Спосіб наповнення потоку газу краплинами рідини (варіанти), інжекторна форсунка для здійснення способу наповнення потоку газу краплинами рідини та машина для безперервного подання потоку газу, яка містить ін

1. Спосіб наповнення потоку газу (8) краплинами рідини (5), що включає інжекцію у потік газу (8) краплин рідини (5), який відрізняється тим, що водночас з краплинами рідини (5) у потік газу (8) вводять допоміжний газ (6.1, 6.2), причому швидкість введення допоміжного газу (6.1, 6.2) є більшою за швидкість інжекції краплин рідини (5) настільки, наскільки це потрібно для того, щоб введений допоміжний газ (6.1, 6.2) стабілізував інжектовані краплини рідини (5) стосовно їх траєкторії та розміру, частково захистив їх від потоку газу (8) та/або вніс їх у потік газу (8). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що швидкість введення допоміжного газу (6.1, 6.2) принаймні удвічі більша, краще більша принаймні у п'ять разів та, наприклад, принаймні в десять разів більша за швидкість інжекції краплин (5). 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що краплини рідини (5) інжектують у потік газу (8) по суті в площині інжекції рідини (50) та допоміжний газ (6.1, 6.2) вводять у потік газу (8) водночас з краплинами рідини, при цьому допоміжний газ (6.1, 6.2) вводять у потік газу (8) по суті в площині введення газу (60.1, 60.2). 2 (19) 1 3 11. Спосіб наповнення потоку газу (8) краплинами рідини (5) за будь-яким з попередніх пунктів, що включає інжекцію у потік газу (8) краплин рідини (5), який відрізняється тим, що водночас з краплинами рідини (5) у потік усмоктуваного повітря газового турбінного компресора вводять допоміжний газ (6.1, 6.2), причому швидкість введення допоміжного газу (6.1, 6.2) є більшою за швидкість інжекції краплин рідини (5) настільки, наскільки це потрібно для того, щоб введений допоміжний газ (6.1, 6.2) стабілізував інжектовані краплини рідини (5) стосовно їх траєкторії та розміру, частково захистив їх від потоку газу (8) та/або вніс їх у потік газу (8). 12. Спосіб наповнення потоку газу (8) краплинами рідини (5), що включає інжекцію у потік газу (8) краплин рідини (5) та додатково включає наступні стадії: а) інжектування рідини (5) у формі краплин рідини у канал забірника повітря; б) транспортування краплин рідини (5) усмоктуваним повітрям до частин газового турбінного компресора для їх очищення, який відрізняється тим, що допоміжний газ (6.1, 6.2) вводять у потік усмоктуваного повітря одночасно з краплинами рідини (5), причому швидкість введення допоміжного газу (6.1, 6.2) є більшою за швидкість інжекції краплин рідини (5) настільки, наскільки це потрібно для того, щоб введений допоміжний газ (6.1, 6.2) стабілізував інжектовані краплини рідини (5) стосовно їх траєкторії та розміру, частково захистив їх від потоку усмоктуваного повітря та/або вніс їх у потік усмоктуваного повітря. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що використовується для вологого очищення газового турбінного компресора, який містить канал забірника повітря, через який проходить усмоктуване повітря. 14. Інжекторна форсунка (1) для здійснення способу за п. 1, яка містить основну поверхню (20), яка визначає межі інжекторної форсунки (1) до потоку газу (8), вхідний отвір рідини (42) та вхідний отвір газу (44), принаймні один отвір рідини (22), з'єднаний з вхідним отвором рідини (42), при цьому зазначений отвір рідини розташовано на принаймні одному виступі (21), який виступає з основної поверхні (20) у потік газу (8), та принаймні один отвір газу (24.1, 24.2), з'єднаний з вхідним отвором газу (44), яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) розроблений з можливістю подання рідини (5), яку вводять крізь вхідний отвір рідини (42) у формі краплин рідини, що подані по суті у площину інжекції рідини (50), та принаймні один отвір газу (24.1, 24.2), розроблений та розташований відносно принаймні одного отвору рідини (22) з можливістю подання допоміжного газу (6.1, 6.2), який вводять крізь вхідний отвір газу (44) з нього по суті у принаймні одну площину інжекції газу (60.1, 60.2). 15. Інжекторна форсунка (1) за п. 14, яка відрізняється тим, що висота принаймні одного виступу (21) поза основною поверхнею (20) дорівнює 2-9 мм, та краще 3-5 мм. 86011 4 16. Інжекторна форсунка (1) за п. 14 або 15, яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) розташовано вище за основну поверхню (20), ніж принаймні один отвір газу (24.1, 24.2), наприклад, таким чином, що відношення різниць висоти відносно основної поверхні (20) принаймні між одним отвором рідини (22) та принаймні одним отвором газу (24.1, 24.2) з одного боку, та найбільша відстань в основній поверхні (20) між двома отворами рідини та/або газу (22, 24.1, 24.2), що розташовані якнайдалі один від одного, з іншого боку, лежить між 0,08 та 0,40 та краще між 0,12 та 0,20. 17. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 1416, яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) та принаймні один отвір газу (24.2) розроблено таким чином, що площина введення газу (60.2) розташована по суті паралельно площині інжекції рідини (50) та на відстані від неї. 18. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 1416, яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) та принаймні один отвір газу (24.1) розроблено таким чином, що площина введення газу (60.1) трохи нахилена відносно площини інжекції рідини (50), та кут нахилу (β) дорівнює, наприклад, приблизно 2°-20°, краще приблизно 10°. 19. