NL1017045C2

NL1017045C2 - Gas flow layer formation device utilising Coanda effect, especially for burner devices, generates spiral gas flow inside passage exiting at surface on which this layer is formed

Info

Publication number: NL1017045C2
Application number: NL1017045A
Authority: NL
Inventors: Jozef Hubertus Gerard Mattheij
Original assignee: Elbar Bv
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2002-07-09

Abstract

A flow device (5) is used to generate a spiral gas flow (7) inside the passage (4) which exits at the surface (2) on which the gas flow layer is to be formed. Gas leaving the passage is directed to flow over the surface by the Coanda effect. Independent claims are also included for (a) a burner device provided with the gas flow layer formation device, and (b) a method for creating a gas flow layer on a surface using this device.

Description

r τr τ

Korte aanduiding: Inrichting en werkwijze voor het aanbrengen van een gaslaag op een oppervlak.Brief indication: Device and method for applying a gas layer to a surface.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor 5 het aanbrengen van een gaslaag langs een oppervlak omvattende een doorgang voor een gasstroom van een instroomzijde naar een tegenovergelegen uitstroomzijde bij het oppervlak, welke gasstroom na het verlaten van de doorgang aan de uitstroomzijde ten gevolge van het Coanda-effect afbuigt naar het oppervlak.The invention relates to a device for applying a gas layer along a surface comprising a passage for a gas flow from an inflow side to an opposite outflow side at the surface, which gas stream after leaving the passage on the outflow side due to the Coanda effect bends to the surface.

10 Het Coanda-effect laat zich kortweg beschrijven door het verschijnsel dat een fluïdum, zoals lucht of water, de neiging heeft om een gekromd oppervlak te volgen en daartoe af te buigen van een rechte baan.The Coanda effect can be briefly described by the phenomenon that a fluid, such as air or water, tends to follow a curved surface and to that end deflects from a straight path.

Een voorbeeld waarbij het Coanda-effect wordt benut 15 wordt beschreven in het Amerikaanse octrooi schrift US 5,658,141. Hierin wordt een inrichting beschreven voor het spreiden van een vlam. Deze inrichting omvat een ronde buis die uitmondt in een opening van een plaat. De randen van de opening zijn als een gekromd oppervlak uitgevoerd. Zowel een verbrandingsgas dat door de doorgang wordt gevoerd als een 20 verbrandingsondersteuningsgas welke evenwijdig aan het verbrandingsgas door een ringvormige ruimte aanwezig tussen de buis en de omtreksrand van de opening wordt geblazen, worden buitenwaarts in de richting van het oppervlak afgebogen langs het gekromde oppervlak van de opening.An example where the Coanda effect is utilized is described in U.S. Patent No. 5,658,141. A device for spreading a flame is described herein. This device comprises a round tube that opens into an opening of a plate. The edges of the opening are designed as a curved surface. Both a combustion gas passed through the passage and a combustion support gas which is blown through the annular space present between the tube and the peripheral edge of the opening parallel to the combustion gas are deflected outwardly in the direction of the surface along the curved surface of the opening. opening.

De Duitse octrooiaanvrage DE 34 10 078 beschrijft een 25 systeem waarbij verse lucht langs het plafond van een relatief hoge ruimte wordt geleid, waarbij de lucht langs een afgerond verloop tussen een op het plafond opgestelde koker en een flens over 90° wordt afgebogen.The German patent application DE 34 10 078 describes a system in which fresh air is guided along the ceiling of a relatively high space, wherein the air is deflected 90 ° along a rounded course between a duct arranged on the ceiling and a flange.

Dergelijke toepassingen van het Coanda-effect worden beperkt doordat, bij een te sterke kromming van het betreffend oppervlak, 30 de fluïdumstroom zal losbreken en dientengevolge het oppervlak niet zal volgen. Bovendien zal de fluïdumstroom minder de neiging hebben een gekromd oppervlak te volgen naarmate de snelheid van de fluïdumstroom groter is. Om nu toch de gewenste afbuiging te verkrijgen zal een kromming met een grotere kromtestraal moeten worden toegepast. Hiervoor ontbreekt echter 35 veelal de ruimte.Such applications of the Coanda effect are limited in that if the curvature of the surface in question is too strong, the fluid flow will break loose and, consequently, the surface will not follow. In addition, the fluid flow will be less likely to follow a curved surface as the velocity of the fluid flow is greater. In order to achieve the desired deflection now, a curvature with a larger radius of curvature will have to be applied. However, 35 space is often lacking for this.

