 000005