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп.1518, яка відрізняється тим, що містить отвір рідини (22) та по обидва боки від нього у кожному випадку один отвір газу (24.1, 24.2) таким чином, що по обидва боки площини інжекції рідини (50) у кожному випадку допоміжний газ (6.1, 6.2) подається у першу та другу площину інжекції газу (60.1, 60.2) відповідно, при цьому зазначені перша та друга площини введення газу (60.1, 60.2) лежать по суті паралельно площині інжекції рідини (50) та на відстані від неї. 20. Інжекторна форсунка (1) за п. 19, яка відрізняється тим, що відстані між отворами газу (24.1, 24.2) та отвором рідини (22) не є рівними. 21. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 1420, яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) та принаймні один отвір газу (24.1, 24.2) розроблено з можливістю подання краплин рідини (5) та допоміжного газу (6.1, 6.2) у формі віял, причому кут розпилювання віял (α) знаходиться переважно між 20° та 90°, наприклад, 60°. 22. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 1421, яка відрізняється тим, що принаймні один отвір рідини (22) та принаймні один отвір газу (24.1, 24.2) розташовані поруч один з одним та містять подовжені форми, причому їхні повздовжні осі паралельні одна одній. 23. Інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 1422, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю наповнення потоку усмоктуваного повітря газового турбінного компресора краплинами рідини (5). 24. Машина для безперервного подання потоку, наприклад, газовий турбінний компресор (9) з каналом потоку, наприклад, каналом забірника повітря (91), який містить стінки корпуса (92), яка відрізняється тим, що у стінці корпуса (92) 5 86011 6 встановлена принаймні одна інжекторна форсунка (1) за будь-яким з пп. 13-21. Даний винахід стосується способу наповнення потіку газу краплинами рідини у відповідності до преамбули першого пункту формули винаходу. Одне з його переважних застосувань лежить у галузі промислових газових турбін, де він може бути використаним для вологого очищення газового турбінного компресора. Винахід також стосується інжекторних форсунок для здійснення цього способу, у відповідності до преамбули наступного незалежного пункту формули винаходу. Далі винахід стосується турбомашини, наприклад, газового турбінного компресора, у відповідності до викладеного у ще одному незалежному пункті формули винаходу. З матеріалів заявки винахід стає зрозумілим за допомогою наведених прикладів вологого очищення газового турбінного компресора. Проте, винахід також може застосовуватись в інших галузях техніки, таких, наприклад як, у технологіях електростанцій та інших технологіях, де застосовується газовий потік, який наповнений рідиною. Всі газові турбіни потерпають від забруднення лопотів компресора. Це явище викликане твердими та рідкими частками в усмоктуваному повітрі, які незважаючи на фільтрацію усмоктуваного повітря потрапляють до турбінної установки та залишаються прилипаючи на лопаті компресора. Такі частки можуть включати пил, пилок, комах, нафту, морську сіль, індустріальні хімікалії, вуглеводні, що не згоріли, частки сажі, та так надалі. Забруднення лопотів компресора призводить до втрат в ефективності та продуктивності цілої установки приблизно на 10 % та більше. Щоб уникнути або зменшити ці втрати, намагаються очищувати лопаті компресора. З рівня техніки відомо декілька різних способів та пристроїв, призначених для очищення лопотів компресора. Традиційні методи очищення базуються на м'якій абразивній обробці за допомогою рису, горіхових шкарлуп або інших, подібних їм, протягом роботи установки. Ці агенти м'якої абразивної обробки домішують у повітря споживання та спалюють в турбіні. Проте, ці прості способи не є придатними для сучасних турбін, особливо для тих, лопотів компресора, які мають захисні покриття та, чиї камери згоряння так само як системи охолодження лопотів турбіни, виготовляються з використанням найсучасніших технологій. Для очищення сучасних газових турбінних компресорів на сьогоднішній день використовують три способи: (і) Ручний спосіб очищення установки при її зупинці. Цей спосіб у результаті призводить до ефективного часткового очищення, але на практиці його можна використовувати тільки під час запланованої зупинки, огляду або капітального ремонту установки. Без відкриття циліндру компресора вручну, тобто руками, може бути очищеним тільки перший ряд статора. (іі) Спосіб автономного вологого очищення (тобто очищення зі стартером, ручним керування процедурою миття, при зупинці та з охолодженою турбіною). У якості очищувальної рідини у цьому способі використовують воду, суміші води або розчинника, які базуються на очисниках компресора, або такі ж самі суміші з додаванням антифризу. Цей спосіб є ефективним внаслідок чого може бути очищеним не просто перший ряд статора, а повний набір лопотів турбіни компресора ротора так само як і статора. Проте, цей спосіб має деяку незручність, оскільки він повинен виконуватися при зупинці турбіни, що у свою чергу викликає втрати у продуктивності. (ііі) Спосіб вологого очищення у режимі реального часу (тобто вологе очищення під час дії установки) з очищувальними рідинами, які зазначені у пункті (іі). У відповідності до цього способу, поверхню лопотів компресора рівномірно змочують очищувальною рідиною повністю, наскільки це можливе, та видаляють частки бруду. Цей спосіб очищення може бути виконаний під час дії газової турбіни, таким чином, він не викликає ніяких втрат у продуктивності. Даний винахід стосується способу вологого очищення у режимі реального часу (ііі). З рівня техніки на сьогоднішній день серед інжекторних форсунок, які використовуються для очищення у режимі реального часу, можна виділити