Pierwszenstwo: K» sierpnia lsws (Niemcy; W turbinach gazowych na cisnienie sta¬ le, to znaczy w turbinach, w których spa¬ lanie odbywa sie z zachowaniem stalego cisnienia w komorze spalania, a sluzacych jako silniki napedowe do sprezarek, naped wykonywa sie zazwyczaj tak, ze turbina napedza pradnice, wytwarzajaca energie elektryczna, potrzebna do napedzania sprezarki powietrza, albo tez turbina ta napedza bezposrednio sprezarke powietrz¬ na. Oba te sposoby przenoszenia napedu posiadaja jednak te same wady, które wy¬ stepuja w stosowanych obecnie powszech¬ nie urzadzeniach do napedzania takich sprezarek za pomoca silników elektrycz¬ nych lub turbin parowych.W licznych urzadzeniach tego rodzaju objetosc uzytecznej masy powietrza po¬ dlega silnym wahaniom. Jako przyklad mozna tu przytoczyc silne wahania cisnie¬ nia, wystepujace przy zastosowaniu dmu¬ chaw, dostarczajacych powietrza do kon¬ wertorów i wielkich pieców. Stosowane dotychczas dmuchawy odsrodkowe, to znaczy dmuchawy promienowe, dopusz¬ czaja zmiany objetosci, siegajace co naj¬ wyzej 30—40%, po czym osiagana jednak juz zostaje granica pompowania (por. fig. 1). Aby uniknac pompowania w dmu¬ chawach przy wiekszych zmianach obje¬ tosci, nalezy wypuszczac czesc powietrza, albo tez zmniejszac jego mase za pomo¬ ca narzadów ssaco-dlawiacych. Oba te sposoby regulacji powoduja jednak znacz¬ ne straty. Proponowano wprawdzie juz nie¬ jednokrotnie rozprezac wypuszczone po-wietrze w odpowiedniej turbinie, jednakze ilosc odzyskanej energii jest przy tym nie¬ wielka, poniewaz temperatura powietrza przy wejsciu do takiej turbiny jest niska, tak iz mozliwa róznica temperatur rozpre¬ zania adiabatycznego w turbinie jest nie¬ wielka.Jezeli zamiast dmuchawy promieniowej stosuje sie dmuchawe osiowa, to ilosc energii, odzyskanej w turbinie powietrz¬ nej, jest nieco wieksza, poniewaz dmucha¬ wy osiowe wykazuja bez chlodzenia mniej wiecej taki sam wspólczynnik sprawnosci, jak dmuchawy promieniowe z chlodze¬ niem. Poniewaz temperatura powietrza, uchodzacego z dmuchawy, jest tu wyzsza, przeto w turbinie powietrznej mozna od¬ zyskac nieco wieksza czesc energii powie¬ trza. Jednakze zysk ten zostaje zniweczo¬ ny wskutek tego, ze krzywa zaleznosci cis¬ nienia od objetosci jest dla dmuchaw osio¬ wych znacznie bardziej stroma, tak iz gra¬ nica pompowania osiagnieta zostaje juz przy zmniejszeniu objetosci o 10—15%.Srednio biorac, nalezy przeto wypuszczac nadmiar powietrza znacznie wczesniej, niz przy zastosowaniu dmuchaw promienio¬ wych. Z tego wlasnie powodu dmuchawy osiowe nie mogly dotychczas znalezc za¬ stosowania do. omawianego celu.Wedlug wynalazku sprezarka powie¬ trza uzytkowego oraz sprezarka dla turbi¬ ny gazowej zostaja polaczone w jedna ca¬ losc. Silniki oraz maszyny robocze zosta¬ ja przeto polaczone ze soba w jedna ma¬ szyne. Dzieki temu osiaga sie korzysci na¬ stepujace. 1. Niebezpieczenstwo pompowa¬ nia zostaje zupelnie usuniete, wskutek czego unika sie zupelnie koniecznosci wy¬ puszczania powietrza wzglednie ssania dlawiacego. 