1017045- , f 21017045, f 2

De uitvinding beoogt nu voor bovengenoemde bezwaren een oplossing te bieden waardoor de toepassingsmogelijkheden voor het benutten van het Coanda-effect aanzienlijk worden uitgebreid, met name voor wat betreft situaties die men in zijn algemeenheid als extremer zal 5 beschouwen, bijvoorbeeld doordat een hoge snelheid van de gasstroom is vereist of omdat voor de kromming slechts een beperkte hoeveelheid ruimte beschikbaar is. Dergelijke situaties doen zich bijvoorbeeld voor bij onderdelen van gasturbines die gekoeld en/of van een beschermende 1 uchtfilm voorzien moeten worden of bij ventilatiesystemen voor luchtverversing. 10 In verband met het bovenbeschreven oogmerk wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat stromingsmiddelen zijn voorzien voor het teweegbrengen van een spiraalvormige gasstroming in de doorgang. Door het toepassen van de spiraal vormige gasstroming kan men een gasstroming creëren met een hoge stromingssnelheid waarbij echter de axiale component beperkt 15 blijft. De verhouding tussen de tangentiële en de axiale component is met name......bepalend voor het al dan niet optreden.....van het Coanda-effect en zal slechts onder een zekere grenswaarde optreden. De gasstroming zal na het verlaten van de doorgang als het ware uitwaaieren langs en over het oppervl ak, desgewenst met een in vergel i jking tot de stand van de techniek, 20 grotere snelheid. Dit ondanks het feit dat de vereiste kromtestraal van de kromming relatief klein kan blijven.The invention now has for its object to provide a solution for the above-mentioned drawbacks whereby the application possibilities for utilizing the Coanda effect are considerably expanded, in particular with regard to situations which will generally be regarded as more extreme, for example because a high speed of the gas flow is required or because only a limited amount of space is available for the curvature. Such situations occur, for example, with parts of gas turbines that must be cooled and / or provided with a protective air film or with ventilation systems for ventilation. In connection with the above-described object, the device according to the invention is characterized in that flow means are provided for producing a spiral gas flow in the passage. By applying the spiral-shaped gas flow, it is possible to create a gas flow with a high flow rate, but the axial component remains limited. The ratio between the tangential and the axial component is in particular ...... decisive for the occurrence or non-occurrence ..... of the Coanda effect and will only occur below a certain limit value. After leaving the passage, the gas flow will, as it were, fan out along and over the surface, if desired with a higher speed compared to the state of the art. This is despite the fact that the required radius of curvature of the curvature can remain relatively small.

Bij voorkeur omvatten de stromingsmiddelen ten minste één tangentieel gerichte instroomopening. Hierdoor kan op eenvoudige wijze de spiraalvormige gasstroming teweeg worden gebracht. Voor het verkrijgen 25 van de spiraalvorm dient de richting van de instroomopening ook een axiale component te hebben.The flow means preferably comprise at least one tangentially directed inflow opening. The spiral gas flow can hereby be produced in a simple manner. To obtain the spiral shape, the direction of the inflow opening must also have an axial component.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de stromingsmiddelen een aantal zich radiaal uitstrekkende stationaire geleidingsschoepen waarmee eveneens op geschikte wijze een spiraal vormige 30 gasstroming in de doorgang kan worden bewerkstelligd.According to a preferred embodiment the flow means comprise a number of radially extending stationary guide vanes with which also a spirally shaped gas flow can be effected in the passage.

Bij voorkeur heeft de doorgang aan de uitstroomzijde een toenemende binnendiameter. Hierdoor is het mogelijk om de axiale component van de spiraal vormige gasstroming, oftewel de spoed van de spiraal, verder te verkleinen. Naarmate deze spoed kleiner is kan een 35 scherpere afbuiging naar het oppervlak worden verkregen zonder dat het Coanda-effect verloren gaat.The passage on the outflow side preferably has an increasing inner diameter. This makes it possible to further reduce the axial component of the spiral-shaped gas flow, or the pitch of the spiral. As this pitch is smaller, a sharper deflection towards the surface can be obtained without the Coanda effect being lost.