форсунки низького тиску та форсунки високого тиску. Перший з двох варіантів діє при тиску у діапазоні приблизно 3-15 бар та виробляє краплі діаметром приблизно 30-1000 мкм, у той час, як другий варіант діє при тиску у діапазоні приблизно 1590 бар та виробляє краплі діаметром приблизно 330 мкм. Звичайно у кожному з цих варіантів змагаються за найкраще розпилення очищувальної рідини, так, щоб здійснити змочування лопотів компресора наскільки це можливо, як з точки зору рівномірності, так і з точки зору покриття усієї їх поверхні, щоб гарантувати їхнє повне очищення. Розпилення може також викликати зниження температури при всмоктуванні компресором повітря завдяки випаровуванню рідкої маси, яку додають. Незважаючи на цей побічний ефект, який є бажаним сам по собі, кожний змагається за настільки низький потік маси очищувальної рідини, наскільки це можливо, для того, щоб уникнути або принаймні зменшити подальші побічні ефекти в компресорі (можлива ерозія) та в турбіні (можливе запалювання), які утворюються потоком маси очищувальної рідини, включаючи певні частки бруду. У відповідності до загального вивчання рівня техніки, ефективне змочування лопотів компресора можна досягнути рівномірно розподіленими краплями. Краплі повинні бути настільки маленькими, щоб вони не викликали ерозію лопотів компресора та настільки легкими, щоб вони не дуже сильно відхилися донизу, завдяки силі гравітації, та дійсно досягали лопотів компресора. Конструк 7 ція інжекторної форсунки є ключовою з огляду на те, щоб вона відповідати згаданим вимогам та, у такий спосіб, було можливо гарантувати ефективне очищення, тому, що швидкість повітря у каналі забірника повітря завдяки звуженню поперечних перерізів збільшується приблизно до 180 м/с при вході у першій ряд компресора. Переважно, для того, щоб досягти гарного розподілу краплин у струмені повітря, у відповідності із класом вихідної потужності двигуна, потрібно забезпечити велику кількість (приблизно від 40 форсунок та більше) інжекторних форсунок, які розташовані у каналі забірника повітря компресора. Спосіб для вологого очищення компресора та пристрій для його здійснення відомі з Патенту США №5,193,976 (С. Колев та інші). Відповідно до цього документа очищувальна рідина інжектована у канал забірника повітря компресора за допомогою однієї або декількох інжекторних форсунок. Дрібні бризи одержують у вигляді конуса, при цьому кут конуса складає приблизно 90°. Інжекторні форсунки являють собою розпилювальні форсунки, які розташовані у кульовому шарнірному з'єднанні, яке можна регулювати, та встановлені у стінку каналу забірника повітря компресора. Цей спосіб та ці інжекторні форсунки для його здійснення є дуже придатними для маленьких газових турбін та газових турбін середнього розміру з потужністю приблизно від 5 до 180 МВт. Проте великі газові турбіни мають потужність у діапазоні від 180 до 350 МВт та більше та, таким чином, вимагають відповідно більших поперечних перерізів забірника повітря, так само, як відповідно більш довгих лопотів компресора, особливо для першого ряду статора. Для таких газових турбін з великою потужністю інжекторні форсунки, розкриті у Патенті США №5,193,976 більше не застосовують, з огляду на те, щоб досягти ефективного та однорідного розпилювання у поперечному перетині повітря на площині інжекції. Краплини рідини, розпилені форсунками, захоплюються забірником повітря у дуже незначній кількості, крім того, вони відхиляються від потрібної траєкторії та не досягають мети. Завдяки цьому, ефективне розпилювання усього усмоктуваного потоку повітря з рідкими краплинами стає дуже важким. З рівня техніки відомі форсунки, які зазвичай можуть подавати водночас рідину та газ. Подача повітря за допомогою цих так званих форсунок для двох речовин, головним чином, служить для того, щоб розділити або розпилити струмінь рідини на дуже маленькі краплі. Міжнародна публікація WO-98/01705 розкриває форсунку із двома речовинами для розпилення рідини. Форсунки виготовляють із застосуванням мікро структурованих шаруватих напівпровідникових матеріалів. Це робиться для того, щоб отримати водночас як настільки можливо однакові, так й маленькі краплини рідини діаметром від 10 мкм або менше. Патент США № 6,267,301 (Дж. Харуч) стосується розширеного або подвійного розпилення рідини. Повітря домішують до рідини у попередній камері форсунки для того, щоб досягти більш високої швидкості подання та більш ефективного розпилювання. Крім того, повітря подають на струмінь рідини, що 86011 8 виходить з відповідної труби, під визначеним кутом падіння, тобто, принаймні, компонента швидкості повітря перпендикулярна струменю рідини. За допомогою цього досягають хорошого розпилювання, такого як потрібно для мети зволоження та охолодження. Європейський Патент ЕР-0'248'539 розкриває форсунку для розпилювання рідкого паливо та його домішок у повітрі у так званій камері згорання попереднього змішування. В одній із форм виконання паливо подають з отвору для вприскування рідини у першу попередню камеру згоряння, а вже звідти його подають у другу попередню камеру згоряння. У другій попередній камері згоряння паливо циркулює з повітрям від першого кільцевого джерела вихрового потоку. Суміш разом з повітрям від другого кільцевого джерела вихрового потоку подають у камеру згоряння. Крім того, відомі форсунки для двох речовин, які мають один або більшу кількість шарів повітря, які обгортають або охоплюють струмінь рідини. У такий спосіб, наприклад, у відповідності з Патентами США № 2,646,314 (Д. Дж. Піпс) або №4,961,536 (Дж.