2, Mozna przy tym stosowac bez niebezpieczenstwa pompowania rów¬ niez i dmuchawy osiowe o stromej krzy¬ wej zaleznosci cisnienia od objetosci. Kon¬ cowa temperatura powietrza sprezonego jest wyzsza, poniewaz dmuchawa pracuje bez chlodzenia, co w wielu zastosowaniach jest rzecza korzystna. 3. Cale urzadzenie reguluje sie samoczynnie w bardzo pro¬ sty sposób, nastawiajac sie zawsze w spo¬ sób najkorzystniejszy. Mozna zupelnie uniknac zawilego regulowania wypuszcza¬ nia powietrza, wzglednie regulowania ssa- co-dlawiacego. (Przy stosowaniu napedu za pomoca turbiny parowej potrzebne sa dwa uklady regulacyjne, z których jeden sluzy do regulacji wspomnianego wyzej za¬ pobiegania pompowaniu, drugi zas — do regulacji mocy). 4. Wspólczynnik spraw¬ nosci dmuchawy moze byc znacznie pod¬ wyzszony, poniewaz dmuchawa moze byc dostosowana do przetlaczania znacznie wiekszych ilosci powietrza i poniewaz wszystkie straty z powodu nieszczelnosci i przewietrzania oraz straty w lozyskach ulegaja wydatnemu zmniejszeniu. 5. Calosc urzadzenia jest znacznie mniej kosztowna i bardziej niezawodna w dzialaniu niz zna¬ ne dotychczas urzadzenia, poniewaz maszy¬ na napedowa i maszyna robocza moga byc polaczone w jedna maszyne przy zacho¬ waniu mozliwie jak najprostszej regulacji.Przy stosowaniu dopuszczalnych obec¬ nie temperatur przed turbina gazowa, wy¬ noszacych 500—550,fC i przy osiagalnych obecnie wspólczynnikach sprawnosci tur¬ biny gazowej i sprezarki w celu uzyska¬ nia uzytecznej ilosci powietrza, wynoszacej 100%, niezbedna jest uzyteczna moc tur¬ biny gazowej, wynoszaca 400%, oraz moc sprezarki powietrza do spalania, wynosza¬ ca 300%. Znaczy to, ze uzyteczna ilosc po¬ wietrza wynosi zaledwie 25% calej ilosci powietrza, tloczonej przez dmuchawe. Je¬ zeli przeto uzyteczna ilosc powietrza zmienia sie np. o 100%, to znaczy spada z wartosc pelnej do zera, to dla dmucha¬ wy oznacza to zmiane jedynie o 25%. Po¬ niewaz jednak zmniejszanie ilosci uzytecz¬ nego powietrza pociaga za soba zawsze podwyzszenie cisnienia, przeto wskutek wzrostu cisnienia powietrza ilosc gazów — 2 —odlotowych, pochlonieta przez turbine ga¬ zowa, wzrasta, wskutek czego calkowita zmiana uzytecznej objetosci powietrza od 100% do 0( < , odniesiona do calej objeto¬ sci sprezarki, pociaga za soba zmiane, wy¬ noszaca zaledwie 10%.Poniewaz zmianie objetosci uzytecznej powietrza, wynoszacej 100'< , odpowiada zmiana objetosci powietrza w sprezarce o 10%, przeto jako sprezarke mozna sto¬ sowac równiez i dmuchawe osiowa, pomi¬ mo iz krzywa zaleznosci cisnienia od obje¬ tosci jest dla takich sprezarek stosunko¬ wo stroma (por. fig. 2), a przeto mozliwosc ich stosowania wydaje sie mala.Przechodzenie powietrza uzytecznego do komory spalania turbiny gazowej przy wzrastaniu cisnienia powietrza w ukladzie, prowadzacym powietrze uzyteczne, pocia¬ ga tez za soba i ten skutek, ze moc tur¬ biny gazowej wzrasta, dzieki czemu tez wzrasta jej liczba obrotów, wskutek czego ilosc uzyteczna powietrza powieksza sie sama bez regulacji