10 1 70 4 5^ , ' 310 1 70 4 5 ^ 3

Bij voorkeur is ter plaatse van de uitmonding een afronding tussen doorgang en oppervlak aanwezig met een kromtestraal van maximaal 5 mm. Door het toepassen van een dergelijke kromtestraal worden de voordelen van de uitvinding optimaal benut doordat zo min mogelijk 5 ruimte wordt ingenomen door maatregelen om het Coanda-effect te verkrijgen. Overigens is het uiteraard ook zo dat een dergelijke afronding aangebracht kan zijn in de binnenwand van de doorgang.Preferably, there is a rounding between passage and surface at the location of the mouth with a radius of curvature of at most 5 mm. By applying such a radius of curvature, the advantages of the invention are optimally utilized in that as little space as possible is taken up by measures to obtain the Coanda effect. Incidentally, it is of course also the case that such a rounding can be provided in the inner wall of the passage.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm zijn de stromingsmiddelen binnen de doorgang opgesteld bij voorkeur aan de 10 instroomzijde ervan zodat bij toepassing van de uitvinding in branders de thermische belasting beperkt blijft. Daarnaast kan zo de lengte van de doorgang tussen de stromingsmiddelen en de uitmonding van de doorgang worden beperkt, waardoor de onvermijdelijke uitdemping van de spiraalvormige gasstroming slechts in beperkte mate zal optreden.According to an advantageous embodiment, the flow means are arranged within the passage, preferably on the inflow side thereof, so that when the invention is used in burners the thermal load remains limited. In addition, the length of the passage between the flow means and the mouth of the passage can thus be limited, so that the inevitable damping of the spiral gas flow will only occur to a limited extent.

15 Daarnaast kan het eveneens voordelig zijn indien de stromingsmiddelen aan de instroomzijde voor de doorgang zijn opgesteld. Dit biedt de mogelijkheid om de stromingsmiddelen vanuit een radiale of tangentiële richting met een gasstroom te benaderen. Bovendien is buiten de doorgang veelal meer ruimte beschikbaar voor een optimale geometrie 20 van de stromingsmiddelen. Bij toepassing van de uitvinding in branders blijft wederom de thermische belasting op de stromingsmiddelen beperkt.In addition, it can also be advantageous if the flow means are arranged on the inflow side for the passage. This offers the possibility of approaching the flow means from a radial or tangential direction with a gas stream. Moreover, more space is often available outside the passage for an optimum geometry of the flow means. When the invention is used in burners, the thermal load on the flow means is again limited.

Volgens een zeer bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm is in het oppervlak rondom de uitmonding van de doorgang een aantal brandermonden aangebracht. Dergelijke brandermonden kunnen bijvoorbeeld 25 hun toepassing hebben bij gasturbines en straalmotoren. In de verbrandings-kamers hiervan wordt brandstof gasvormig of in fijn verdeelde toestand in de verbrandingslucht gespoten teneinde een volledige verbranding te krijgen. De verbranding vindt plaats op het contactvlak tussen het brandstofrijke gebied en de omringende verbrandingslucht. Het stromings-30 patroon en de toevoer van verse lucht en brandstof is zo ingericht dat hete verbrandingsgassen van circa 1 600°C recirculeren naar het gebied van de brandermonden. Dit is nodig voor een stabiele ontsteking en verbranding, maar vormt daarentegen ook een aanzienl i jke belasting voor de brandermonden en de omgeving hiervan. Hierdoor komt het vaak voor dat ter plaatse 35 verbrandingsverschi jnselen optreden of dat er zich kool afzettingen vormen die tot grote schade leiden wanneer zij onherroepelijk afbreken en in de !*» O r T '1 -- ~ * -ij) ü t V/ Lï w 4 turbine terecht komen. Door nu, overeenkomstig de uitvinding, een gaslaag aan te brengen langs het oppervlak waarin de brandermonder zijn aangebracht, wordt een verkoelende en beschermende gasvormig oppervlakte-laag gevormd, die enerzijds voorkomt dat koolstof zich kan afzetten op 5 het oppervlak, terwijl anderzijds de temperaturen van een oppervlak beperkt kunnen blijven.According to a very special preferred embodiment, a number of burner nozzles are arranged in the surface around the mouth of the passage. Such burner nozzles may, for example, have their application with gas turbines and jet engines. In the combustion chambers thereof, fuel is injected gaseously or in a finely divided state into the combustion air in order to obtain a complete combustion. The combustion takes place at the contact surface between the fuel-rich area and the surrounding combustion air. The flow pattern and the supply of fresh air and fuel are arranged such that hot combustion gases of approximately 1,600 ° C recirculate to the burner mouths area. This is necessary for a stable ignition and combustion, but on the other hand also forms a considerable load for the burner nozzles and the environment thereof. As a result, it often happens that incineration phenomena occur on site or that coal deposits form which lead to great damage if they break down irreversibly and in the V / T! Lïw 4 turbine ends up. By now applying, in accordance with the invention, a gas layer along the surface in which the burner bottom is arranged, a cooling and protective gaseous surface layer is formed, which on the one hand prevents carbon from depositing on the surface, while on the other hand the temperatures of a surface can remain limited.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een verbrandingsinrichting, zoals een gasturbine of straalmotor, voorzien van een voorkeursinrichting zoals beschreven in bovenstaande paragraaf.The invention also relates to a combustion device, such as a gas turbine or jet engine, provided with a preferred device as described in the above paragraph.

