IT7409301A1 - Disposizione per aumentare l'emissione attraverso strati superficiali, in particolare in eiettori soffiatori e per tenuta in macchine termiche - Google Patents

Description

[0001] 9301_A/74 10001-A74 cb1013697 Caso 6758 K/P Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo: UFFICIO TECNICOING.A.MANNUCCI "DISPOSIZIONE PER AUMENTARE L'EMISSIONE ATTRAVERSO STRATI SUPERFICIALI, IN PARTICOLARE IN EIETTORI SOF- Hans, di nazionalita austriaca ad IMNSBRUCK (Austria) No Prot.

[0002] L'eiettore soffiatore chc viene adopcrato pcr rente, il quale consiste in sostanza di un tubo mi- scclatore e di un ugello a getto disposto centralmcn te in esso.

[0003] Fra le molto possibilita di impiego di un tale apparecchio aui di seguito sara considerato in prima linea il rinforzo di spinta con esso otte- nibile.

[0004] In questo tipo di impiego il getto propulsivo uscente con alta velocita dall'ugello accelera l'aria circostante e quella seguente, si mescola con essa e forma dopo un certo percorso di miscelazione un get to miscelato di una velocita approssimativamente uni forme.

[0005] Un confronto con il getto propulsivo da indi- care come getto primario mostra, invero, generalmen- te un aumento di forza di spinta S=m.v,pero una per dita relativamonte grande di forza viva E=m.v/2.

[0006] Il processo di miscolazione avviene in modo che il getto propulaivo usconte in forma di un cono forma una zona UFFICIOTECHICO ING.A.MANNUCCI di miacolazione costantemente allargantesi,:accelera a velocita magciore le particelle d'aria della cor rente secondaria affluente, si mescola con esse ed infine dopo conpleta soluzione del getto come getto miscelato lascia l'eiettore soffiatore.

[0007] Il processo di miscelazione avviene con formazione di una turbo- lcnza dissipante energia, cho accanto alle perdite per attrito producentisi e da considerare la causa sostanziale del cattivo rendimento di questo apparec chio a getto.

[0008] Por aumcntare il rendimento sono state fatte due proposte, che hanno entrambe lo scopo di miglio- rare il processo di miscelazione, ma per questo im- piegano mezzi completamente divorsi.

[0009] In un caso vie- ne adoperato un recipiente miscelatore a forma di tamburo, nel quale il getto primario esegue alla su perficie interna del mantello del tamburo un movi- mento rotatorio e con cid ottiene con il getto secon- dario uno scanbio di energia; l'altra proposta utiliz za il fenomono dell'elettricita per strofinio ed al- tri mezzi ausiliari per caricare elettricamcnte la corrente di gas in movimento, sulla.quale poi si agisce con l'ausilio di un campo magnetico nel sen- sodosiderato.

[0010] In seguito viene indicata una forma di esecuzio- UFFICIOTECNICO MIG.A.MANNUSCI ne modificata secondo l'invenzione di un eiettore a getto cioe soffiatore, nella quale, mantenendo gii elementi costruttivi semplici, deve essere raggiunta sia una miglioria del processo di miscolazione come anche una diminuzionedelle perdite per attrito.

[0011] La miglioria del procosso di miscolazione vie- ne raggiunta por il fatto che il getto propulsivo viene insufflato attraverso un ugello disposto sul tubo miscelatore all'eatorno tangenzialmcnte ed at- traverso un'apertura nella parete del tubo miscolatore, l'asse dell'ugello rispetto all'asse dol tubo miscc- latore prosentando un angolo tra 0o e 90o, che inol- tre por la ionizzazione superficiale del getto pro- pulsivo, nececsaria per la diminuzione delle pcrdite per attrito, una determinata parte o determinate par ti o l'intcra superficie interna del tubo sono.prov- viste di uno strato suporficiale per diminuire il la voro di estraziono, e che per raggiungere la tempe- ratura di omissione di questo strato superficiale viene impiogato il calore del getto propulsivo e/o e previsto un riscaldanento Ohmico,e che la superfi- cie interna del tubo e provvista di un potenziale di blocco elettrico negativo.

[0012] Il getto propulsivo uscen- te segue la parete del tubo e con una ccrta propagazio ne laterale si accosta strettanente a questa.