У. Корреакд), кільцевий шар повітря спрямовано коаксиально та паралельно струменю рідини. Патент США № 5,452,856 (Дж. Причард), розкриває форсунку, з якою рідкі бризи потоку рідини, що подається, можуть бути змінені щодо розміру та форми за допомогою одночасно подання повітря. Такі форсунки, наприклад, використовують у ручних розпилювачах для того, щоб розпилювати лаки та фарби. Проте, вони придатні для використання з метою вологого очищення великого газового турбінного компресора, де швидкість усмоктуваного повітря в місці розташування вприскування складає приблизно 30-80 м/с та вище за приблизно 180 м/с перед першим рядом статора. Ці форсунки було розроблено для інжекції рідини в стандартних, атмосферних умовах навколишнього середовища. Найкращим чином розпилені краплі можуть або не проникнути крізь граничний шар або бути негайно відхилені потоком повітря, що у результаті призводить до дуже слабкого розподілу потоку повітря та, у такий спосіб, слабкого змочування поверхонь лопотів. При такому способі більша частина рідини залишається притиснутою потоком повітря до стінок каналу забірника повітря. Зрозуміло, що ця частина рідини не може використовуватися для очищення та може викликати проблеми ерозії, головним чином на першому ряду лопотів ротора компресора. Патент США №5,738,281 (3. Зарекі та інші), розкриває газову форсунку, у якій поданий газ відгороджують від середовища за допомогою допоміжного газу, який подають водночас. Допоміжний газ подають через пористе середовище у такий спосіб, що він утворював подушку, яка охоплює газ. Підводячи підсумки, можна сказати, що з одного боку, форсунки з двома речовинами, відомі з рівня техніки, розроблені зовсім для іншої мети та, у такий спосіб не є придатними для інжекції краплин рідини у сильні, високошвидкісні газові потоки. Відомі форсунки, розроблені для вологого очищення газових турбінних компресорів, з іншого 9 боку, тільки зволожують відповідно поверхні лопаті та, у такий спосіб, досягають хороших результатів очищення газових турбін з вихідної потужністю невеликого та середнього класів. З урахуванням вищезазначеного, об'єктом даного винаходу є визначення способу наповнення потоку газу краплинами рідини, у відповідності з яким, краплини рідини стають доданими у потік газу настільки гомогенно, наскільки це можливо. При цьому, краплини рідини повинні мати контрольований розмір, який має залишається незмінним у бажаній смузі пропущення. Крім того, подальшим об'єктом даного винаходу є створення інжекторної форсунки для здійснення цього способу. Спосіб та форсунки можуть використовуватися, наприклад, для потужних турбін високого класу продуктивності, де газовий потік має високі швидкості, великі маси потоків та великі поперечні перетини потоку. Спосіб у відповідності з даним винаходом та інжекторна форсунка у відповідності з даним винаходом, які визначені у незалежних пунктах формули даного винаходу, відповідають цим об'єктам. Подальший незалежний пункт формули даного винаходу стосується прикладу здійснення вологого очищення газового турбінного компресора. У способі згідно з даним винаходом для наповнення потоку газу краплинами рідини, краплини рідини інжектують у газовий потік. Водночас до потоку газу подають допоміжний газ. При цьому, швидкість подання допоміжного газу є більшої за швидкість інжекції краплин рідини, настільки, щоб за допомогою поданого допоміжного газу стабілізувати інжектування краплин рідини щодо їхніх траєкторій та розміру, частково захистити їх від потоку газу та/або внести краплини рідини або прискорити їх внесення у потік газу. Швидкість подання допоміжного газу може бути, наприклад, принаймні удвічі більшою, краще більшою принаймні у п'ять разів та, наприклад, принаймні в десять разів більшою за швидкість інжекції краплин рідини. Спосіб у відповідності з даним винаходом, наприклад, може використовуватися для вприскування крапель очищувальної рідини у потік усмоктуваного повітря газового турбінного компресора. У способі відповідно до даного винаходу для вологого очищення газового турбінного компресора, що включає канал забірника повітря, через який усмоктуються потоки повітря, очищувальну рідину у формі краплин рідини інжектують у канал забірника повітря, та краплини рідини транспортуються уперед до частин газового турбінного компресора, які будуть очищені, для того щоб очистити їх. Краплини рідини інжектують у потік усмоктуваного повітря. Водночас швидкість подання допоміжного газу є більшої за швидкість вприскування краплин рідини, настільки, щоб за допомогою поданого допоміжного газу стабілізувати інжектовані краплини рідини щодо їхніх траєкторій та розміру, частково захистити їх від потоку газу та/або внести краплини рідини або прискорити їх введення у потік газу. Швидкість подання допоміжного газу може бути, наприклад,! принаймні удвічі більшою, краще більшою принаймні у п'ять разів та, напри 86011 10 клад, принаймні в десять разів більшою за швидкість інжекції краплин рідини. Інжекторна форсунка відповідно до даного винаходу для здійснення способу відповідно до даного винаходу містить основну поверхню, що визначає межі інжекторної форсунки по відношенню до потоку газу, вхідний отвір рідини та вхідний отвір газу, принаймні один отвір рідини з'єднаний із вхідним отвором рідини та принаймні один отвір газу з'єднаний із вхідним отвором газу. Інжекторну форсунку розроблено у такий спосіб, що принаймні один отвір рідини, розташований принаймні на одному явно вираженому виступі з основної поверхні потоку газу. Висота принаймні одного виступу поза основною поверхнею може бути, наприклад, 2-9 мм та краще 3-5 мм. Інжекторна форсунка відповідно до даного винаходу може використовуватися, наприклад, для