10 Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een gaslaag langs een oppervlak. Volgens de bovenstaand aangehaalde stand van de techniek is het reeds bekend een gasstroom te verplaatsen door een doorgang die uitmondt bij het oppervlak waarnaar de gasstroom zich na het verlaten van de doorgang ten gevolge 15 van het Coanda-effect afbuigt. De bezwaren die kleven aan een dergelijke werkwijze zijn eveneens bovenstaand reeds beschreven. Voor deze bezwaren wordt een oplossing geboden doordat de werkwijze volgens de uitvinding zich kenmerkt door het teweeg brengen van een spiraalvormige gasstroming in de doorgang in de richting van het oppervlak. De voordelen die zijn 20 verbonden aan een dergelijke spiraal vormige gasstroming zijn eveneens bovenstaand reeds beschreven.In addition, the invention relates to a method for applying a gas layer along a surface. According to the state of the art cited above, it is already known to displace a gas stream through a passage that opens at the surface to which the gas stream deflects after leaving the passage as a result of the Coanda effect. The drawbacks associated with such a method have also already been described above. A solution is provided for these drawbacks in that the method according to the invention is characterized by causing a spiral gas flow in the passage towards the surface. The advantages associated with such a spiral gas flow have also been described above.

Bij voorkeur bedraagt de snelheid van de gasstroming ten minste 20 m/sec per seconde. Bij dergelijke snelheden worden de voordelen van de uitvinding maximaal benut en is de uitvinding met name 25 geschikt voor toepassing bij branders met name van gasturbines en straalmotoren.The speed of the gas flow is preferably at least 20 m / sec per second. At such speeds, the advantages of the invention are exploited to the maximum and the invention is particularly suitable for use with burners, in particular gas turbines and jet engines.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de navolgende figuren. Hierin toont: figuur 1 schematisch in 1angsdoorsnede een eerste 30 configuratie van een inrichting volgens de uitvinding figuur 2 een tweede configuratie figuur 3 de tweede configuratie met alternatieve stromingsmiddelen figuur 4 schematisch in vooraanzicht de uitstroming 35 van gas figuur 5A in zijaanzicht eerste stromingsmiddelen 1017045¾ 5 figuur 5B in achteraanzicht de eerste stromingsmiddelen figuur 5C een dwarsdoorsnede volgens de lijn VC-VC inThe invention will now be further elucidated with reference to the following figures. Herein: figure 1 shows diagrammatically in longitudinal section a first configuration of a device according to the invention figure 2 a second configuration figure 3 the second configuration with alternative flow means figure 4 schematically in front view the outflow 35 of gas figure 5A in side view first flow means 10170455 figure Fig. 5B shows a rear view of the first flow means, Fig. 5C, a cross-section along the line VC-VC

figuur 5AFigure 5A

figuur 6A in zijaanzicht tweede stromingsmiddelen 5 figuur 6B in achteraanzicht de tweede stromingsmiddelenfigure 6A in side view of second flow means; figure 6B in rear view of the second flow means

figuur 6C een dwarsdoorsnede volgens de lijn VIC-VICfigure 6C shows a cross section along the line VIC-VIC

in figuur 6Ain Figure 6A

figuur 7 in perspectief en gedeeltelijk weggebroken derde stromingsmiddelen 10 figuur 8 in langsdoorsnede een eerste alternatieve doorgangsvorm voor figuur 1 figuur 9 een tweede alternatieve doorgangsvorm figuur 10 een derde alternatieve doorgangsvorm figuur 1IA in vooraanzicht een brandermond 15 figuur 11B in zijaanzicht de brandermond.figure 7 in perspective and partially broken away third flow means 10 figure 8 in longitudinal section a first alternative passage shape for figure 1 figure 9 a second alternative passage shape figure 10 a third alternative passage shape figure 1IA in front view a burner mouth figure 11B in side view the burner mouth.

