<Desc/Clms Page number 1>
Groupe - moteur
La présente invention a pour objet un groupe moteur dans lequel on utilise la détente produite par l'explosion d'un mélange détonnant pour actionner une tur- bine à. gaz.
Ce groupe est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de distribution de com- bustible et de comburant qui est agencé de manière à évi- ter tout allumage en retour et à assurer, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une circulation d'eau, le refroi- dissement convenable de la chambre d'explosions et de la turbine.
<Desc/Clms Page number 2>
A cet effet, le comburant, qui est généralement de l'air, est utilisé à l'état comprimé et est envoyé par un dispositif distributeur particulier et de manière in- termittente, dans une chambre d'explosions en relation avec la turbine; l'admission de combustible qui est constitué par un hydrocarbure, est commandée par un second distribu- teur, analogue au premier, mais agencé de manière qu'à un envoi simultané d'air et de pétrole dans la chambre d'ex- plosions succède l'injection d'une ou de plusieurs charges d'air comprimé effectuant à la fois le balayage et le re- froidissement de ladite chambre et de la turbine.
Le dessin ci-joint représente, simplement à ti- tre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'in- vention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale du groupe moteur.
La fig. 2 en est un plan.
Le système distributeur comporte un bâti 1 dans lequel tourne un arbre 2 convenablement supporté dans des paliers et animé d'un mouvement continu de rotation par un petit moteur à air comprimé qui est indiqué schématique- ment en 3 (fig. 2) et qui est alimenté par un réservoir 4 dans lequel débite un compresseur 5.
Ce compresseur fait partie d'un petit groupe comprenant un moteur à essence 6 dont l'allumage est ef- fectué par une magnéto 7.
Sur l'arbre 2 sont calées trois cames, respecti- vemeht désignées par 8. 9 et 10 dont la première commande l'admission de l'air, la seconde l'admission de l'hydro- carbure et la troisième une pompe 11 d'alimentation en
<Desc/Clms Page number 3>
hydrocarbure, qui est aspiré par un conduit 12 dans un ré- servoir 13; l'essence nécessaire à l'alimentation du petit groupe compresseur est contenue dans un réservoir 14 pré- férablement situé dans le prolongement des réservoirs 4 et 13.
La pompe 11 est munie d'un clapet d'aspiration et d'un clapet de refoulement sur lequel est branchée une tuyauterie 15 allant au distributeur d'hydrocarbure dont il sera parlé plus loin et sur la tige du piston de cette pompe est monté un ressort à boudin 16 destiné à ramener constamment ladite tige en contact avec la came 10, par 1'intermédiaire d'un galet monté dans une chape fixée à l'extrémité de la tige.
La came 8 commandant l'admission de l'air, com- porte un nombre déterminé de bossages 17, douze par exem- ple, également répartis sur la périphérie de la came, tan- dis que celle 9 commandant l'admission de l'hydrocarbure, comporte un nombre de bossages 18, qui, dans tous les cas, est inférieur à celui des bossages 17 et qui, dans l'exem- ple représente, est égal à quatre, disposés à 90#
Les deux cames 8 et 9 agissent sur des poin- teaux ou distributeurs identiques servant l'un pour l'air et l'autre pour l'hydrocarbure.
Chaque distributeur comporte un corps 19 dans lequel peut se déplacer verticalement un pointeau 20 nor- malement appliqué sur son siège dans la position de fer- meture par l'action d'un ressort 21 de tension réglable, agissant par l'intermédiaire d'un coulissaue 22 et d'une bille 23 sur la branche 24 d'un levier coudé articulé en 25, ladite branche 24 s'appuyant sur l'extrémité supérieu-
<Desc/Clms Page number 4>
re du pointeau.
L'autre branche 26 du levier coudé se termine par une chape dans laquelle tourillonne un galet 27 des- tiné à être attaqué par les bossages de la came 8 ou. 9 respectivement; on comprend, sans qu'il soit besoin d'en- trer dans de longues explications qu'à chaque fois que le galet 27 sera attaqué par un bossage 17 ou 18 le poin- teau se soulèvera sous Inaction du fluide comprimé (air ou hydrocarbure) et permettra audit fluide, de traverser le distributeur, la quantité admise de ce fluide étant déterminée par la forme des bossages 17 et 18.
