Poprvé se turbokompresory objevily na světovém trhu počátkem minulého století, v roce 1906. Jejich význam v té době nebyl velký, v podstatě se používaly pouze jako náhrady pístových kompresorů, hlavně pro stlačování vzduchu. Postupně se však začaly prosazovat a staly se jedním z důležitých strojírenských odvětví.
V rámci ČKD Praha se začaly vyrábět v roce 1916 v tehdejším závodě Breitfeld-Daněk v pražském Karlíně. Za zmínku stojí, že se zhotovovaly podle vlastní dokumentace, přestože v té době převážná většina ostatních firem pracovala podle licencí tvůrce turbokompresorů prof. Rateaua. Na svou dobu měly tyto stroje ČKD vysokou technickou úroveň. Například jeden z prvních byl pro stlačení 7 ve dvoutělesovém provedení, s pohonem parní turbínou a již tenkrát se při návrhu uplatnila kombinace vnitřního a vnějšího chlazení během komprese, což svědčí o vysoké technické úrovni. O úspěšnosti těchto strojů svědčí také skutečnost, že jejich velká část byla v provozu i po druhé světové válce. První stroje putovaly do našich dolů, například: Orlová, Saturn, Petřvald, Poruba, do hutí Vítkovice atd. V období první republiky vyráběly turbokompresory ještě Škoda Plzeň a Trenčianske strojárne. Potřeba byla prakticky určována požadavky odvětví doly a hutě. K novému rozmachu dochází v období konjunktury po druhé světové válce, kdy jde zpočátku opět převážně o dodávky pro doly a hutě. V několika málo letech byly plně nahrazeny investice zanedbané v důsledku války, přesto však nedochází k očekávané stagnaci, protože nastupuje nový odběratel – chemie. V sepětí s chemií vzniká rok od roku požadavek stále dalších a nových typů turbokompresorů. V ČKD se hlavním úkolem stala zakázka pro rozvoj raketové techniky a vývoj nadzvukových letadel v Sovětském svazu. Vyžádala si vývoj turbokompresorů velkých výkonností, včetně chladicích. Šlo o zakázku s krycím jménem DRIV. Podmínkou byla přítomnost sovětských přejímačů a zkoušení na plný výkon, což si vyžádalo vybudování zkušebny s možností př ímého spojení s vodní elektrárnou ve Štěchovicích. Uvedené zařízení pracovalo se vzduchovými kompresory o výkonnosti 140 000 m3.h–1 stlačujícími atmosférický vzduch na 0,2 MPa a spojenými s turboexpanderem. Dále mělo zařízení čtyři chladicí turbokompresory, pracující s freonem F 12 se sprchovými chladiči, zajišťujícími ochlazení vzduchu na –30 °C. Další část tvořilo 8 radiálních turboexhaustorů, každý s nasávaným množstvím 160 000 m3.h–1 a stlačením 9. Množství vzduchu protékající zkušebními komorami bylo maximálně 1 280 000 m3.h–1. Dodávka ČKD zahrnovala veškeré strojní zařízení včetně složitého regulačního systému. Za úspěšné splnění tohoto strategického úkolu byli pracovníci vyznamenáni různými sovětskými řády a závod byl poctěn návštěvou prvního kosmonauta Jurije Gagarina. Celé zařízení dosahovalo ve světovém srovnání mezních výkonů a přispělo k rychlému zvýšení technické úrovně výroby turbokompresorů a příslušenství a otevřelo možnosti výroby speciálních kompresorů pro chemický i hutní průmysl. Prudký rozvoj chemie a neustálé zvyšování požadavků ze strany Sovětského svazu si vynutilo postavení závodu vybaveného zařízením na stavbu velkých kompresorů, se zkušebnou tehdy největší v Evropě. Hlavní hala zkušebny kompresorů ČKD Praha byla 158 m dlouhá a 30 m široká. Upínací rošt, na který jsou stavěny zkoušené stroje, byl 8 m pod okolním terénem. Celá plocha se rozdělila na 8 boxů, překrývaných posuvnými protihlukovými pojízdnými stropy. Hmotnost jednotlivých částí strojů, montovaných pro zkoušku, byla omezena nosností jeřábů, která je 63 t. V ČKD se zhotovovaly i turbokompresory pro výrobu umělých hnojiv, speciálně dusíkatých, jak v turbokompresorovém provedení, tak i v boxerovém uspořádání. S cílem zvýšit výrobu zemědělských produktů se pro syntézu čpavku dodávaly čpavkové turbokompresory dvoutělesové, nazývané křestními jmény, např. Anna, Adéla atd. Čpavkovému chladivovému radiálnímu kompresoru Adéla byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně v roce 1964 udělena Zlatá medaile. Požadavky na další stroje tohoto typu vyvolaly potřebu vývoje modernějšího uspořádání, tj. dosažení vyššího stupně stlačení v jednom oběžném kole. V té době byl k dispozici materiál na bázi titanové slitiny TiAlSr s pevností oceli, ale s měrnou hmotností poloviční – 4,46 kg na 1 cm2, tj. dovolující zvýšení obvodové rychlosti na 360 m.s–1, takže dosažené stlačení na radiálním stupni bylo dvojnásobné. Tím vznikl jednotělesový stroj se čtyřmi radiálními stupni pod názvy Agáta, Adéla, Angelina atd. Jeden z nich byl opět na veletrhu v Brně. Při vývoji tohoto stroje bylo nutné řešit kromě technologických problémů se zpracováním titanových výkovků na oběžná kola i otázky dynamiky strojů, pracujících při vysokých otáčkách. Výsledkem vývoje byl stroj čtyřikrát lehčí než předchozí s menšími požadavky na rozměry strojovny