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BREVET D'INVENTION R-6 sous le benefice de la convention internationale au 20 mars 1883 pour: Procédé do production do foroo motrice, ayant fait l'oLjet d'une demande de brevet déposée en France lu 17 juillet 1926 n .222.898
Monsieur Raoul TATERAS PESCARA. demeurent à Paris (France) 22 rue Le sueur.
L'invention est relative à un procédé de production de force motrice.
Elle a pour but principalement d'établir des installa- tions de force motrice à haut rendement en évitant les com- plications et les inconvénients résultant de l'emploi de la vapeur tout en permettant l'utilisation en partie ou ento- talité d'un combustible solide,
Elle consiste essentiellement à employer comme fluide moteur de l'air comprimé dans des appareils moto-compresseurs
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à compression étagée, lequel air, préalablement réchauffé partiellement ou totalement au moyen d'un combustible solide, assure l'alimentation du moteur thermique producteur de forde motrice (qui peut être avantageusement une turbine) et, éven- tuellement aussi, l'alimentation du moto-compresseur étagé.
Elle consiste, à part ces dispositions générales dans certaines autres dispositions plus particulières qui seront décrites plus explicitement ci-après et auxquelles devra naturellement s'étendre la protection du présent brevet.
Et elle pourra de toutes manières être bien comprise à l'aide de ce qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, les- quels ne sont donnés bien entendu qu'à titre d'exemple.
La figure 1 desdits dessins représente un plan schémati- que d'une installation employant exclusivement du charbon en morceaux.
La figure 2 est encore un plan schématique d'une instal- lation employant aussi du eharbon en morceaux avec réchauffage supplémentaire par un combustible liquide, du petril par ex- emple .
La figure 3 est un plan schématique d'une installation essentiellement analogue à celle de la figure 1 mais utili- sant du charbon pulvérisé.
La figure 4 est un plan schématique d'une installation mixte employant du charbon en morceaux pour le réchaufage de lair oomprimé et un combustible liquide qui est brûlé dans le moto-compresseur au contact d'une partie de l'air comprimé préalablement réchauffée
La figure 5 est un plan schématique d'une installation mixte employant du charbon en morceaux pour le réchauffage de l'air comprimé et un combustible liquide pour actionner le moto-compresseur indépendamment de l'air comprimé et ré- chauffé .
Les installations représentées aux figures I, 2, 3, 4 et 5 sont naturellement toutes conformes à l'invention.
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Selon oelle-oi, et plus particulièrement, selon celui de ses modes de réalisation auquel se rapporte la figure I desdits dessins, disposant d'un moto-compresseur à trois éta-
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gea 10 , M et deune turbine à air II, à supposer que l'on veuille les y utiliser pour établir une installation de force motrice, on peut s'y prendre comme suit ou d'une manière analogue.
Deux tubes 14 font communiquer les derniers étages du compresseur 10 avec un réservoir à haute pression 13, l'ali- mentation- des premiers étages étant faite par l'intermédiaire de tubes 15 branchés sur le réservoir de basse pression 12.
Sur ce-dernier réservoir 12 sont également connectés: le tuyau 16 d'échappement du cylindre moteur du moto-compresseur 10 et la canalisation 20 en communication, d'autre part, avec l'aval de la turbine II.
L'amont de cette turbine II est desservi par une canali- sation 17 branchée sur le réservoir haute pression 13 et qui traverse un réohauffeur 18 alimenté par du charbon en morceaux.
Enfin, un tube 19 communiquant avec le tube 17 en aval du réohauffeur 18, sert à l'alimentation du cylindre moteur du moto compresseur 10.
On comprend facilement que si les réservoirs 12 et 13 sont remplis d'air comprimé à des pressions respectives convenables, le moto-compresseur sera actionné par de l'air comprimé ré- chauffé par le réchauffeur 18. Dans ces conditions, il est facile de proportionner les différents éléments de l'installa- tion qui vient d'être décrite pour assurer son fonctionnement continu.