інжекції очищувальної рідини до потоку усмоктуваного повітря газового турбінного компресора. Машина для безперервного подання потоку відповідно до даного винаходу або газовий турбінний компресор включає канал потоку, що має стінки корпусу, наприклад, канал забірника усмоктуваного повітря, при цьому принаймні одна інжекторна форсунка відповідно до даного винаходу розміщена у стінці корпусу. Подальший приклад виконання машини для безперервного подання потоку відповідно до даного винаходу або газовий турбінний компресор включає канал потоку, що має стінки корпусу, наприклад, канал забірника усмоктуваного повітря, при цьому принаймні одну інжекторну форсунку відповідно до даного винаходу розміщують у стінці корпусу, вона включає вхідний отвір рідини та принаймні один отвір рідини з'єднаний із вхідним отвором рідини. Надалі інжекторна форсунка містить вхідний отвір газу та принаймні один отвір газу, з'єднаний із вхідним отвором газу. Переважні варіанти виконання способів та інжекторних форсунок визначені у залежних пунктах формули даного винаходу. За допомогою даного винаходу досягають поліпшеного контролю просторового розподілу краплин рідини у глибину та ширину поперечного перетину газового потоку та розподілу розміру краплин рідини. Відповідно до даного винаходу допоміжний газ виявляє стабілізуючий ефект, захисний ефект та захоплюючий та інжекційний ефект відносно краплин рідини, що інжектують. Відносно рівня техніки даний винахід, зокрема, має наступні переваги: Краплини рідини відхиляються потоком газу менше та за часом пізніше. Краплини рідини більш ефективно проникають через граничний шар потоку газу уздовж стінок корпусу. Краплини рідини мають краще контрольовані траєкторії в потоці газу. Кут розпилу віяла, під яким подаються краплини рідини є більш стабільним. Ці та інші переважні ефекти мають як наслідок те, що принаймні частина краплин рідини інжектується до потоку газу набагато більш ефективно ніж без допоміжного газу. 11 Відповідно до даного винаходу докладають зусиль відносно широкого діапазону розподілу (наприклад, розподіл Гаусса) краплин різних діаметрів, наприклад між 50 та 250 мкм. Краплини рідини різних діаметрів будуть мати різні траєкторії та у такий спосіб різний ступінь проникнення в газовий потік, маючи як наслідок поліпшене наповнення потоку газу краплинами рідини. Надалі даний винахід детально описано за допомогою креслень. Фігури 1-3 схематично показують спосіб відповідно до даного винаходу, а саме: Фігура 1 схематичний бічний вид частини двох форм виконання (а) та (b) інжекторні форсунки відповідно до даного винаходу з візуалізацією подання, показаний без вхідного отвору потоку газу машини безперервного подання потоку, наприклад, газової турбіни, Фігура 2 схематичний бічний вид частини інжекторні форсунки відповідно до даного винаходу із зоною подання, показаний із вхідним отвором потоку газу машини безперервного подання потоку, наприклад, газової турбіни, Фігура 3 схематичний вид попереду частини інжекторні форсунки відповідно до даного винаходу із зоною подання, тобто вид площини інжектування. Фігури 4-6 показують переважну форму виконання інжекторної форсунки відповідно до даного винаходу, а саме: Фігура 4 перспективний вид однієї форми виконання інжекторної форсунки відповідно до даного винаходу, Фігура 5 вид зверху інжекторної форсунки, наведеної на Фіг.4, Фігура 6 повздовжній перетин вздовж лінії IVVI на Фіг.5 інжекторної форсунки з Фіг.4 та 5. Фігура 7 показує схематичні верхні види різних форм виконання інжекторної форсунки відповідно до даного винаходу, та Фігура 8 нарешті, показує схематичний повздовжній перетин через частину забірника повітря газового турбінного компресора відповідно до даного винаходу. На Фігурі 1 (а) верхня частина першої форми виконання інжекторної форсунки 1 відповідно до даного винаходу представлена схематично в бічному виді. В цьому представленому вигляді та з метою обгрунтування, по-перше передбачається, що ніякий газовий потік не є присутнім. Краплини рідини 5 подають з отвору рідини 22 інжекторної форсунки 1, та саме, у такий спосіб, щоб краплини рідини 5 були подані, по суті, одній площині (yzплощина), яку у цьому описі називають площиною інжекції рідини 50. У цьому описі можна використовувати терміни "площина", тому що розширення просторового розподілу краплин рідини в хнапрямку є набагато меншим у порівнянні з унапрямком відповідно z-напрямку. Цей факт не настільки очевидний з представлення на Фігурах 1-3, тому що в них, заради ясності, значення довжини в трьох просторових напрямках не представлені точно у відповідності зі шкалою. Крім того допоміжний газ 6.1, 6.2 відповідно подають принаймні з одного газового отвору, у 86011 12 прикладі Фігури 1 від двох газових отворів 24.1,24.2 інжекторні форсунки 1. Кожний газовий отвір 24.1, 24.2 сформовано та розташовано відносно отвору рідини 22 у такий спосіб, щоб допоміжний газ 6.1, 6.2 виходів, по суті, у площині подання газу 60.1, 60.2. У прикладі, показаному у цьому описі, площина подання газу 60.1, 60.2, лежить, по суті, паралельно площині інжекції рідини 50, та на відстані від неї. Відстань площини інжекції рідини 50 від площини подання газу 60.1, 60.2 переважно підібрана, такою, щоб краплини рідини 5 та допоміжний газ 6.1, 6.2 входили у контакт один з одним у зоні змішування 7 принаймні після кінцевої траєкторії. Друга форма виконання інжекторної форсунки 1 відповідно до даного винаходу, зображена на Фігурі 1 (b) відрізняється від такої самої Фігури 1 (а) тим, що перший газовий отвір 24.1 розроблений у такий спосіб, що допоміжний газ 6.1 подають у площину 60.1 трохи нахилено під кутом