[0013] Si UFFICIO TECNICO.ING.A.MANNUCCI forma una corrente di parete circolante a spirale, che mette la corrente socondaria nel tubo miscelatore anche cssa in movimento rotatorio, con il risultato di una corronte assiale con torsione.

[0014] Dai movirento rotatorio molto veloce sullaria mossa viene eserci- tata una corrispondente forza centrifuga, la quale da un lato contrasta la dissociazione del getto, dall'altro lato preme la corrente secondaria verso il getto propulsivo, per il quale fatto avviene una intenga traamissione dell'energia cinetica.

[0015] Lo scam- bio di energia avviene quindi su un tratto di getto relativamente corto, cosi che per una miscolazione aufficicnte di corrente primaria e secondaria occor- re soltanto una lunghezza di tubo miscclatore relati- vamente corta.

[0016] Se con i procossi ora descritti si pud raggiun- gere una miscclazione favorevole di getto propulsivo e di aria secondaria, questo vantaggio sarebbe con- nesso tuttavia con una perdita sensibilmente auncnta- ta a causa dell'attrito sulla parete del getto pri- mario.

[0017] Si vuole ovviare a qucsto fenomeno concomitante svantaggioso con la formazione di una rapulsione elottrostatica di particelle.

[0018] Per questo si fa uso del fenomeno noto nella elettrotccnica come ionizza- UFFICIOTECNICOING.A.MANMUSCI zione superficiale, secondo cui con deposito di elet- troni su molecole di gas neutre vengono formati ioni negativi.

[0019] E' noto che metalli riscaldati fortemcnte emet tono elettroni.

[0020] A qucsto ricuardo per ottenere con esiguo dispendio termico un'emissione sufficionte, viene eseguito spesso un rivcstimento di oasido.

[0021] Par ticolarmente vantaggioso si prosentato a qucsto riguardo por esempio un rivostinento di ossido di temperatura di enissione nocessaria e T = 1000o K oppure 727C.

[0022] (Per diminuire il lavoro di cstrazionc sono stati adoperati ancora altri metalli alcalino-ter rosi ed anche metalli delle terre rare nonche loro miscele rispettivamente loro composti).

[0023] Se ora la faccia interna dcl tubo miscelatore viene munita di un tale strato o riscaldata alla corrispondonte tem- peratura, le particolle elementari espulse da cuosto strato detcrminano un'ionizzazione della corrente rivolta alla parete del tubo.

[0024] Se inoltre vicne im- prosso alla faccia interna della parete un potenziale elettrico negativo, allora avvicne una repulsione di particelle, che impedisce un contatto diretto sulla parete e l'attrito di parete con cidcollegato.

[0025] UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI Nei disegni sono illustrate.cchematicamcnte a titolo di osempio forme di esecuzione della disposi- zione sccondo l'invenzione e piu precisamonte le Figg.1 a 5 mostrano la disposizione in un eiet tore soffiatore, essendo la Fig.1 una rappresenta- zione assonometrica delleiettore soffiatore, la Fig.2 una seziono attraverso il tubo miscelatore per pendicolarmento all'asse del tubo nella seziono tra- svcrsale dell'entrata del getto, la Fig.3 una sezione trasvoroale del tubo con vista verso l'estremita del tubo miscelatore, la Fig.4 una sezione della parete ingrandita perpendicolarmente all'asse del tubo e la Fig.5 una sezione ingrandita della parete in direzio ne della lunghezza del tubo.

[0026] Le Figg.6 ad 8 rappresentano schematicamente lo sviluppo conformemente all'invenzione di una tenuta di uno stantuffo cilindrico,e piu precisanente la Fig.6 mostra schomaticamente i contorni osterni dello stantuffo con due fasce o nastri di emissione, la Fig.7 e una sezione radiale ingrandita attraverso una parte dallo stantuffo.con nastro di emissione c la Fig.8 mostra una forma di esecuzione modificata dellaFig.7.

[0027] Nella foraa di esecuzione di un eiettore a get- to cioe soffiatore con ugello tangcnziale per un get UFFICIOTECNICOMO.A.MANMUSCI to propulsivo caldo conformemente all'invenzionc, e diaposto un ugollo 2 aul tubo miscolatore 1 in modo che il getto propulsivo entra attravoreo l'apertura di parete 3 tangenzialmonte rispetto alla parete in terna del tubo.