Il est à noter qu'en combinant convenablement le rapport des pressions existant aux réservoirs 12 et 13 avec le nombre d'étages de compression et la température de l'air oomprimé au sortir du réohauffeur 18, on peut transformer in- tégralement en énergie mécanique les calories empruntées au oharbon: les seules pertes thermiques de l'installation se produisant dans les réfrigérants de l'air, disposé entre chaque
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étage de compression du moto-compresseur 10, et non repré- snetés sur la figure I pour plus de/Simplicité.
Une variante avantageuse de l'installation de la figure
I et représentée à la figure 2 consiste à disposer en aval de réchauffeur 18 à charbon, une ohambre réfractaire 21, en oarborandum par exemple, dans laquelle l'air déjà comprimé et réchauffé par le charbon est à nouveau réchauffée par une injeotion de combustible liquide, du pétrole par exepple.
Un tel réchauffage est possible parce que si, d'une part, la résistance de* éléments du réohauffeur 18 à charbon limite pratiquement la température de l'air comprimé, la chambre réfravtaire 21 permet d'atteindre une température bien plus élevée et que, d'autre part, les éléments de la turbine ne seront soumis qu'à l'action d'un air déjà détendu au moins partiellement et, par conséquent, refroidi. Dans une telle installation, naturellement, les calories introduites au cours du second réchauffage dans la chambre 21 ne pourront être qu'utilisées partiellement dans la turbine II, puis- qu'il sera impossible de proportionner à la fois les élé- ments de la détente, de la compression et du réchauffage pour la turbine II et pour le compresseur 10.
De même, pour que l'air admis dans l'installation garde indéfiniment son pouvoir comburant, il sera nécessaire de faire déboucher directement dans l'atmosphère les tubes 15, 16 et 20. C'est pourquoi le réservoir 12 a été supprimé.
Una autre variante, qui peut également être avanta- geuse, de l'installation représentée à la figure I, fait l'objet de la figure 5. Ladite variante consiste à remplaser le réohauffeur 18 utilisant le charbon en morceaux par l'appareil suivant qui permet l'utilisation du charbon pul- vérisé. L'air comprimé du réservoir haute pression 13 est conduit par un tube 22 dans l'espace annulaire 23 qui en- toure une chambre 24 @ de combustion de grandes di- mensions. Dans le fond de la chambre 24 débouche une buse 25
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par laquelle est injecté le charbon pulvérisé.Ce dernier est brûlé au contact de l'air comprimé débouchant de l'es- pace annulaire 23 à travers une buse 26 concentrique à la buse 25.
La combustion continue et se termine dans la cham- bre 24 de manière que les chaleurs traversant les parois de ladite chambre 24 viennent réchauffer l'air comprimé circulant dans la double paroi 23 et destinée à l'alimen- tation ultérieure de la buse 26.
Les condres produites tombant sur le sol de la chambre 24 sous forme pulvérulente et elles sont évacuées au dehors par un sas approprié 29. L'air comprimé réchauffé par la combustion du charbon sort de la chambra 24 par un carneau 27 autour duquel est disposé un appareil de précipitation des poussières 28, du type Cottrell par exemple,, de sorte que le gaz sortant par le tube 17 et conduit à la turbine II ainsi que celui qui est conduit au moto-compresseur 10 par la canalisation 19 sont exempts de toute impureté.
Bien entendu, dans ce type d'installation, les tubes 15, 16 et 20 doivent déboucher librement à l'atmosphère, comme dans le cas de la figure 2, et pour les mêmes motifs.
Toujours selon l'invention, mais plus particulièrement selon celui de ses modes de réalisation auquel se rapporte la figure 4 des dessins, disposant d'un moto-compresseur 30 à trois étages à compression interne, fonctionnant suivant le cycle Diesel et d'une turbine à air 31, à supposer que l'on veuille établir une installation de force motrice uti- lisant à la fois des combustibles liquides et solides, on peut s'y prendre comme suit ou d'une manière analogue.