In de navolgende figuurbeschrijving zullen voor de verschillende figuren gelijke verwijzingscijfers voor overeenkomstige onderdelen en aspecten worden gehanteerd.In the following description of the figures, the same reference numerals for corresponding parts and aspects will be used for the different figures.

De figuren 1 en 2 geven schematisch twee principiële 20 configuraties van de inrichting volgens de uitvinding weer, waarmee tevens de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast. In wand 1 met voorzijde 2 en achterzijde 3 is een, zich tussen de voorzijde 2 en achterzijde 3 uitstrekkende, doorgang 4 aanwezig. In figuur 1 wordt doorgang 4 die een ronde doorsnede heeft aan de achterzijde 3 buiten wand 25 1 begrensd door eerste stromingsmiddelen 5. In de configuratie volgens figuur 2 zijn tweede stromingsmiddelen 6 opgenomen in doorgang 4 die aan de voorzijde 2 een eerste deel 4a heeft met een ronde doorsnede en aan de achterzijde 3 een tweede deel 4b heeft met een vierkante doorsnede. Dankzij de nog nader toe te lichten werkzaamheid van de stromingsmiddelen 30 5, 6 wordt binnen doorgang 4 een spiraalvormige gasstroom 7 teweeggebracht.Figures 1 and 2 schematically show two basic configurations of the device according to the invention, with which the method according to the invention can also be applied. In wall 1 with front side 2 and rear side 3 there is a passage 4 extending between the front side 2 and rear side 3. In figure 1, passage 4 which has a round cross-section at the rear 3 outside wall 1 is bounded by first flow means 5. In the configuration according to figure 2, second flow means 6 are included in passage 4 which has a first part 4a at the front 2 with has a round section and at the rear 3 a second part 4b with a square section. Owing to the effectiveness of the flow means 5, 6, which will be explained in more detail below, a spiral gas flow 7 is produced within passage 4.

Deze spiraal vormige gasstroom 7 heeft een geringe axiale component. Deze axiale component is mede bepalend voor het optreden van het Coanda-effect bij het verlaten door de spiraal vormige gasstroom 7 van de doorgang 4 aan de voorzijde 2. Bij deze overgang zal de spiraalvormige gasstroom 7 35 overgaan in een tangentiële gasstroom 8 over de gehele omtrek van de uitmonding van doorgang 4. In figuur 4 zijn vier van deze tangentiële P ·' 7Π ·ί .C i L- i ( U Ή- O ^ 6 richtingen schematisch weergegeven, maar het mag duidelijk zijn dat de gasstroom 8 uitwaaiert over de gehele voorzijde 2. Dankzij het Coanda-effect zal de tangentiële gasstroom 8 zich als het ware aan het oppervlak hechten, bijvoorbeeld voor het koelen van dit oppervlak.This spiral gas flow 7 has a small axial component. This axial component also determines the occurrence of the Coanda effect when leaving the front 4 through the spiral-shaped gas flow 7. At this transition, the spiral gas flow 7 will merge into a tangential gas flow 8 over the entire circumference of the mouth of passage 4. In Figure 4, four of these tangential P · 7Π · .C i L-i (U Ή-O ^ 6 directions) are shown schematically, but it may be clear that the gas flow 8 blows out over the entire front 2. Thanks to the Coanda effect, the tangential gas stream 8 will adhere to the surface, as it were, for example for cooling this surface.

