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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI D'UNE DEMANDE DE BREVET D'INVENTION TURBINE AEROMOTRICE La. présente invention se rapporte à une tubbine à air, et ses principaux objectifs consistent à réaliser une machine permettant d'utiliser, avec le plus fort rendement utile possible, les diffé- rentes vitesses et pressions du vent: en vue d'obtenir ce résultat et des grandes variations qui surviennent dans l'import de ces deux facteurs, la charge portée par la turbine sera toujours propor- tionnelle à l'énergie développée par elle.
Un autre trait caractéristique de l'invention consiste en ce que la machine peut démarrer sans aucune charge, ce qui facilite la mise en marche lorsqu'il n'y a qu'un vent faible.
L'un des objectifs de l'invention revient à construire une ma- chine qui permettra l'accumulation du potentiel irrégulier de la force engendrée par la turbine, et en permettra sa répartition sous forme d'énergie parfaitement réglée et aisément transmise; la réserve accumulée remplissant, au surplus, un rôle compensateur aux moments où la puissance engendrée ne suffit pas à couvrir les besoins pour l'actionnement des machines de l'exploitation.
Un autre objectif de l'invention revient à construire une turbine aéromotrice dont le mécanisme d'ouverture et de fermeture
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agira automatiquement, mettant la machine en condition de marche aux moments où ce sera nécessaire pour la production de force motrice, ou bien en opérant sa fermeture lorsque la réserve de force aura atteint la limite prédéterminée, ou encore, quand la vitesse du vent sera excessive au point d'impliquer du danger pour la machine :
servo-moteur étant prévu pour assurer, sans devoir être aucunement desservi lui-même, et avec la plus grande rapidité possible, le rétablissement de la réserve du dispositif compensateur de façon à éviter les fractures et la fatigue que la machine subirait inévitablement lorsque la vitesse du vent dépasserait la résistance dont les différents organes de la tur- bine sont susceptibles.
En vue de réaliser ces objectifs ainsi que d'autres encore, l'invention réside en l'application de certaines théories, de nouvelles formes de construction, et de combinaisons d'organes telles qu'on en donnera la description ci-après pour les spéci- fier ensuite dans les revendications annexées.
Dans les dessins, la figure 1 donne une vue d'élévation latérale de la turbine concrétisant cette invention ; figure 2 est une coupe transversale du compresseur d'air; la figure 3 est une vue en élévation de l'agencement distributeur de charge et la figure 4 est une coupe transversale du servo-moteur qui agit pour régler l'ouverture et la fermeture de la machine.
Dans ces figures, A désigne l'arbre de la turbine, sur lequel sont calés le moyeu B de la roue motrice, le plateau - manivelle C et l'excentrique H de l'agencement distributeur de charge.
Un régulateur centrifuge du type généralement connu, formé de deux contrepoids avec des bras n' qui leur correspondent et sont placés à 180 degrés sur la jante extérieure de la roue motrice, sert à actionner les tringles G qui elles-mêmes ac- tionnent le collet-manchon E par l'intermédiaire de bielles F; ce mouvement est transmis à la fourchette I au moyen des
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barres J; par sa bifurcation, cette fourchette I actionne la tige K qui est reliée à la tige de contrôle L du coulis- seau de l'agencement distributeur de charge. Un ressort tracteur placé entre les deux contrepoids du régulateur, fait office de résistance (pouvant être graduée) entre ces contrepoids.
Le compresseur (figure 2) comprend deux cylindres N à l'intérieur desquels les pistons P jouent en va-et-vient sous l'action de bielles-brimbales 0 montées sur le maneton D ; l'admission de l'air a lieu par les soupapes Q dont les arrêts R commandent l'amplitude de mouvement; l'évacuation des cylin- dres est opérée par les soupapes S. C'est au moyen du tuyau collecteur 3 que l'air comprimé est introduit dans le pivot central de la machine, sous interposition d'un dispositif d'a- justage conique rodé à la perfection.
La machine étant mise à l'arrêt le ressort placé entre les deux contrepoids du régula- teur force la glissière M à se mouvoir pour prendre sa posi- tion limite la plus basse, les coins ou calants à gradation U étant intercalés, jusqu'à leur partie ayant la plus forte épais- seur, entre les galets des bras V et ceux des tiges de cames de soupapes W qui agissent sur les arrêts R ; quant à la longueur de la tige de came de soupape, elle est choisie de façon à ménager une ouverture de trois millimètres de la soupape lors- que le galet du bras V arrive en contact avec celui des sec- teurs de l'excentrique H qui a le moindre diamètre, les cylin- dres étant alors en communication avec l'atmosphère pendant toute la durée du cycle.