[0028] L'ugello 2 presenta rispetto alla generatrice 4 dol mantello un angolo 5 da 0o a 90o, in modo che il getto propulsivo descrive nell'intcrno del tubo un percorso a spirale 6.

[0029] L'aria secondaria 8 fluisce dal lato dell'entrata in 7 attravcrso il tubo miscolatore e si mescola con il getto propulsivo, il quale nella Fig.1 accennato soltanto dalla sua linca ccntrale 6.

[0030] Laniere di guida 9 previstc all'u- scita del tubo miscolatore debbono determinare un'u- scita di corrente puramento assiale senza torsione.

[0031] Per raggiungore un adattamento della corrente seconda- ria 8 al processo di corrente nell'interno del tubo miscclatore 1, potrebbe essere prevista anche al lato dell'entrata una tale corona di lamiere di guida (non illustrata.

[0032] Inoltrc linsufflamento del gas propulsi- vo potrebbe.anche essere distribuito a due o piu ugelli 2, i quali sarebbero da disporre sul contorne del tubo miscolatore 1 in ripartizionc scelta in mo- do adatto, por ottenere una distribuzione pii regola- re della corrente.

[0033] Di due condizioni di funzionancnto diverse, cioi che la corrente secondaria 8 dove essc- UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI re accelerata allentrata del tubo di miscelazione dalla velocita zero, oppure che la corronte gli si avvicina gia con una determinata velocita iniziale, si potrebbe toner ccnto eseguendo l'ugello 2, rispet tivamente gli ugelli 2 girevoli, in modo che il cen- tro di rotazione viene a trovarsi nel vertice di en- trata del getto propulsivo e la posizione tangenziale del getto propulsivo rispetto alla parete del tubo rimane mantenuta.

[0034] Per raggiungere la temperatura di emissione ne- cessaria si adopera convenicntemente un getto pro- pulsivo caldo, come lo.generano per esempio meccani smi motori di turbine.

[0035] Con un tale getto propulsivo per un dato tratto di getto si pud produrre il ri- scaldamento necessario, finche in seguito a miscela- zione con aria esterna fredda la temperatura scende.

[0036] La corrente lungo il percorao a spirale sotto l'in- fluonza del processo di miscelazione fino nell'am- bito dello strato limite avra un andamento turbolento, nellambito immediato di parete si stabilira perd una corrente laminare sottile, la quale e sufficien- te pcr mantenere lionizzazione superficiale.

[0037] Con cid perd per generare un'ionizzazione sufficiente e anche necessario il riscaldamento soltanto di una limitata zona.iniziale.

[0038] UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI Si potrebbe perd ancora prevedere un riscalda- mento addizionale nell'anbito surraffreddato, come per osempio rappreacntato nella Fig.5 in fortia di un riscaldamonto clettrico a resiatenza..E' illustrata una sezione di parete in direzione longitudinale del tubo miscelatorc con la parete del tubo 1,.lo strato suporficiale 10, lo strato isolante 12 ed il filo di riscaldamonto 11 in questo inserito, che circonda la zona da riscaldare del tubo miscclatore 1 evontual- mente come spirale di riscaldamento.

[0039] Per accelerare il riscaldamento allinizio del getto rispettivamente per allungare la zona di riscal damento, potrebbero anche essere disposte lamiere di protezione, che trattengono la corrente fredda secon daria su una determinata lunghezza lontana dal getto propulsivo.

[0040] Un ingrandimento della zona di riscalda- mento sarebbe anche conseguibile con insufflamento addizionale di gas propulsivo caldo, eventualnente suddiviso per sezioni sulla lunghezza del percorso della corrente.

[0041] Per cid che riguarda il dispendio di energia dei provvedimenti sopra descritti, e da osservare che non si presenta un consuno considere- vole di energia elettrica per caricare la parete del tubo miscelatore, perche non si verifica un flusso dicorrente.

[0042] UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI Il riscaldamento diretto della parete del tubo miscclatore costituisce naturalmente una fonte di perdite, poiche viene ceduto calore all'ambicnte.