a s menšími základy bez podsklepení. Zvládnutí náročných technických i technologických problémů vedlo k výrobě vysokopecního dmychadla Božena na zkušebně závodu. Dodávka byla opět určena pro Sovětský svaz. Vzduchové kompresory se vyráběly v celých řadách na stlačení 8, od výkonu 6300 do 80 000 m3.h–1. Na tuto řadu navazovala i řada jednokolových dmychadel, určených pro čistírny odpadních vod a pro různé použití v chemickém průmyslu. Od těchto typů byly odvozeny turbokompresory pro různé technické plyny, které nevyžadovaly hermetické uzavření k zabránění úniku plynu do strojovny, např. plyny z vápenných pecí, tj. stlačování CO2 pro výrobu sody. Složení směsi se mění, v podstatě ji tvoří dusík a oxid uhličitý, s velkým množstvím vápenného prachu a vodní páry. První turbokompresory byly vícestupňové, s vnitřním chlazením v každém stupni, aby nedocházelo ke kondenzaci a zalepování průtočné části. Poslední vývojový typ je dvoustupňový, s koly diagonálního typu, obrácenými zády k sobě. Na přání zákazníka je převod plynu z prvního do druhého stupně proveden potrubím mimo těleso kompresoru, čímž je umožněno zavést v případech potřeby do cyklu komprese mezichlazení. Speciální opatření vyžadovaly turbokompresory na stlačování čistého kyslíku, vzhledem k jeho hořlavosti při jakékoliv iniciaci, zvláště v přítomnosti oleje. Pro tyto účely bylo zavedeno mazání ložisek pomocí nehořlavých kapalin. Stále vyšší požadavky na požadovaný výkon nových kompresorů si vynutily systematický výzkum nejen nových materiálů, ale i rozšíření vývoje v oblasti axiálních kompresorů. U axiálních kompresorů se návrhy nových strojů opíraly o výzkum prováděný v SVÚSS v Běchovicích a VZLÚ v Letňanech. V závodě byl k dispozici 4stupňový axiální kompresor pro systematický výzkum spolupráce navržených stupňů. Byl též využíván jako zdroj vzduchu při aerodynamickém výzkumu ztrát a proudových poměrů u sacích a výtlačných těles. Výzkum radiálních stupňů se zaměřil na oběžná kola maximální hltnosti s výstupním úhlem lopatek β2 = 90 °, oběžných kol kompresorového typu s úhlem lopatek β2 = 60°, 45° i 32° a kol tzv. čerpadlového typu s minimální hltností, s úhlem β2 = 21°, sloužících jako poslední stupně vícestupňových kompresorů. Vzhledem k požadavkům na stlačování reálných plynů a par probíhal i výzkum nejen se vzduchem, ale i s plyny s nízkou zvukovou rychlostí s freonem F 11 a F 12. Dále byl prováděn výzkum s oxidem uhličitým i s plyny s vysokou rychlostí zvuku, např. čpavkem a heliem. Hlavní snahou aerodynamického výzkumu bylo dosažení maximálního stlačení s dobrou účinností při minimálních rozměrech, čehož lze dosáhnout zvyšováním rychloběžnosti strojů. Ta je však omezena konstrukčními možnostmi, danými např. mechanickými a technologickými vlastnostmi materiálu oběžných kol a proudovými poměry v průtočné části stupňů, které ovlivňují dosahovanou účinnost a hlučnost strojů. Během výzkumu a vývoje prototypů byla spolehlivost strojů zajišťována nejen výpočty namáhání vysoce exponovaných částí, ale i ověřováním výpočtových hodnot, pomocí tenzometrických namáhání na modelech i na skutečných strojích. Vzhledem k nedostatku devizových prostředků anebo i k embargu na dovoz, měřicí prostředky a měřicí sondy se vyvíjely a vyráběly ve vlastním závodě anebo ve výzkumných ústavech ČSSR. Byly to např. ÚT ČSAV, Fyzikální ústav UK, ČVUT, VŠCHT a již zmíněný SVÚSS Běchovice. Příkladem experimentálního aerodynamického výzkumu radiálních stupňů ve spolupráci s SVÚSS Běchovice bylo zkušební dmychadlo pro aerodynamický výzkum. Na jednom zařízení, pracujícím ve výzkumném ústavu ČKD, se prováděla měření jako podklad pro návrhy nových strojů a v SVÚSS se prováděla měření rychlostních profilů pomocí traverzace rychlostními sondami a sledovaly se vlivy různých úprav na změny aerodynamických veličin radiálních stupňů. Při zkouškách jsou kompresory poháněny vždy elektromotory, a to i tehdy, když je k pohonu stroje u provozovatele užito parní nebo plynové turbíny. Zkušebna byla vybavena vlastní strojovnou pohonu se zdrojem energie proměnlivé frekvence v rozmezí 0–60 Hz. Strojovna byla vybavena dvěma soustrojími Rectiflow a jedním soustrojím Ward-Leonard o celkovém výkonu 20 MW. Pro zkoušení strojů větších výkonů při proměnlivých otáčkách měla zkušebna přímé energetické spojení s vodní elektrárnou Slapy, s možností zkoušení kompresorů do celkového výkonu 36 MW. Dále byla zkušebna vybavena vlastním vodním hospodářstvím s chladicími věžemi o výkonu 18 mil. kcal.h–1, což činí přibližně 21 MW. Pro urychlení byla zkušebna vybavena potřebnou technikou jak pro měření charakteristik, tak i pro měření namáhání. V poslední době byly měřicí systémy ústředny spojeny přímo s počítači, takže je možné naměřené výsledky vyhodnocovat v reálném čase a současně kontrolovat správnost naměřených výsledků. Ing. Václav Daněk, CSc., Ing. Pavel Šídlo