5 In de figuren 5A, 5B en 5C is in verschillende aanzichten een voorbeeld gegeven van een mogelijke uitvoeringsvorm van de eerste stromingsmiddelen 5 in figuur 1. Hierbij is het van belang op te merken dat de druk van de binnenatmosfeer 9 aan de achterzijde 3 hoger is dan de druk van de buitenatmosfeer 10 aan de voorzijde 2. Vanwege dit 10 drukverschil zal gas de neiging hebben om via de eerste stromingsmiddel en 5 en boring 4 van de binnenatmosfeer 9 naar de buitenatmosfeer 10 te stromen. De eerste stromingsmiddel en 5 bestaat in hoofdzaak uit een rechthoekig blok 11 waarin een centrale boring 12 is aangebracht die coaxiaal is gelegen met doorgang 4. Vanaf een zijkant 13 strekt zich een 15 tangentiële boring 14 uit die aansluit op de centrale boring 12. Vanwege de......overdruks it.uat.iszal tangentieel instromend gas 15 via tangentiële boring 14 in de centrale boring 12 terecht komen en aldaar worden omgebogen tot de spiraal vormige gasstroom 7 die naar de voorzijde 2 verloopt. Het is voordelig hiertoe om de tangentiële boring 14 ook een beperkte axiale 20 component in de richting van de voorzijde 2 te geven.5A, 5B and 5C show in different views an example of a possible embodiment of the first flow means 5 in figure 1. It is important to note here that the pressure of the inner atmosphere 9 on the rear side 3 is higher then the pressure of the outer atmosphere 10 at the front 2. Because of this pressure difference, gas will tend to flow via the first flow means and 5 and bore 4 from the inner atmosphere 9 to the outer atmosphere 10. The first flow means and 5 essentially consists of a rectangular block 11 in which a central bore 12 is arranged which is coaxially located with passage 4. From a side 13 a tangential bore 14 extends which connects to the central bore 12. Because of the ...... overpressure it will be that tangentially inflowing gas 15 will end up in the central bore 12 via tangential bore 14 and be bent there into the spiral-shaped gas stream 7 which extends to the front 2. It is advantageous for this purpose to also give the tangential bore 14 a limited axial component in the direction of the front side 2.

Een schematisch voorbeeld van een mogelijke uitvoeringsvorm voor de tweede stromingsmiddelen 6 in figuur 2 is weergegeven in de figuren 6A, 6B en 6C. Ook de tweede stromingsmiddelen bestaan in hoofdzaak uit een rechthoekig blok 16 met een centrale boring 17. Aangezien geen 25 van de zijkanten 18 beschikbaar is voor de instroming van een eventueel tangentieel instromend gas is aan de achterzijde een axiale boring 19 aangebracht die na een beperkte lengte ombuigt over een hoek van circa 90° naar een tangentiële boring 20. Axiaal excentrisch in de axiale boring 19 instromend gas 21 wordt tangentieel afgebogen in tangentiële boring 30 20 om vervolgens binnen de centrale boring 17 te worden afgebogen tot een spiraal vormige gasstroom 7. Alhoewel ten behoeve van de duidelijkheid in de figuren 5A tot en met 6C per centrale boring 12, 17 slechts één, tangentieel, toevoerkanaal is weergegeven, is het eveneens mogelijk om een aantal van dergelijke toevoerkanalen verdeeld over de omtrek van de 35 centrale boring aan te brengen.A schematic example of a possible embodiment for the second flow means 6 in figure 2 is shown in figures 6A, 6B and 6C. The second flow means also consist essentially of a rectangular block 16 with a central bore 17. Since none of the sides 18 is available for the inflow of a possibly tangentially inflowing gas, an axial bore 19 is provided at the rear which after a limited length bends over an angle of about 90 ° to a tangential bore 20. Gas 21 inflowing axially into the axial bore 19 is deflected tangentially into tangential bore 30 and subsequently deflected within the central bore 17 into a spiral gas flow 7. Although for clarity's sake, only one tangential supply channel is shown in figures 5A to 6C per central bore 12, 17, it is also possible to arrange a number of such supply channels distributed over the circumference of the central bore .