Ltair et l'hydrocarbure ayant traversé leur dis- tributeur respectif se rendent par des conduits 28 et 29 munis chacun d'un clapet automatique 30 à bille, dans une chambre d'explosions qu'on appellera "exploseur" dans ce qui va suivre et qui est constituée par un corps fermé 31 en acier, ayant dans l'exemple représenté, la forme d'une sphère et brasqué, c'est-à-dire recouvert d'une garnitu- re 32 en matière réfractaire; pour augmenter la solidité l'exploseur ainsi constitué est maintenu entre deux demi- sphères 33 convenablement boulonnées l'une sur l'autre.
L'étincelle d'allumage du mélange explosif est produite entre deux pointes 34 de platine ou d'iridium et le courant à haute tension nécessaire peut être fourni par la magnéto 7.
Les gaz brusquement détendus par l'explosion quittent l'exploseur par un conduit ou une tuyère 35 dé- bouchant tangentiellement à la périphérie du carter 36 d'une turbine dont la roue comporte des augets ou des pa- lettes 37 et sur l'arbre 38 de laquelle est calée une hé- lice 39 ou autre appareil d'utilisation; l'hélice 39 a été
<Desc/Clms Page number 5>
de préférence figurée au dessin en raison de ce que le groupe moteur ci-dessus décrit est plus particulièrement destiné à être monté sur les avions ou les dirigeables pour remplacer les moteurs fixes ou rotatifs habituelle- ment employés.
Les gaz sont évacués de la turbine par un con- duit d'échappement indiqué en 40.
Il est a remarquer que les deux cames 8 et 9 sont calées sur l'arbre 2 de manière qu'à une admission d'hydrocarbure corresponde toujours une admission d'air pour constituer un mélange détonnant qui est envoyé dans l'exploseur 31; la température dans celui-ci est naturel- lement portée à un degré élevé et du fait qu'avant qu'une nouvelle admission de mélange détonnant se produise, il est fait deux injections d'air, cet air, déjà comprimé se dilate dans l'exploseur dont il abaisse la température et tout en produisant un balayage, continue à entraîner la turbine qu'il refroidit également.
C'est ce fractionnement de la distribution qui
EMI5.1
permet de ne pas plus redouter l1éehauf'fement inadmissi- ble de la turbine, qu'on ne le redoute dans les moteurs à explosions à deux temps par exemple.
Il va sans dire que l'invention n'est nullement limitée à la forme dexécution ci--dessus décrite à titre d'exemple et que l'on pourra, sans s'en écarter, modifier de toute manière convenable la forme, la disposition et le mode de montage et de commande des divers organes.
C'est ainsi, par exemple, que du fait que la turbine tourne à très grande vitesse, on peut prendre sur son arbre assez de puissance pour/entretenir la pression
<Desc/Clms Page number 6>
dans le réservoir d'air comprimé et pour pouvoir après l'amorçage, arrêter le moteur à essence 6, le compresseur 5 étant commandé par une transmission convenable.
De même l'allumage du mélange détonnant dans l'exploseur 31 peut être provoquée soit par une magnéto indépendante de celle 7, soit par une spirale d'iridium ou de platine continuellement portée au rouge, soit, dans le cas où la température de l'exploseur peut, sans nota- bles inconvénients, être assez élevée, par auto-allumage, soit enfin par un dispositif catalyseur.
Au lieu d'une tuyère 35, on peut évidemment en prévoir plusieurs convenablement disposées à la périphé- rie de la turbine et il sera préférable de prévoir un ti- roir sur le conduit reliant l'exploseur à la ou aux tuyè- res ; si les injections d'air prévues entre les explosions ne sont pas suffisantes, on peut prévoir sur celui-ci, pour abaisser la température de l'exploseur, des ailettes augmentant la surface de refroidissement.