відносно площини вприскування рідини 50. Кут нахилу β складає, наприклад приблизно 2° - 20°, краще приблизно 10°. Такий кут нахилу може бути вигідним для ефективного подання потоку газу, як буде наведено далі у цьому описі. Фігура 2 зображує таку ж саму інжекторну форсунку 1, у тому ж самому виді як на Фігурі 1 (а), але в присутності потоку газу 8, який схематично позначений стрілками. У той же самий час передбачається, що напрямок потоку газу 8 співпадає з (+х)-напрямком. Зони подання 5, 6.1, 6.2 взаємодіють один з одним за допомогою накладення та/або терть з одного боку та з потоком газу 8 з іншого боку. За допомогою загальної взаємодії зон подання 5, 6.1, 6.2 зони 5, 6.1, 6.2 прискорюються в обох напрямках у та z. За допомогою взаємодії зон подання 5, 6.1, 6.2 з газовим потоком 8 зони 5, 6.1, 6.2 прискорюються в х-напрямку, тобто, відхиляються від площини вприскування рідини 50 або площини подання газу 60.1, 60.2. Це відхилення могло відбутися раніше та до більшого ступеня, якби краплі рідини 5 самі вприскувалися до потоку газу 8. У цьому випадку краплі рідини 5 досягай б тільки невеликої відстані (в z-напрямку). Проте, допоміжний газ 6.1, 6.2, який подають відповідно до даного винаходу водночас з краплями рідини 5, протидіє цьому небажаному ефекту принаймні із трьох точок зору: По-перше, допоміжний газ 6.1, 6.2 діє на краплини рідини 5 щодо стабілізації та контролювання їхнього розміру, кута α розпилення (порівняй з Фіг.3) та їхньої траєкторії. На відміну від відомостей згаданого на початку цього опису Патенту США №6,267,301 у такий спосіб допоміжний газ 6 не змінює початковий розмір краплин рідини 5, зокрема, вони не розпилюються на частини меншого розміру. По-друге, допоміжний газ 6.1, який подають з газового отвору 24.1 спрямованого доверху, захищає краплини рідини 5 від потоку газу 8, принаймні після подання крізь форсунку та на початковій частині траєкторії, при цьому, частки допоміжного газу 6.1 зіштовхуються із частками потоку газу 8 та прискорюють їх у (+z)-напрямку. У такий спосіб, проникнення краплин рідини 5 крізь граничний шар 13 потоку газу стає більш легким; після перетинання граничного шару відхилення краплин рідини 5 від їхньої траєкторії газовим потоком 8 затримується та, за допомогою цього, стає можливим більш глибоке проникнення краплин рідини 5 у газовий потік 8. По-третє, допоміжний газ 6.1, 6.2 виявляє ефект внесення краплин рідини 5 або прискорення краплин рідини 5, завдяки цьому прискорює їх у (+z)-напрямку. Звичайно, попередньою умовою для цього є той факт, що швидкість подання допоміжного газу 6.1, 6.2 є більшою ніж швидкість краплин рідини. Всі три ефекти, стабілізації, захисту та охоплювання у результаті призводять до того, що принаймні частина краплин рідини 5 досягає більшої відстані у z-напрямку ніж без допоміжного газу 6.1, 6.2, не впливаючи на початковий розмір краплі. На Фігурі 3 інжекторна форсунка з Фігур 1 (а), 1 (b) або 2 представлена схематично попереду (у +(х)- руху потоку газу). Краплі рідини 5 та допоміжний газ 6.1, 6.2 переважно вводять у газовий потік 8 у виді бризок, причому бризи відхиляються у +(z)- напрямку із збільшення відстані від інжекторної форсунки 1. Кут α розпилювання складає, наприклад, приблизно 20° - 90°, краще приблизно 60°. Кут розпилювання для краплин рідини 5 може відрізнятися від кута розпилювання для допоміжного газу, поданого висхідним потоком та/або для допоміжного газу 6.2, поданого спадним потоком. У такий спосіб, наприклад, три кути розпилення a 6.1¹a5¹a6.2 можуть бути вибрані таким чином, щоб два з них дійсно були рівними, наприклад a 6.1=a 5. Експерименти, серед всього іншого, привели до відкриття, що глибина проникнення відповідного середовища 5, 6.1, 6.2 у газовий потік зменшується при великих кутах розпилення. Відповідно до заявки необхідно оптимізувати різні параметри, такі як, кути розпилення a 5, a 6.1, a 6.2, швидкість подання та/або маси потоків (порівняй, Таблиця 1, наведена далі у цьому описі), середовища 5, 6.1, 6.2 придатним для цього шляхом та способом для того, щоб досягати ефективного вприскування краплин рідини 5 у газовий потік 8. Фігура 4 зображує переважну форму виконання інжекторної форсунки 1 відповідно до даного винаходу в перспективному виді. Та ж сама форма виконання зображена на Фігурі 5 у виді зверху та на Фігурі 6 у повздовжньому перетині. Інжекторна форсунка 1 містить головку форсунки 2, тіло форсунки 3, а також з'єднувальний компонент рідини 41 та з'єднувальний компонент газу 43. Компоненти виготовлені, наприклад, з металу, краще з нержавіючої стали. Головка форсунки 1 містить втулку з каналом рідини 21 та дві втулки з каналами газу 23.1, 23.2, які розташовані, по суті, у середній площині циліндричної інжектор форсунки 1. Інжекторна форсунка 1 переважно встановлюється так, що основна поверхня 20 головки форсунки 2 є у рівень із внутрішньою стінкою каналу, що обмежує газовий потік 8 для інжекції. Втулка з каналом рідини 21 відкривається подібним щілині отвором рідини 22 з довжиною 1.4 86011 14 мм та шириною приблизно 0.4 мм. Отвір рідини 22 знаходиться, по суті, по центру на повздовжньої осі 10 інжекторної форсунки, причому в прикладі виконання, який обговорюється у цьому описі, він може знаходитися на відстані приблизно 1.5 мм від повздовжньої осі 10, що є невеликої щодо діаметра форсунка. У зоні подання рідини поблизу отвору рідини 22 виникає зниження тиску, що у результаті приводить до ефекту усмоктування. За допомогою цього, у потоці газу 8 виникає циркуляція, яка могла би спотворити або дестабілізувати плоскі рідкі бризи та змінити розподіл розміру краплин рідини 5. Щоб уникнути цього