2. ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ
REPUBLIKA
Vydáno 15. 1961 46 g, /06 yuano 15. srpna
Vyloženo 15. března 1961
PATENTNÍ spis č.
100744
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Sb.
MANFRED GERLACH, DRÁŽĎANY (NDR)
Zařízení sestávající z několika suuose za sebou upravených trubek, zejména
spalovací komora pro plynové turbiny
Přihlášeno 25. dubna 1958 (PV 2252-58)
Platnost patentu od 25. dubna 1958 Právo přednosti od 20. února
1958. (Německá demokratická republika
Vynález se vztahuje na zařízení, která sestávají z několika souose za sebou
uspořádaných trubek a ve kterých je spalováno nebo kterými je vedeno stlačené a
velkou rychlostí proudící médium, přičemž přední část každé trubky, uvažováno ve
směru proudění média, má vnitřní průměr větší než vnější průměr zadní části trubky
předcházející a přesahuje přes tuto zadní část předcházející trubky, nad níž je radiálně
držena rozpěrkami, takže mezi oběma na sebe nasunutými trubkami vzniká prstencová
spára.
Zařízení uvedeného druhu je při spalování nebo vedení horkého plynného média často
namáháno až na dovolenou mez tepelného namáhání materiálu nebo i nad ni. Aby se zabránilo
jeho poškození, je . zařízení chlazeno, přičemž plynné médium s nižší teplotou , obtéká zařízení
ve směru osy a vstupuje dovnitř prstencovitou spárou mezi trubkami následujícími za sebou,
takže vrstva vzduchu s nižší teplotou
: proudí uvnitř podél stěny trubky, ponenáhlu se mísí s horkým médiem
3. a po případě se účastní spalování.
Těchto zařízení lze použít na příklad u topných zařízení pro kapalná nebo plynná paliva,
kde se pro spalování nebo chlazení přivádí určité množství plynného média, s výhodou
vzduchu, nebo u spalovacích
20 komor plynových turbin, u kterých se na jednom konci přivádí a za
10
4.
5. 2 100744
paluje palivo a spalovací vzduch a u kterých horké spaliny jsou vedeny na druhém konci
do turbiny pro získání užitečného výkonu.
: Vynálezů má být použito výhodně u spalovacích kómor plynových türbin,
používaných v hnacích ústrojích letadelpro- pohonvrtulí nebo k přípravě hnacího
prostředí pro tryskový pohon.
Vysoké teploty, vyskytující se v takových spalovacích komorách, způsobují snadno
zborcení a přílišná protažení popsaıých trubek vzdor přívodu přídavného spalovacího vzduchu,
který vstupuje do spalovací komory kruhovými spárami a který současně zevnitř tyto trubky
chladí.
Je bezpodmínečně zapotřebí snížit teplotu spalin před vstupem do turbiny tak dalece, aby
nemohla nijak poškodit turbinové lopatky. Je známo upravovat proto v jednotlivých trubkách
spalovací komory výřezy, jimiž vzduch, obtékající spalovací komoru, vstupuje dovnitř trubky a
mísí se spolu se spalinami. Současně nastává také ochlazování trubkových částí komory
zevnitř. Má-li však býti dosaženo dostatečného ochlazení, musí být přivedeno větší množství
vzduchu, než je ho zapotřebí k nezbytnému poklesu teploty spalin.
Nevýhoda tohoto opatření spočívá v tom, že míšení chladicího vzduchu s horkými
spalinami způsobuje podstatné snížení energie špalin a tím ztrátu na účinnosti.
Ke snížení přebytku vzduchu, který má nepříznivý vliv na účinnost, tj. ke snížení počtu
výřezů, potřebných ke snížení teploty, je již známo upravovat v přední, ve svém vnitřním
průměru větší části každé trubky štěrbiny, které probíhají ve směru proudění spalin, po případě
chladicího vzduchu a rovnoběžně s podélnou osou spalovací komory. Tyto štěrbiny mají
vyrovnávat tepelná napětí v trubkách a jejich protažení, způsobovaná horkými spalinami.