Dans ces conditions, la turbine se met en marche, et son jeu ne subit aucun changement jusqu'à ce qu'elle atteigne la vitesse estimée correspondre au minimum de charge, moment auquel la force centrifuge agit sur le régula- teur en surmontant la résistance du ressort et en actionnant les tiges G ; le collet-manchon E s'approche du moyeu de la grande roue en exerçant un effort de traction sur la tige L.
La glissière monte, et alors la partie d'épaisseur maximum des coins calants U qui était auparavant entre les galets des bras
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V et ceux W des cames de soupapes, cède la place à la grada- tion de ces coins qui fait immédiatement suite. Etant donné que la différence de quatre millimètres existant entre les diffé- rents secteurs de l'excentrique de distribution H est égale à la différence entre les épaisseurs successives du coin calant U la longueur totale des tiges de cames à soupapes aura subi un raccourcissement de quatre millimètres;
et comme il existait un intervalle d'ouverture de trois millimètres entre les soupapes et leurs sièges lorsque c'était la plus forte épaisseur des calants qui agissait et que le galet du bras V était en contact avec le secteur du plus petit diamètre de l'excentrique H, la ferme- ture des soupapes sera complète aussitôt que le galet du bras V tombera sur le secteur de l'excentrique H ayant le minimum de diamètre. Il y aura par conséquent une course effective qui s'accomplira pendant un sixième de la durée du trajet des pis- tons et qui correspondra au minimum de charge de la turbine.
A mesure que la vitesse de la machine augmentera, le processus ve- nant d'être décrit se répètera jusqu'à ce que, au moment où la turbine aura atteint la vitesse estimée nécessaire pour l'utili- sation du maximum de ce charge, la glissière M aura monté à son point culminant, en faisant prendre aux coins U la posi- tion qu'ils occupent à la figure 3, et alors, le galet du bras V tombant sur le premier secteur de l'excentrique H, il y au- ra fermeture totale de la soupape ; alors,comme le piston du compresseur d'air commencera précisément sa course rétrograde le volume d'air comprimé par lui sera équivalent à toute la cy- lindrée ou volume total du contenu de cylindre.
Aux fins d'obtenir une fermeture brusque des soupapes aux moments opportuns il est nécessaire d'avoir un certain jeu entre la tige K et la tige L en sorte de permettre au frein d'é- chappement Z d'opérer rapidement et d'une façon complète les changements de charge.
Le servo-moteur (figure 4) se compose d'un cylindre 1 dans
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lequel joue un piston 2 auquel se rattache en 3 une bielle- brimbale rattachée elle-même à un collet qui, d'ordinaire, ac- tionne le levier d'ouverture et de fermeture de la machine. Un passage 4 établit la communication avec l'admission ou l'é- chappement grâce aux lumières 6 et 7 percées dans le piston 6 qui joue dans le cylindre 16;
- la bielle 8 rattachée à la fourchette 9 et au piston 5 permet au contrepoids 10 d'exer- cer la pression déterminée pour que quand la pression de l'air comprimé qui se trouve dans le dépôt collecteur atteindra la li- mite prédéterminée, le piston 5 dont la face inférieure subit cette pression qui pénètre en 11, montera progressivement jus- qu'à mettre partiellement en communication la lumière 6 avec le passage 4, l'air comprimé'pénétrera dans le cylindre 1, le piston 2 montera et agira sur l'agencement de fermeture, modi- fiant la surface que la turbine présente au vent jusqu'à produi- re un équilibre entre la production et la demande de force mo- trice, agissant donc comme régulateur de production d'énergie pendant la marche des machines réceptrices de l'installation.
Afin d'éviter l'usure du frein X (figure 1), quand le piston 2 a accompli les deux tiers de sa course effective l'arrêt 12 vient enclancher la gâchette 15 qui agit par l'intermédiaire de la bielle-brimbale 13 pour faire monter le piston 5 jus- qu'à ce qu'on ait obtenu l'admission totale, ce qui provoque la fermeture rapide et complète de la machine. Quand le piston 2 a atteint l'extrémité de sa course montante, l'arrêt 12 échappe à l'influence de la gâchette 15 et permet au contrepoids 10 de recommencer sa poussée contre le piston, de telle sorte que, à l'abaissement de pression de l'air comprimé, la poussée de ce contrepoids 10 force le piston 5 à descendre jusqu'à ce que la communication soit établie entre le passage 4 et la lumière 7 en déterminant en 14 l'échappement de l'air comprimé con- tenu dans le cylindre 1.