z zewnatrz.W przypadku dmuchaw do wielkich pieców ta wlasciwosc maszyny posiada miedzy innymi te wazna zalete, ze samo¬ czynny wzrost liczby obrotów powoduje bardzo szybkie przelamywanie tworzacych sie skorup z zuzli. Maszyna wedlug wyna¬ lazku pracuje przeto samoczynnie i stale w sposób korzystny pod wzgledem tech¬ nicznym. Moznaby przeto.myslec nawet o budowaniu takich maszyn bez rozrzadu.W rzeczywistosci jest to jednak niemozli¬ we, poniewaz w razie zmniejszenia sie ilo¬ sci uzytecznej powietrza do zera caly ze¬ spól móglby przybrac szybkosc nadmierna.Mianowicie powietrze uzyteczne, prze¬ chodzace przez komore spalania do turbi¬ ny gazowej, wykonywa w niej prace uzy¬ teczna, tak iz caly zespól otrzymuje bar¬ dzo znaczne przyspieszenie.Korzysc, wynikajaca ze stosowania dmuchaw osiowych jako sprezarek, polega tez jeszcze na tym, ze regulacja, wzglednie liczba obrotów dmuchaw osiowych, moze byc taka sama, jak dla turbiny gazowej, co umozliwia bezposrednie sprzeganie tych obu maszyn bez zastosowania przekladni i z jak najlepszym ich wykorzystaniem.W turbinach gazowych na cisnienie sta¬ le, zaopatrzonych w podgrzewacz powie¬ trza za pomoca gazów odlotowych, naj¬ wiekszy wspólczynnik sprawnosci, osiagal¬ ny przy danej wielkosci podgrzewacza, za¬ lezy od koncowego cisnienia dmuchawy.Dobrze jest przeto wykonac podgrzewacz powietrza uzytecznego tak, aby cale urza¬ dzenie pracowalo z najwyzszym mozliwym wspólczynnikiem sprawnosci.Fig. 1 przedstawia charakterystyke dmuchawy odsrodkowej; najwieksza zmia¬ na objetosci od stanu normalnego az do granicy pompowania wynosi 30—40%.Fig. 2 przedstawia krzywa zaleznosci cisnienia od objetosci dla dmuchawy osio¬ wej (p oznacza cisnienie, v — objetosc).W przypadku takiej dmuchawy dopusz¬ czalna zmiana wynosi zaledwie 15%. Z te¬ go wlasnie powodu dmuchawy takie nie nadawaly sie do uzytku tam, gdzie ilosc tloczonego powietrza podlega podczas pracy silnym zmianom.Fig. 3 przedstawia przyklad wykona¬ nia urzadzenia wedlug wynalazku. Cyfra 1 oznacza turbine gazowa, cyfra 2 — pola¬ czona z nia dmuchawe, najlepiej dmucha¬ we osiowa, cyfra 3 — silnik rozruchowy, zaopatrzony w sprzeglo, dajace sie wyla¬ czac podczas pracy, cyfra 4 — przeklad¬ nie, napedzajaca dmuchawe 6 dla gazu palnego. Cyfra 5 oznacza komore spala¬ nia, cyfra 7 — przyrzad, nadajacy impul¬ sy do regulowania potrzebnej ilosci uzy¬ tecznego powietrza, wzglednie ilosci gazu palnego, i w koncu cyfra 8 — regulator membranowy, rozrzadzajacy mieszaniem ilosci gazu palnego z powietrzem uzytecz¬ nym w zaleznosci od ilosci tego ostatnie¬ go i nastawiajacy odpowiednio droge bocz¬ nikujaca 9. Regulacja odbywa sie przeto w - 3 —len sposób, ze rurka Venturiego 7 mierzy ilosc powietrza uzytecznego. Impuls prze¬ nosi sie przy tym na membrane powietrz¬ na w regulatorze 8, gdzie przestawia dzwi¬ gnie, która rozrzadza iloscia gazu palne¬ go, oprowadzanego droga bocznikujaca 9 poty, póki impuls rurki Venturiego 7 dla gazu palnego nie wprowadzi regulatora 8 ponownie w polozenie normalne. Litera