En outre le réglage des quantités d'air et de mélange détonnant envoyées à l'exploseur peut être effec- tué de manière quelconque en particulier, au moyen de ro- binets (non représentés) branchés sur les conduits reliant les réservoirs aux distributeurs.
Il va sans dire également que les bossages 17 de la came 8 peuvent être de formes différentes de façon à ce que la quantité d'air comprimé injectée avec l'hydro- carbure soit différente de celles injectées entre deux explosions consécutives, le nombre de ces injections in- termédiaires pouvant être absolument quelconque.
On voit que le groupe moteur ainsi constitué ne
<Desc/Clms Page number 7>
comporte que des organes très simples, très robustes et à. l'abri par suite de tout dérangement; de plus ces organes sont relativement plus légers, pour des puissances égales, que les moteurs actuels fragiles et compliqués et le grou- pe objet de l'invention pourra être appliqué,, très avanta- geusement, aux avions ou aux dirigeables.
Toute possibilité d'allumage en retour est sup- primée non seulement du fait de la présence des clapets 30 mais aussi et surtout du fait que les canalisations de combustible et de comburant sont toujours remplies de fiai- de sous pression, ce qui évite la propagation des explo- sions dans ces canalisations.
<Desc / Clms Page number 1>
Group - motor
The present invention relates to a power unit in which the expansion produced by the explosion of an explosive mixture is used to operate a turbine. gas.
This group is essentially characterized in that it comprises a device for distributing fuel and oxidizer which is arranged so as to prevent any return ignition and to ensure, without it being necessary to provide a circulation of water, adequate cooling of the explosion chamber and turbine.
<Desc / Clms Page number 2>
To this end, the oxidizer, which is generally air, is used in the compressed state and is sent by a particular distributor device and intermittently, into an explosion chamber in connection with the turbine; the admission of fuel, which consists of a hydrocarbon, is controlled by a second distributor, similar to the first, but arranged so that a simultaneous delivery of air and oil into the explosion chamber follows the injection of one or more charges of compressed air effecting both the sweeping and the cooling of said chamber and of the turbine.
The accompanying drawing represents, merely by way of example, one embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of the motor unit.
Fig. 2 is a plan.
The distributor system comprises a frame 1 in which rotates a shaft 2 suitably supported in bearings and driven in a continuous rotational movement by a small compressed air motor which is shown schematically at 3 (fig. 2) and which is supplied by a reservoir 4 into which a compressor 5 delivers.
This compressor is part of a small group comprising a gasoline engine 6 which is ignited by a magneto 7.
On the shaft 2 are wedged three cams, respectively designated by 8. 9 and 10, the first of which controls the intake of air, the second the intake of hydrocarbon and the third a pump 11 d. 'power supply
<Desc / Clms Page number 3>
hydrocarbon, which is sucked through a pipe 12 into a tank 13; the gasoline required to supply the small compressor unit is contained in a tank 14 preferably located in the extension of the tanks 4 and 13.
The pump 11 is provided with a suction valve and a discharge valve to which is connected a pipe 15 going to the hydrocarbon distributor which will be discussed later and on the piston rod of this pump is mounted a coil spring 16 intended to constantly bring said rod back into contact with cam 10, by means of a roller mounted in a yoke fixed to the end of the rod.
The cam 8 controlling the admission of the air comprises a determined number of bosses 17, twelve for example, equally distributed over the periphery of the cam, while that 9 controlling the admission of the air. hydrocarbon, comprises a number of bosses 18, which, in all cases, is less than that of the bosses 17 and which, in the example represents, is equal to four, arranged at 90 #
The two cams 8 and 9 act on identical pins or distributors, one serving for the air and the other for the hydrocarbon.
Each distributor comprises a body 19 in which can move vertically a needle 20 normally applied to its seat in the closed position by the action of a spring 21 of adjustable tension, acting by means of a slide 22 and a ball 23 on the branch 24 of an elbow lever articulated at 25, said branch 24 resting on the upper end
<Desc / Clms Page number 4>
re needle.