La turbine est alors ouverte grâce à l'action d'un ressort qui ramène le gouvernail de la turbine à @
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sa position de marche et oblige le piston 2 à descendre à la position qu'il occupe en figure 4. Et, comme la gâchette était retournée à sa position horizontale lorsque le piston 5 avait fait descendre à nouveau l'arrêt 12, en arrivant en contact avec la gâchette 15 il l'aura poussée dans son guidage jusqu'à son échappement pour le retour à sa position primitive.
La fermeture de la machine, aux moments où la vitesse du vent est excessive, s'obtient par l'action d'une petite pale for- mant un angle de 90 degrés avec la queue ou timon directeur lors- que la turbine est ouverte, et adjointe d'un ressort dont la ré- sistance est calculée en sorte de lui permettre de dévier quand la poussée du vent dépasse une limite prédéterminée, la dite dé- viation provoquant alors l'introduction d'un coin calant en 18, ce qui opère la montée du piston de distribution 5 et provoque la fermeture de la turbine.
Lorsque la vitesse du vent diminue, le ressort fait reprendre à cette pale sa position normale, le calant est retiré, rétablissant ainsi la poussée que le contre- poids 10 doit exercer sur le piston 5, et celui-ci descend, en permettant à l'air comprimé de s'échapper du cylindre 1 ; la turbine est alors remise en position ouverta.
Le prolongement de la fourchette 9 constitue le bras sur lequel est placé le contrepoids 10 ; à une petite distance de sa liaison avec les bielles-brimbales 8 et 13 ce bras est re- plié en sorte de descendre à un angle de 40 degrés par rapport à l'horizontale, d'où s'ensuit la nécessité pour le piston 5 d'un effort progressif pour le faire remonter. Le prolongement 15 de la fourchette 9 permet par l'intermédiaire d'un fil mé- tallique et d'un levier, d'opérer à volonté la fermeture de la machine, en tirant l'extrémité en 17 vers le bas, d'où s'ensuit que le contrepoids 10 monte et que l'admission se produit. En supprimant cette cause on provoque à nouveau l'ouverture ou mise en ordre de marche de la turbine.
Le ressort de la soupape Q ne doit pas opposer une résis-
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tance plus grande que celle nécessaire pour permettre l'ouvertu- re de cette soupape sous l'effet de la pression atmosphérique lorsque le piston P commence sa course d'aspiration, jusqu'au moment où l'excentrique H agit pour en produire l'ouverture.
Le graissage du compresseur est effectué au moyen de la tô- le Y (figure 2) qui recueille la pellicule d'huile formée sur le plateau C pour en permettre la distribution, sous l'effet de la gravité, à toutes les parties de la machine. Afin d'assurer le graissage des pistons 2 et 5 ainsi que des cylindres 1 et 16 du servo-moteur, et d'éviter l'échappement de l'air, ces pistons 2 et 5 seront munis de cuirs et noyés dans un bain d'huile.
De l'agencement d'ajustage conique rodé situé au pivot cen- tral de la machine, l'air comprimé est conduit, le long d'un tu- bage, à un dépôt collecteur auquel on donne n'importe quel empla.- cement désiré et qui fait office de réserve compensatrice, puis, de là, se rend à un moteur à air comprimé dont le réglage in- fluence la durée de l'admission.(détente).
Au cas où l'on jugerait opportun de faire emploi d'un com- presseur d'air à une pression relativement élevée, on pourrait modifier celui en question, en y prévoyant des cylindres de haute et de basse pression, le régulateur de la distribution de charge modifiant la course effective dans le cylindre à basse pression.
Si le refroidissement des cylindres produit par la radiation et le passage du courant d'air était jugé insuffisant, l'on pour- rait recourir à l'emploi d'un système de refroidissement compor- tant une chemise et un ventilateur par aspiration, actionné par un pignon qui lui-même serait entraîné par une roue dentée prévue sur la roue motrice.
Il est bien entendu que la présente invention s'applique i bien aux turbines à air à arbre vertical qu'à celles à ar- horizontal.
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