A oznacza droge powietrza, które przecho¬ dzi do komory spalania, litera B zas — droge powietrza, przechodzacego do sie¬ ci przewodów jako powietrze uzyteczne.Fig. 4 przedstawia to samo urzadze¬ nie, ale zaopatrzone w podgrzewacz po¬ wietrza za pomoca gazów odlotowych. W urzadzeniu tym wyzyskuje sie gazy odlo¬ towe z turbiny do podgrzewania powietrza spalania.Fig. 5 przedstawia urzadzenie, w któ¬ rym sprezarka gazu palnego 6 jest nape¬ dzana przez osobna turbine gazowa 1L Zaleta w porównaniu z urzadzeniem we¬ dlug fig. 4 polega na tym, ze nie ma tu miejsca sprezania za kazdym razem calej ilosci gazu palnego, jak to jest potrzebne przy regulowaniu za pomoca oprowadza¬ nia gazu droga bocznikujaca, i nie zacho¬ dzi przy tym potrzeba dlawienia czesci tej ilosci do cisnienia pierwotnego, albowiem liczba obrotów sprezarki gazu palnego moze byc dostosowywana poprawnie do panujacych warunków za pomoca regulo¬ wania wlotu 12 turbiny gazowej. Regula¬ cja moze odbywac sie za posrednictwem regulatora mieszanki lub tez, jak to przed¬ stawiono na fig. 5, bezposrednio przez na¬ dajnik impulsów.Fig. 6 przedstawia polaczenie silnika rozruchowego ze sprezarka gazu. Urzadze¬ nie takie umozliwia dalsze wykorzystywa¬ nie silnika rozruchowego, gdy spelni on juz swe zadanie, poniewaz moze on po odla¬ czeniu go od zespolu turbiny gazowej slu¬ zyc jako silnik napedowy dla dmuchawy gazu palnego. Regulacja moze odbywac sie i tutaj badz za posrednictwem regulatora mieszanki, badz tez bezposrednio przez nadajnik impulsów, który obsluguje wów¬ czas opornik dodatkowy 13, Samoczynny regulator moze byc uruchomiany badz recznie, badz tez w ten sposób, ze odla¬ czenie turbiny gazowej od silnika rozru¬ chowego daje impuls uruchomiajacy. Jak widac z rysunku, ilosc uzyteczna powie¬ trza mozna tez pobierac przy tym dopie¬ ro za podgrzewaczem powietrza, dzieki czemu powietrze uzyteczne zostaje oprócz tego jeszcze podgrzewane.Opisane wyzej sposoby regulacji wy¬ starczaja do regulowania turbiny gazowej w szerokim zakresie zmian cisnienia i ob¬ jetosci. Okazuje sie jednak, ze w pewnych szczególnych warunkach pracy oraz przy przekroczeniu granic tego przedzialu mo¬ ze zachodzic potrzeba stosowania jeszcze dalszych srodków technicznych do utrzy¬ mania urzadzenia w ruchu bez zaklócen.Turbina gazowa jest zbudowana tak, iz przy pewnym okreslonym cisnieniu moze dostarczac pewnej okreslonej ilosci powie¬ trza uzytecznego. Do tego potrzebna jest pewna okreslona ilosc paliwa, przy czym do turbiny nalezy wprowadzac ilosc powie¬ trza, pozostajaca w pewnym okreslonym stosunku do ilosci uzytecznego powietrza.Temperatura gazów w turbinie osiaga przy tym pewna okreslona wysokosc.Jezeli z przewodów powietrza uzytecz¬ nego pobiera sie wieksza ilosc powietrza, to turbina gazowa ma mniejsza ilosc po¬ wietrza do rozporzadzenia. Ilosc paliwa na¬ lezy wówczas powiekszyc, aby osiagnac potrzebna moc, przy czym temperatura przed turbina wzrasta. Moze ona przybrac, jezeli nie zastosuje sie przy tym odpowied¬ nich srodków