ефекту або, принаймні зменшити його, втулка з каналом рідини 21, наприклад, висувається газовий потік 8, наприклад, приблизно на 2 - 9 мм, та краще приблизно на 3 - 5 мм відносно основної поверхні 20 головки форсунки 2. Ця опуклість втулки каналу рідини 21 стабілізує та контролює кут розпилення, та також, розподіл розміру та траєкторії краплин рідини. Для ефективного скорочення циркулюючого ефекту отвір рідини 22 необхідно розмістити вище за основну поверхні 20, ніж отвір газу 24.1, 24.2. Особливо вигідно, якщо відношення різниць висоти щодо основної поверхні 20 між отвором рідини 22 та кожним отвором газу 24.1, 24.2 з одного боку, та самою більшою відстанню між двома (рідина або газ) отворами 24.1, 24.2 в основній поверхні 20 знаходиться як надалі один від одного з іншого боку, складає між 0.08 та 0.40, та краще між 0.12 та 0.20. Втулки з каналами газу 23.1, 23.2 у кожному випадку відкриваються отворами газу 24.1, 24.2 подібними щілинам з довжиною приблизно 2.1 мм та шириною приблизно 1.3 мм. Отвір газу 24.1 спрямований доверху лежить на відстані приблизно 15 мм від отвору рідини 22. Пов'язана з ним втулка з каналом газу 23.1 спрямована доверху переважно трохи нахилена відносно повздовжньої вісі форсунки 10 у такий спосіб, щоб подавати допоміжний газ 6.1, трохи спрямований до потоку газу 8 (тобто його швидкість має компонент в (-х)напрямку), у той час як повздовжня вісь 10 форсунки перпендикулярна потоку газу 8 (тобто, точки в z-напрямку). Це, таким чином, відповідає, по суті, формі виконання, представленої схематично на Фігурі 1 (b). Кут нахилу β складає, наприклад, приблизно від 2° до 20°, переважно приблизно 10°. За допомогою цього допоміжний газ 6.1, який подають з отвору газу 23.1 розташованому як висхідний потік, захищає краплі рідини 5 від потоку газу 8 ще більш ефективно та сприяє максимально можливому ступені проникнення краплин рідини 5 у газовий потік 8. Газовий отвір 24.2 спрямований донизу, лежить на відстані приблизно 10 мм від отвору рідини 22. Ця відстань, таким чином, переважно менша за відстань між отвором газу 24.1 спрямованому доверху та отвором рідини 22. Крім того, пов'язана з ним втулка з каналом газу 23.2 спрямованим донизу переважно паралельна повздовжньої вісі 10 форсунки. Таким чином, інжекторна форсунка 1 є асиметричною щодо відстані та напрямку втулок з каналами газу 23.1, 23.2. 15 Головною метою допоміжного газу 6.2, поданого з газового отвору 24.2 спрямованого донизу, є ефект захоплення та стабілізація краплин рідини 5, що, як наслідок, приводить до максимально можливого ступеня проникнення краплин рідини 5 у газовий потік 8. Втулки за каналами газу 23.1, 23.2 знаходяться, по суті, на основній поверхні 20 головки форсунки 2. Подібні за щілину отвори рідини або газу 22, 24.1, 24.2 розташовані так, що їхні поздовжні вісі є паралельними одна одній та знаходяться перпендикулярно до газового потоку 8 (тобто, паралельно у-напрямку). Вони розроблені у такий спосіб, щоб кути розпилення рідини або газу були приблизно між 20° та 90°, краще приблизно 60°. Головка форсунки 2 зафіксована на тілі форсунки 3 за допомогою двох гвинтів закріплення 25.1, 25.2, які входять в зачеплення з відповідними виступами або фланцями 26, 36. Тіло форсунки 3 включає канал постачання рідини 31, з якого рідина 5 подається до втулки з каналом рідини 21, та каналу постачання газу 33, з якого допоміжний газ 6.1, 6.2 подається до двох втулок з каналами газу 23.1, 23.2 відповідно. З'єднувач рідини 41 та з'єднувач газу 43 у тілі форсунки 3 мають різьбове з'єднання, та ці з'єднувачі вміщують вхідний отвір рідини 42 та вхідний отвір газу 44 відповідно. Як приклад виконання, Фігура 6 зображує проект інжекторної форсунки 1, при цьому потрібно особливо взяти до уваги аспект безпеки. Якщо компоненти інжекторної форсунки 1 відділити під час її дії та подання потоку повітря у компресор, тоді це приведе до фатального ушкодження компресора та турбіни. Щоб запобігти цьому, компоненти, які наражаються на небезпеку, такі як, втулка з каналом рідини 21 або втулки з каналами газу 23.1, 23.2, забезпечували формою каналу, яка звужувалася до верху, або відповідно розвантаження подібне за фланець. Надалі було забезпечене те, щоб частини форсунки типу вставок 21, 23.1, 23.2 витикалися настільки, наскільки можливо поза основною поверхнею 20, тобто в повітряний потік. Опуклість на форсунці може особливо викликати небажані потокові ефекти у потоці газу 8. Персоналом обслуговування вони нерідко використовуються як допоміжні засоби тоді, коли вони можуть бути ушкоджені. Інжекторна форсунка 1, зображена на Фігурах 4-6, розроблена для води у якості рідини 5, та для повітря у якості допоміжного газу 6.1, 6.2. У Таблиці 1 наведені операційні параметри, вибрані для того, щоб ввести водяні краплі 5 до потоку повітря зі швидкістю, наприклад, 30-80 м/с у місці вприскування та масою потоку, наприклад, 500 м3/с. 86011 16 Як вже згадувалося вище, ці та інші операційні параметри такі як, наприклад, кут розпилення а, можуть бути різними та оптимальними для того, щоб досягти ефективного вологого очищення лопотів компресора. В експерименті без газового потоку у інжекторній форсунці, що зображена на Фігурах 4-6, вимірювали значення параметрів, що використовувались для рідини та допоміжного газу, зазначені у Таблиці 1, при відстані 200 мм від основної поверхні форсунки 20, діаметр краплин води був приблизно між 50 та 250 мкм. При таких же самих умовах, але без допоміжного газу діаметр був аналогічно приблизно між 50 та 250 мкм. Цей результат показує, що використання допоміжного газу не змінює розподіл діаметра краплин води. Надалі експерименти