Le moto -compresseur 30 comporte un système de distri- bution analogue à celui qui a été décrit- dans le brevet belge antérieur du 25 mai 1927 pour "Compresseur actionné par un fluide sous pression" avec cette différenôe que l'un des plateaux distributeurs d'admission est aménagé pour contrô- ler l'entrée d'air comprimé, tandis que l'autre situé sur
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la face opposée do l'appareil, est destiné à assurer- une injection simultanée d'un combustible liquide approprié sous pression, du pétrole par exemple qui est amené dans la chambre d'admission par un tube 32.
L'échappement des gaz détendus et brûlés se fait libre- ment à l'atmosphère par un tuyau 35. L'aspiration d'air pur au premier étage a lieu par l'intermédiaire des tubes 34, Des canalisations 35 assurent l'évacuation de l'air comprimé au -réservoir 36 de l'appareil. Une conduite 37 amène ledit air oomprimé depuis le réservoir 36 jusqu'au réchauffeur à char- bon 40. Enfin une conduite 38 disposée à l'aval du réchauf- feur 40 alimente la chambre d'admission du moto-compresseur 30 tandis qu'une canalisation 39 également placée en aval du réchauffeur 40 alimente la turbine 31. L'échappement de celle-ci se fait à l'air libre par un tube 41.
Si lfon prend soin de proportionner convenablement le rapport de compression étagée avec la température de réchauf- fage dans le foyer 40, et aussi avec la quantité de combustib- le liquide injeoté au compresseur 30, on pourra encore trams- former intégralement en énergie mécanique (au rendement or- ganique de la turbine 31 près) les calories introduites dans l'air comprimé qui alimente la turbine 31.
Les pertes thermiques de l'installation se réduisent alors aux pertes de radiation et d'échappement du moto-com- presseur 30 et à celles de réfrigération de l'air dans les deux premiers étages du compresseur. Une étude théorique dé- taillée montre d'ailleurs que ces pertes sont légèrement in- férieures à celles qui correspondraient à un cycle Diesel ordinaire: cette augmentation de rendement est due à ce que la compression de l'air destiné à la combustion s'effectue par étages au lieu de s'effectuer adiabatiquement comme c'est le cas dans un moteur ordinaire à combustion interne.
Une variante de l'installation représentée à la figure 4 fait l'objet de la figure 5. Elle consiste essentiellement
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à laisser fonctionner le moto-compresseur 42 à l'aide d'un combustible liquide approprie. L'aspiration du cylindre moteur se faisant directement à l'atmosphère par un tube 43, ainsi que l'aspiration du compresseur par des tuyaux 44. L'air comprimé en trois étages est amené par des eenduites 45 au réservoir à pression 46. Il y est repris par un tube 47 qui l'amène au réohauffeur à charbon 48 pour être ensuite envoyé par une canalisation 49 à la turbine 50 d'où il sort par un tuyau 51 dans l'atmosphère.
Le cycle selon lequel évolue les gaz du cylindre moteur de 1' auto-compresseur 42 sera par exemple du type isoplérique à deux temps. On ne pourra pas, par conséquent, attendre d'une telle installation l'augmentation de rendement dont il a été parlé au sujet de la figure 4. Il sera toujours possible néamoins de récupérer une partie des calories perdues à l'échap- pement en produisant celui-ci dans un tuyau 52 aboutissant à un échangeur de température 53 de manière qu'une partie, tout au moins des dites chaleurs serve à -réchauffer l'air comprimé au compresseur 42 pendant son trajet entre le réservoir 46 et le réchauffeur 48 dans la canalisation 47.
Comme il va de soi, l'invention n'est nullement limitée à celui de ses modes de réalisation qui vient d'être plus spécialement indiqué, elle garde au contraire toute sa géné- ralité et admet toutes sortes de variantes Sans ses applica- tions.