zapobiegawczych, wartosc niedopuszczalna dla materialu, z którego wykonana jest turbina.Jezeli przeto uzyteczna ilosc pobiera¬ nego powietrza nadmiernie wzrasta, to trzeba ja zmniejszyc sztucznie, co najlat- — 4 —wiej jest osiagnac w ten sposób, ze w prze¬ wód powietrza uzytecznego wlacza sie narzad dlawikowy. Narzad ten mozna re¬ gulowac samoczynnie w zaleznosci od tem¬ peratury przed turbina lub w samej turbi¬ nie, albo tez w zaleznosci od wielkosci, która sama uzalezniona jest od tej tem¬ peratury, np. stosunku mieszanki paliwa i powietrza lub tez stosunku ilosci paliwa do liczby obrotów. Regulator ten pos:ada charakter regulatora granicznego, który przeto w warunkach zwyklych nie dziala, a zaczyna dzialac dopiero wówczas, gdy wielkosci, wyznaczajace stan roboczy, osiagna pewna okreslona wartosc. Ten sam regulator zaczyna dzialac, gdy ogólny opór obwodu powietrza uzytecznego nadmiernie spadnie bez zwiazanego z tym nieodzow¬ nie zwiekszenia sie ilosci powietrza.Sztuczne dlawienie ilosci zuzywanego powietrza uzytecznego jest konieczne tak¬ ze i wtedy, gdy najwieksza ilosc paliwa nie wystarcza przy nastawionej na maksimum regulacji ilosci paliwa do osiagniecia po¬ trzebnej mocy. Jezeli np. klapa dlawikowa dla gazu palnego jest calkowicie otwarta, a jednak potrzebna jest jeszcze wieksza ilosc paliwa, to narzad dlawikowy dla po¬ wietrza moze zaczac zamykac sie samo¬ czynnie, W innym granicznym przypadku samo tylko regulowanie ilosci jest niewystarcza¬ jace. Jezeli opór obwodu uzytkowego zna¬ cznie wzrasta, to regulator ilosci nastawia turbine na wieksza liczbe obrotów. Jezeli dmuchawa paKwa lub pompa paliwa jest. sprzezona z turbina gazowa, to nie istnie¬ je zadna okreslona górna granica liczby obrotów. Regulator liczby obrotów moze przy osiagnieciu granicznej liczby obrotów badz zmniejszac ilosc paliwa, badz przery¬ wac jego doplyw. Zaleznie od warunków pracy potrzebny jest badz jeden z tych re¬ gulatorów granicznych, badz tez oba. .Fig. 7 przedstawia urzadzenie z regu¬ latorem granicznym. Cyfra 1 oznacza turbi¬ ne gazowa, cyfra 2 — dmuchawe, spreza¬ jaca powietrze A, potrzebne dla turbiny gazowej, oraz powietrze uzyteczne B. Cyf¬ ra 5 oznacza komore spalania, cyfra 6 — urzadzenie do tloczenia paliwa, które w przypadku, przedstawionym na fig. 7, po¬ siada postac sprzezonej bezposrednio dmu¬ chawy odsrodkowej. Wewnatrz normalne¬ go zakresu warunków roboczych ilosc po- wletrza regulowana jest za pomoca regu¬ latora ilosci lub regulatora cisnienia, uru¬ chomiajacego za posrednictwem przeklad¬ ni 13 klape dlawikowa 14. W przvpadku wielkich ilosci powietrza uzytecznego, któ¬ re moglyby spowodowac nadmierne pod¬ wyzszenie temperatury, regulator 15 tem¬ peratury zamyka urzadzenie dlawikowe 16. Gdy klapa 14 wchodzi w polozenie sze¬ rokiego otwarcia, to impuls, nadawany przez regulator 7, moze równiez zamknac urzadzenie dlawikowe 16. Regulator od¬ srodkowy 17 zmniejsza przy przekrocze¬ niu pewnej okreslonej liczby obrotów do¬ plyw paliwa za posrednictwem przeklad¬ ni 13. PL