Použití štěrbin nemůže však jednoznačně zabránit zborcení trubek a nezpůsobuje také žádné
přídavné
ochlazování, jak je vynálezem zamýšleno, neboť jen velmi malá část
vzduchu může v závislosti na štěrbiny vstupovati přídatně do spalovací komory; tato
část vzduchu chladí však jen proužkové části trubky, čímž částečně jen zvětšuje
tepelná pnutí. Úkolem vynálezu je proto přídavné ochlazování jednotlivých trubek
spalovací komory takovým způsobem, aby bylo zabráněno jejich zborcení nebo
nadměrnému protažení a aby bylo dalekosáhle zabráněno ztrátám na účinnosti.
Ukázalo se, že zvláště ve středním úseku trubek nastávají vyboulení a u konců štěrbin
vznikají trhliny.
Podle vynálezu se toho dosahuje tím, že přední, ve svém vnitřním průměru větší
část každé trubky má na svém obvodu , výřezy či vybrání, počínající na čelní straně
trubky a mající okraje ležící šikmo ke směru proudění média.
Při této úpravě podle vynálezu proudí vzduch po vstupu do trubky těmito výřezy
6. podél stěny trubky v podobě tenké vrstvy vzduchu s nižší teplotou, než má vzduch,
vstupující prstencovitou spárou mezi oběma trubkami a ohřívaný v této spáře ze dvou
stran, a to přesahující přední částí jedné trubky s větším vnitřním průměrem a
přesahovanou zadní částí trubky předcházející.
Jsou-li výřezy provedeny v podobě táhlých trojúhelníků, takže okrai trubky je
vrouben lichoběžníkovými jazyky, může se vzduch, proudící výřezy dovnitř trubky, jen
velmi málo ohřívat na přesahující a ve svém vnitřním průměru větší části jedné trubky.
Vzduch se ohřívá hlavně jen na přesahované zadní části trubky předcházející.
Jsou-li výřezy v okraji trubky provedeny jako štěrbiny. probíhající šikmo vzhledem k.
podélné ose trubky, a kryjeli se průmětná přímka začátku jedné štěrbiny s průmětnou přímkou
konce sousední druhé
7.
8. 100
110
120
3 100744
štěrbiny, pak se může vzduch, proudící štěrbinami dovnitř trubky, ohřívat pouze
na přesahující přední a ve svém vnitřním průměru větší části trubky následující,
která je chladnější než přesahovaná
část trubky předchozí, přičemž se zároveň dosahuje přídavného chla
zení po celém obvodu příslušné trubky. -
Dva příklady provedení zařízení podle vynálezu v podobě spalovací komory jsou
znázorněny na připojeném výkresu, kde obr. 1 ukazuje výřezy v přední, ve svém
vnitřním průměru větší části jedné trubky, na níž tyto výřezy vytvářejí okraj, vroubený
lichoběžníkovými jazyky, kdežto obr. 2 je řez, vedený podél čáry Az obr. 1, obr. 3
ukazuje výřezy v přední, ve svém vnitřním průměru větší části jedné trubky, vytvořené v
podobě šikmých štěrbin, a obr. 4 je řez, vedený podél čáry CD z obr. 3.
Spalovací komora sestává v podstatě z několika souose za sebou uspořádaných trubek 1, z
nichž dvě jsou zobrazeny na výkresu. Přední
část 5 následující trubky 1 má vnitřní průměr větší než jí přesahovaný.
zadní konec trubky předcházející a přesahuje zadní konec předcházející trubky za
prstencovou štěrbinu. 2. Obě trubky jsou navzájem drženy soustředně rozpěrkami .