ί ^ i i V.i ' 77

In figuur 3 is een configuratie weergegeven voor de uitvinding met derde stromingsmiddelen 22 die net als de tweede stromingsmiddelen 6 in figuur 2 zijn opgenomen binnen de doorgang 4 in wand 1. In figuur 7 zijn de derde stromingsmiddelen 22 weergegeven. De 5 derde stromingsmiddelen 22 bestaan uit een ring 23 die met zijn buitenzijde 24 aanligt tegen de binnenzijde van doorgang 4. Alhoewel in de weergegeven situatie de binnenzijde 25 van ring 23 en de voorzijde 26 haaks op elkaar zijn gelegen, is het ook mogelijk om de binnenzijde 25 en de voorzijde 26 een dusdanige vorm te geven dat een spiraal vormige gasstroom 7 aldaar 10 zonder abrupte overgangen overgaat naar de binnenzijde van doorgang 4. Concentrisch met ring 23 is binnen deze ring 23 een as 27 aangebracht die om nog toe te lichten redenen hol kan zijn uitgevoerd. Tussen de as 27 en de ring 23 strekt zich radiaal een viertal schoepen 28 uit ieder met een dusdanig gevormd leivlak 29 dat axiaal excentrisch instromend gas 21 15 wordt omgebogen tot een spiraal vormige gasstroom 7.Figure 3 shows a configuration for the invention with third flow means 22 which, just like the second flow means 6 in Figure 2, are contained within the passage 4 in wall 1. In Figure 7, the third flow means 22 are shown. The third flow means 22 consist of a ring 23 which rests with its outside 24 against the inside of passage 4. Although in the situation shown the inside 25 of ring 23 and the front 26 are perpendicular to each other, it is also possible to to shape inside 25 and front 26 such that a spiral-shaped gas flow 7 changes there without abrupt transitions to the inside of passage 4. Concentrically with ring 23, within this ring 23, a shaft 27 is arranged which for reasons to be explained hollow. Four blades 28 extend radially between the shaft 27 and the ring 23, each with a guide surface 29 formed in such a way that axially eccentric inflowing gas 21 is bent into a spiral-shaped gas stream 7.

In de figuren 1, 2, 3 en 7 is eveneens een concentrisch axiaal instromend gas 30 weergegeven dat relatief ongemoeid de stromingsmiddelen 5, 6 en 7 zal passeren, waarbij wordt opgemerkt dat bij de derde stromingsmiddelen 22 as 27 hol dient te zijn uitgevoerd. Dankzij deze 20 axiale concentrische stroming binnen boring 4 kan worden voorkomen dat in het centrum van boring 4 een dusdanige onderdruk optreedt dat een instroom van gas vanaf de voorzijde 2 zou kunnen plaatsvinden bijvoorbeeld doordat de spiraal vormige gasstroom 7 naar het centrum van doorgang 4 afbuigt bij het verlaten van doorgang 4.Figures 1, 2, 3 and 7 also show a concentric axially inflowing gas 30 which will pass through flow means 5, 6 and 7 relatively undisturbed, it being noted that for third flow means 22 shaft 27 must be hollow. Thanks to this axial concentric flow within bore 4, it is possible to prevent such an underpressure occurring in the center of bore 4 that an inflow of gas from the front 2 could occur, for example because the spiral gas flow 7 deflects towards the center of passage 4 at leaving passage 4.

25 De figuren 8, 9 en 10 tonen enkele alternatieve vormen die de doorgangen 4 zouden kunnen aannemen. Alhoewel in genoemde figuren de stromingsmiddelen, overeenkomstig figuur 1, aan de achterzijde 3 buiten de doorgang 4 is aangebracht, spreekt het voor zich dat de getoonde doorgangsvormen ook zouden kunnen worden toegepast in combinatie met de 30 configuraties zoals weergegeven in de figuren 2 en 3. De doorgangen zoals getoond in de figuren 8, 9 en 10 hebben met elkaar gemeen dat de omtrek ervan van de binnenzijde 3 naar de buitenzijde 2 toeneemt. Dit heeft tot gevolg dat de axiale component van een spiraal vormige gasstroom binnen de doorgang zal afnemen waardoor het uitstromend gas eerder genegen zal 35 zijn om, dankzij het Coanda-effect, zich te hechten aan de voorzijde 2. In figuur 8 is hiertoe een taps uitlopend deel 31 voorzien. In figuur 9 8 wordt een afronding 32 toegepast aan de voorzijde 2 waardoor de overgang tussen de binnenzijde van de doorgang 4 en de voorzijde 2 minder abrupt zal zijn, hetgeen gunstig is voor het verkrijgen van het Coanda-effect. In figuur 10 wordt een taps uitlopend deel 33 gecombineerd met een 5 afronding 34.Figures 8, 9 and 10 show some alternative forms that the passages 4 could take. Although in said figures the flow means, according to figure 1, are arranged at the rear 3 outside the passage 4, it goes without saying that the shown passage shapes could also be used in combination with the configurations as shown in figures 2 and 3. The passages as shown in Figs. 8, 9 and 10 have in common that their perimeter increases from the inside 3 to the outside 2. This has the consequence that the axial component of a spiral-shaped gas stream within the passage will decrease, as a result of which the outflowing gas will be more inclined to attach to the front side 2, thanks to the Coanda effect. flared part 31. In Figure 9 a rounding 32 is applied to the front side 2, so that the transition between the inside of the passage 4 and the front side 2 will be less abrupt, which is favorable for obtaining the Coanda effect. In figure 10 a tapered part 33 is combined with a rounding 34.