The other branch 26 of the bent lever ends in a yoke in which a roller 27 intended to be engaged by the bosses of the cam 8 or is journalled. 9 respectively; it is understood, without the need to go into lengthy explanations that each time the roller 27 is attacked by a boss 17 or 18 the needle will rise under the inaction of the compressed fluid (air or hydrocarbon ) and will allow said fluid to pass through the distributor, the admitted quantity of this fluid being determined by the shape of the bosses 17 and 18.
The air and the hydrocarbon having passed through their respective distributor go through conduits 28 and 29 each provided with an automatic ball valve 30, into an explosion chamber which will be called an "exploder" in what follows and which consists of a closed body 31 of steel, having in the example shown, the shape of a sphere and brazed, that is to say covered with a lining 32 of refractory material; to increase the solidity the exploder thus formed is held between two half-spheres 33 suitably bolted to one another.
The ignition spark of the explosive mixture is produced between two points 34 of platinum or iridium and the necessary high voltage current can be supplied by magneto 7.
The gases suddenly expanded by the explosion leave the exploder through a duct or nozzle 35 opening tangentially at the periphery of the casing 36 of a turbine, the impeller of which comprises buckets or vanes 37 and on the shaft. 38 of which is wedged a propeller 39 or other device for use; propeller 39 has been
<Desc / Clms Page number 5>
preferably shown in the drawing because of the power unit described above is more particularly intended to be mounted on airplanes or airships to replace the stationary or rotary engines usually employed.
The gases are evacuated from the turbine through an exhaust duct indicated at 40.
It should be noted that the two cams 8 and 9 are wedged on the shaft 2 so that a hydrocarbon intake always corresponds to an air intake to constitute an explosive mixture which is sent into the exploder 31; the temperature in it is naturally raised to a high degree and because before a new admission of explosive mixture takes place two injections of air are made, this air, already compressed, expands in the air. The explosor, the temperature of which it lowers and while producing a sweep, continues to drive the turbine which it also cools.
It is this division of the distribution that
EMI5.1
makes it possible not to fear the inadmissible overheating of the turbine any more than one would fear in two-stroke explosive engines, for example.
It goes without saying that the invention is in no way limited to the form of execution described above by way of example and that it is possible, without departing from it, to modify in any suitable manner the form, the arrangement. and the method of assembly and control of the various components.
Thus, for example, because the turbine rotates at very high speed, we can take enough power from its shaft to / maintain the pressure.
<Desc / Clms Page number 6>
in the compressed air tank and in order to be able, after priming, to stop the gasoline engine 6, the compressor 5 being controlled by a suitable transmission.
Likewise, the ignition of the detonating mixture in the exploder 31 can be caused either by a magneto independent of that 7, or by a spiral of iridium or platinum continuously brought to red, or, in the case where the temperature of l The exploder can, without significant drawbacks, be quite high, by self-ignition, or finally by a catalyst device.
Instead of a nozzle 35, one can obviously provide several suitably disposed at the periphery of the turbine and it will be preferable to provide a nozzle on the duct connecting the exploder to the nozzle or nozzles; if the air injections provided between the explosions are not sufficient, it is possible to provide thereon, in order to lower the temperature of the exploder, fins increasing the cooling surface.
In addition, the adjustment of the quantities of air and of detonating mixture sent to the exploder can be carried out in any way in particular, by means of valves (not shown) connected to the conduits connecting the reservoirs to the distributors.
It also goes without saying that the bosses 17 of the cam 8 can be of different shapes so that the quantity of compressed air injected with the hydrocarbon is different from those injected between two consecutive explosions, the number of these being. intermediate injections which can be absolutely any.
We see that the motor unit thus formed does not
<Desc / Clms Page number 7>
has only very simple, very robust and to. shelter from any disturbance; moreover, these components are relatively lighter, for equal powers, than the current fragile and complicated engines and the group which is the subject of the invention can be applied, very advantageously, to airplanes or airships.
Any possibility of reverse ignition is eliminated not only by the presence of the valves 30 but also and above all by the fact that the fuel and oxidizer pipes are always filled with trustworthy under pressure, which prevents propagation. explosions in these pipes.