Vzduch s nižší teplotou než spaliny ve spalovací komoře obtéká spalovací komoru ve
směru osy a vstupuje prstencovitou mezerou 2 do spalovací komory (šipka ), přičemž
vrstva vzduchu 4 s nižší teplotou proudí podél vnitřní strany trubky 1, kde se rychle
zahřívá, po případě mísí se spalinami. Na přečnívajícím konci 5 trubky 1, který má větší
vnitřní průměr, jsou provedeny výřezy , vytvářející na okraji trubky lichoběžníkové
jazyky . Vzduch, proudící výřezy 6 do spalovací komory (šipka , se nemůže na širším
konci 5 trubky mnoho zahřát a zůstává proto chladnější než vzduch, označený šipkou ,
takže tenká vrstva
8 vzduchu s nižší teplotou přídavně ochlazuje stěnu trubky 1 zevnitř.
Druhý příklad provedení (obr. 3 a 4) ukazuje na přečnívajícím širším konci 5 trubky
1 štěrbiny 9 s rovnoběžnými hranami, které probíhají šikmo k podélné ose trubky 1,
přičemž průmětná přímka .
vedená ve směru podélné osy zařízení ze začátku jedné štěrbiny 9 se
kryje s průmětnou přímkou vedenou ve stejníém směru z konce sousední štěrbiny , tj. ze středu
ohraničujícího otvoru 10. Část vzduchu s nižší teplotou, který obtéká spalovací komoru ve
směru její osy, vstupuje prstencovou mezerou 2 do spalovací komory (šipka ). Druhý díl tohoto
9. vzduchu proudí štěrbinami 9 (šipka ) do vnitřku spalovací komory a je tak přiváděn blíže k
ohroženým úsekům trubky 1. Kromě
toho se takto dosáhne přídavného chlazení po celém obvodu trubky 1. Účelem štěrbin
je tedy vpouštění vzduchu, který obtéká spalovací ko
moru ve směru její osy, do spalovací komory bez podstatného jeho ohřátí,
a to tak, že tenká vrstva vzduchu s teplotou chladí přídavně trubky zevnitř. Kromě toho
zvláštním provedením štěrbin se dosáhne pružnějšího spojení trubek spalovací komory.
Tepelné namáhání, které snad ještě vznikne, a případné větší rozdílné protažení jednotlivých
trubek se tak mohou bez závady vyrovnávat.
Předmět patentu
1. Zařízení sestávající z několika souose za sebou upravených trubek, zejména spalovací
komora pro plynové turbiny, v němž je spalováno nebo vedeno tlakové, velkou rychlostí
proudící prostředí, přičemž přední část každé trubky, tj. část, jíž médium do trubky při proudění
vstupuje, má vnitřní průměr větší, než je průměr zadní části
10.
11. předcházející trubky, a přesahuje přes tuto zadní část právě předcházející trubky a je
rozpěrkami držena radiálně nad touto zadní částí předcházející trubky tak, že méně
teplé prostředí, proudící kolem zařízení v podélném směru, může vnikati dovnitř
zařízení štěrbinami a prstencovou spárou, udržovanou rozpěrkami, vyznačené tím, že
přední, ve svém vnitřním průměru větší část 5] každé trubky (1) má na
svém obvodu výřezy (6, ), počínající na čelní straně trubky (1) a
mající okraje, probíhající šikmo ke směru proudění média.
2. Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím, že výřezy jsou tvořeny . . štěrbinami (9),
probíhajícími šikmo ke směru proudění média. - . . 3. Zařízení podle bodů 1 a 2
vyznačené tím, že průmětná přímka (9), vedená z počátku jedné štěrbiny (9) ve směru
podélné osy zařízení, se kryje s průmětnou přímkou (9), vedenou ve stejném směru
z konce štěrbiny (9) sousední. .
4. Zařízení podle bodu 1 vyznačené tím, že výřezy (6) vytvářejí na okraji
trubky lichoběžníkové jazyky (7). . .
Severografia, n. p, závod 03