[0043] A questa perdita pud pcrd essere ovviato con corrispon- dente isolamento, inoltre secondo esecuzioni suddet te occorreranno zone calde soltanto in anbiti rela- tivamente piccoli.

[0044] Un impiego particolarmente semplice della di- sposizione sopra descritta per diminuire l'attrito di parete di un getto di gas caldo risulta in caso di palette di turbino, se le superfici delle palette esposte alla corrente di gas vengono preparate per un lavoro di estrazione di elettroni piccolo.

[0045] Poiche in questo caso si tratta di una corrente in ogni caso sufficientemente calda, la quale durante il funzio- namento della turbina viene mantenuta costante ed uniforme, si pu anche contare su un'emissione rego- lare, la qualo si estende su tutta la superficie sfio rata dal gas propulsivo.

[0046] Lo stesso vale naturalmente anche per le palette di guida.

[0047] A causa del contatto diretto, impedito secondo quanto esposto sopra, fra il matariale delle palette ed i gas caldi ci si pud anche aspettare una certa diminuzione del riscaldamento delle palette, cosi che si pud ottenere uno scarico termico molto desiderato.

[0048] 10 UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI Sotto la preme3sa gia precedentemente fatta che le suporfici delle palette esposte alla corrente del gas siano munite di un adatto strato superficiale, si pud non soltanto rinunciare ad un eventuale riscalda- mento addizionale, ma e inutile anche l'applicazione di una tensione negativa.

[0049] L'applicazione dello stra- to suporficiale su tutte le superfici sulle quali ar riva la corrente, diventa necessaria anche por la ra gione che bisogna tener conto di una corrente piena- mente turbolenta.

[0050] Un altro impiego, perfettamente analogo a qusl- lo precedenta,risulta anche per un effusore per gas caldi.

[0051] In questo caso occorre soltanto un allestimen- to della suporficie interna dell'ugello con uno stra to superficiale conformemente a quanto esposto prece dentementc, il riscaldamento come condizione por un'e missione sufficicnte e perd anche.qui ugualmente as- sicurato.

[0052] Nella forma di esecuzione illustrata nelle Figg.6 ad 8 di una tenuta senza contatto, l'anello elastico tradizionalo viene sostituito da un dispo- sitivo di tenuta, che in sostanza consis te di un na- stro di emissione di un suddetto strato suporficiale 10 e di una soglia di potenziale 15.

[0053] Dellesigenza di un riscaldanento sufficiente del nastro di emis- UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI gione viene tenuto conto dal fatto che questo dispo- sitivo di tenuta e spostato in una zona di forte ri- scaldanento dello stantuffo, quindi verso il bordo superiore verso lo spazio di combustione.

[0054] Un riscal- il fatto che come materiale su cui viene riportato lo strato superficiale 10, ne viene scelto uno con una conduzionc termica relativamente cattiva ed il nastro di emissione viene provvisto di un isolamento termico 16 verso lo stantuffo 14.

[0055] Supponendo una piccola fessura d'aria tra il nastro diemissione 10 e la parete 17 del cilindro, il mezzo di lavoro viene completamente ionizzato in questa fessura.

[0056] Se poi l'uscita della fessura da una soglia di potenziale 15 - eventualmente in forma di uno spigolo 18 rivolto verso la fessura e verso la parete 17 - viene provvista di alta pressione, allora anche alte pressioni del mezzo di lavoro possono es- sere superate senza perdite di gas.

[0057] Per linitare que- sto potenziale di blocco della soglia 15 a questa ultima, questa e sistemata secondo la Fig.7 in modo isolato in 12.

[0058] Cosi come nellesecuzione tradiziona- le con anelli di tenuta, anche qui possono essere sistenati due o piu dispositivi di tenuta del tipo conformemente all'invenziona.

[0059] =12 OFFICIOTECNICO ING.A.MANNUSCI Nell'avviamento della macchina o si accattano convenicntemente fino al raggiungimento della tenpe- ratura di emissione necessaria perdite di gas, oppu- re si provvede ad un preriscaldamento della parte di tenuta, eventualmcnte in forma di un riscaldamento elettrico a resistcnza, come e illustrato nella Fic.8.

[0060] Il nastro di emissione 10 e qui di nuovo montato in uno strato isolante 12 piu grosso, ed in questo ul- timo subito dietro il nastro di emissione 10 e inse- rito un riscaldamento elettrico a resistenza, rappre- sentato da fili di riscaldamento 11 disegnati in se- zione.