In de figuren 1IA en 11B is in voor- en zijaanzicht een brander 40 getoond zoals deze bijvoorbeeld kan worden toegepast bij gasturbines en straalmotoren. De brander 40 is ringvormig en aangebracht in een wand 41 waarin zich veelal meerdere branders bevinden. De brander 10 40 omvat een ringvormige brandstofverdel ingskamer 42 waaraan via niet nader getoonde toevoerkanalen continu brandstof, bijvoorbeeld gasvormig, kan worden toegevoerd. De brandstof verlaat de verdelingskamer 42 via één van de in een cirkel opgestelde uitlaatopeningen 43. De uitstroomopeningen bevinden zich aan de zijde van een verbrandingskamer alwaar de brandstof 15 onder invloed van toegevoerde zuurstof verbrandt. Binnen en concentrisch met de ringvormige verdeling_s kamer 42 bevindt zich een centrale niet geheel doorlopende boring 44 waarbinnen een spiraal vormige gas, bijvoorbeeld zuurstof, stroom teweeg kan worden gebracht door het toevoeren van het gas onderdruk via twee instroomopeningen 45. Deze twee instroomopeningen 20 45 zijn tangentieel gericht ten opzichte van de centrale boring 44 (vergelijk de figuren 5A tot en met 5C) en hebben een beperkte axiale component. Het zuurstof dat aan de zijde van de verbrandingskamer de boring 44 verlaat hecht zich, dankzij het Coanda-effect aan het aangrenzende oppervlak van de brander 40 en draagt zorg voor een verkoelende laag 25 zuurstof op dit oppervlak waardoor de thermische belasting van dit oppervlak wordt beperkt.In figures 1IA and 11B a burner 40 is shown in front and side view, such as can be used, for example, with gas turbines and jet engines. The burner 40 is annular and mounted in a wall 41 in which there are often several burners. The burner 40 comprises an annular fuel distribution chamber 42 to which fuel, for example gaseous, can be supplied continuously via supply channels (not shown). The fuel leaves the distribution chamber 42 via one of the outlet openings 43 arranged in a circle. The outflow openings are on the side of a combustion chamber where the fuel 15 burns under the influence of supplied oxygen. Inside and concentric with the annular distribution chamber 42 there is a central bore 44 which is not entirely continuous, within which a spiral gas, for example oxygen, can be generated by supplying the gas underpressure via two inflow openings 45. These two inflow openings 45 are oriented tangentially to the central bore 44 (compare Figures 5A to 5C) and have a limited axial component. The oxygen leaving the bore 44 on the side of the combustion chamber attaches itself, thanks to the Coanda effect, to the adjacent surface of the burner 40 and provides a cooling layer of oxygen on this surface, thereby limiting the thermal load of this surface .

101 704 5™101 704 5 ™

Claims

Device as claimed in claim 1, characterized in that the flow means comprise at least one inflow opening directed tangentially to the passage.

3. Device as claimed in claim 1, characterized in that the flow means comprise a number of radially extending stationary guide vanes.

Device as claimed in claim 1, 2 or 3, characterized in that the passage on the outflow side has an increasing inner diameter.

Device as claimed in claim 4, characterized in that the inner diameter on the outflow side extends conically.

Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that a rounding between passage and surface is present at the location of the mouth with a radius of curvature of at most 5 mm.

7. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the flow means are arranged within the passage.

Device as claimed in any of the claims 1-6, characterized in that the flow means are arranged on the inflow side for the passage.

9. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that a number of burner nozzles are arranged in the surface around the mouth of the passage.

10. Combustion device provided with a device according to claim 9. II. Method for applying a gas layer along a surface comprising displacing a gas stream through a passage which opens into the surface to which the gas stream flows after the • 2 * - ', Λ Cl-, ... * ^ ü ft O * When leaving the passage as a result of the Coanda effect, it deflects, characterized by causing a spiral gas flow in the passage towards the surface.

12. Method according to claim 11, characterized in that the velocity of the gas flow is at least 20 m / sec. 1017045a