із інжекторною форсункою, зображеною на Фігурах 4-6, були проведені у горизонтальній площині, причому поздовжня вісь 10 форсунки була розташована на висоті на 1200 мм вище за підставку. Рідину та допоміжний газ (якщо використовували) подавали у кожному випадку під тиском 4-105 Па. Без допоміжного газу зволоження на підставці на відстанях від 800 до 2000 мм від форсунки дотримувалося, поки діапазон переміщення (траєкторії) допоміжного газу був між 800 та 4500 мм. Таким чином, краплі рідини транспортувалися значно далі з допоміжним газом ніж без нього. Зрозуміло, що даний винахід не обмежується обговореною вище та представленою у Фігурах формою виконання. Ознайомившись з даним винаходом, фахівець у даній галузі може розвити подальші форми виконання. Таким чином, наприклад, подібний за щілину отвір рідини 22, зображений у Фігурах 4-6, може бути трохи зміненим, наприклад, на круглі отвори рідини з маленьким діаметром, які розташовують на прямої лінії, що лежить паралельно у-напрямку. Нероздільність краплин рідини, які виходять з цих отворів рідини аналогічно визначає площину інжекції рідини. Те ж саме стосується також отвору газу 24.1, 24.2. Нахил втулки з каналом газу 23.1 спрямованої до верху відносно повздовжньої осі форсунки, так само як асиметричне розташування газових отворів 24.1, 24.2 щодо отвору рідини 22 є необов'язковими, якщо це також вигідно. Крім того, площина інжекції рідини 50 не повинна бути перпендикулярною газовому потоку 8. Скоріше можливі будь-які кути падіння, краще 15° та 165° щодо газового потоку 8. Це може, наприклад, бути реалізовано установкою форсунки відповідно до даного винаходу у кульовому шарнірному з'єднанні, аналогічно до встановлення форсунки, яке описано у попередньо розглянутому Патенті США №5,193,976. Щоб проілюструвати всебічні варіанти Фігури 7 даного винаходу в схематичних плоских зображеннях показує чотири форми виконання інжекторної форсунки відповідно до даного винаходу. Головку форсунки 2, аналогічно до Фігури 5 зображують у виді круглого диску, але вона може звичайно також мати інші форми. Газовий потік 8, щоб бути пронизаним, також протягують у кожному випадку. Фігура 7 повинна підкреслити, що мо 17 жливі різні розташування отворів рідини 22, 22.1, 22.2 та отворів газу 24, 24.1-24.6. Виконання відповідно до Фігури 7 (а) має центральний отвір рідини 22 та у кожному випадку отвір газу 24.1 та 24.2 спрямований доверху та донизу відповідно. Отвори 22, 24.1 й 24.2 розташовані поруч один за одним у напрямку потоку, та в кожному випадку мають форму подібну за щілину, причому їхні поздовжні вісі паралельні одна одній та перпендикулярні напрямку потоку. їхнє розташування нагадує Римську цифру III. Таким чином, ця форма виконання відповідає, по суті, Фігурі 5. У формі виконання Фігури 7 (b) подібний за щілину отвір рідини 22 аналогічно розташований між двома подібними за щілину отворами газу 24.1, 24.2, але його повздовжня вісь паралельна напрямку потоку та перпендикуляру до повздовжніх вісій отворів газу 24.1, 24.2. Розташування нагадує одну з заголовних літер Н. У формі виконання Фігури 7 (с) отвір рідини 22 має форму центрального круглого диску, оточеного концентричним кільцевим отвором газу 24. Фігура 7 (d) зображує форму виконання із двома отворами рідини 22.1, 22.2 та у кожному випадку трьома отворами газу 24.1-24.6, які розташовані по обидва боки нього. Зі знаннями з даного винаходу фахівець у даній галузі може розвивати подальші розташування отворів рідини та отворів газу, які оптимально придатні до відповідного використання. Нарешті, на Фігурі 8 зображують газовий турбінний компресор 9 відповідно до даного винаходу в схематичному повздовжньому перетині через забірник повітря. Забірник повітря включає канал забірника повітря 91, який містить стінки корпусу 92. Крім того, представлена частина лопаті компресора 93, яку необхідно очищувати. У стінці корпуса 92 встановлена принаймні одна інжекторна форсунка 1.1-1.4. Інжекторна форсунка включає вхідний отвір рідини 42 та принаймні один отвір рідини 22, з'єднаний з вхідним отвором рідини 42, та далі вхідний отвір газу 44 та принаймні один отвір газу 24.1, 24.2, з'єднаний з вхідним отвором газу 44. Інжекторна форсунка переважно розроблена відповідно до приклада виконання Фігури 4-6. 86011 18 Форма виконання, представлена на Фігурі 8 є простим схематичним прикладом. Можна забезпечити більше інжекторних форсунок, та вони можуть розміщуватися у різних місцях стінок корпусу 92, особливо також й по окружності. Даний винахід не обмежується газовими турбінними компресорами, але також може використовуватися в каналах потоку інших машин для безперервного потоку. Елементи, зображені на Фігурах: 1. Інжекторна форсунка 10. Повздовжня вісь 2. Головка форсунки 20. Основна поверхня 21. Втулка з каналом рідини 22, 22.1,22.3 Отвір рідини 23.1, 23.2 Втулка з каналом газу 24, 24.1-24.6 Отвір газу 25.1, 25.2 Різьбове з'єднання 26 Фланець 3 Тіло форсунки 31 Канал постачання рідини 33 Канал постачання газу 36 Фланець 41 З'єднувальний елемент рідини 42 Вхідний отвір рідини 43 З'єднувальний елемент газу 44 Вхідний отвір газу 5 Краплі рідини Площина розпилювання рідини 50 6.1, 6.2 Допоміжний газ 60.1, 60.2 Площина подання газу 7 Зона змішування 8 Потік газу 9 Газовий турбінний компресор 91 Канал усмоктуваного повітря 92 Стінки корпусу 93 Лопаті компресора x, y. z Декартові системи координат Кут розпилювання віялом краα пель рідини, відносно віял газу Кут нахилу площини розпилювання β 19 86011 20 21 86011 22 23 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 86011 Підписне 24 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601