[0061] Per compensare l'indebolimento della sezione trasversale in questo ambito, lo stantuffo pud es- sere munito di un rinforzo di parete 19, come accen- nato a tratteggio nella Fig.8.

[0062] Un tale riscaldamento addizionale presenta il vantaggio che eventuali oscil lazioni di teuperatura del proccsso di lavoro posso- no essere superate.

[0063] Il riscaldamento pud scendere al- la grandezza differenziale nccessaria, cosi che non c'e da temere in nessun caso un eccessivo dispendio di riscaldamento.

[0064] Poiche nella fessura della tenuta si presentera difficilmente una corrente di gas note- vole, sufficiente un'emissione relativanente pic- cola.per la ionizzazione continua nella fessura del- latenuta.

[0065] 13.

[0066] UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUSCI Uno scaricarsi delle particelle di cas ioniz- zate sulla parete del cilindro 17, pud essere inpe dito con l'applicazione di una tensione negativa 13, come illustrato nella Fig.7.

[0067] Se alla parete 17 del cilindro ed allo stantuf- fo 14 conformemente alla Fig.8 viene applicata una tensione negativa 13, allora nel caso illustrato di uno stantuffo cilindrico si pud ottenere una forza di orientamento dalla quale viene impedito un contat- to della parete 17 del cilindro con lo stantuffo 14 a causa della forte repulsione elettrica che.ora si verifica.

[0068] A causa del caricamento di uguale nome dello stantuffo 14 e del cilindro 17 si possono im- picgare senza difficolta valori di tensione corri- spondentemente alti.

[0069] .

Claims (9)

1. 1) Disposizione per diminuire l'attrito di parete di una corrente di gas calda, caratterizzata dal fatto che le pareti sono munite di uno strato superficiale, il quale con un riscaldamento diminui- sce sostanzialmonte il lavoro di estrazione degli elettroni, e che queste superfici vengono riscalda- te.

2) Disposizione secondo la rivcndicazione 1, caratterizzata dal fatto che viene applicata alle 14 UFFICIO TECNICO INO.A.

MANNUSCI pareti riscaldate una tensiona elcttrica iniziale nogativa.

3 Eiettore soffiatore, carattorizzato dal fat- to che la parete interna del tubo miscclatore () e munita almeno in parte di uno strato superficiale secondo una dellc rivendicazioni e 2, e che sono previsti dispositivi per riscaldare questo strato superficiale.

4 Eiettore soffiatore secondo la rivendica- zione 3, caratterizzato dal fatto che per riscalda- re lo strato suporficiale sorve il calore del getto propulsivo.

5) Fiettora soffiatore secondo la rivendica- zione 3, caratterizzato dal fatto che per riscaldare lo strato superficiale e previsto un riscaldamento elettrico a resistenza.

6) Eiettore soffiatore secondo una delle ri- vendicazioni.3 a 5, caratterizzato dal fatto che per insufflare il getto propulsivo sono previsti un ugello (2 disposto tangenzialmente all'esterno del tubo miscelatore () ed un'apertura (3) nella parete del tubo miscelatore (, l'asse dell'ugello rispetto allasse del tubo miscelatore ) formando un angolo 5) tra 0o g0°.

7) Eiettore soffiatore secondo la rivendicazio- 15 ne 6, carattorizzato dal fatto che due o pii ugelli (2 sono prsvisti sulla faccia esterna del tubo mi- scelatore.

8 Tenuta diuna parte.di lavoro mobile di un motore termico rispetto allo spazio di lavoro con impiego di una disposizione secondo una delle riven- dicazioni 1.

e 2, caratterizzata dal fatto che le su- perfici che servono per la tenuta sono munite almeno in parte dello strato superficiale che nel riscalda- mento eaaenzialmcnte diminuisce il lavoro di estra- zione deglielettroni.

9 Tenuta secondo la rivendicazione 8, carat- terizzata dal fatto che e prevista una soglia di po- tenziale elettrica alluscita della fessura della te nuta.

UFFICIO TECNICO ING.A.MANNUCCI FIRENZE 4GEN.1974 PERINCARICO OGANTE LUFEI .