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"Perfectionnements apportés aux installations thermiques compor- tant des générateurs de gaz sous pression pour actionner des machines réceptrices".
L'invention est relative aux installations ther- miques du genre de celles comportant, d'une part, un généra- teur de gaz sous pression, constitué par au moins un moteur à combustion interne, tel qu'un moteur à deux temps,et au moins un compresseur actionné par ledit moteur et, d'autre part, par au moins un récepteur, par exemple une turbine, action né par le gaz sous pression fourni par ledit générateur.
Dans certaines installations connues, la quantité totale du gaz comprimé-- plus spécialement de l'air-- est utilie sée pour effectuer un balayage et une partie seulement pour l'alimentation sous pression du moteur, de sorte que les gaz comprimés-- généralement en surabondance--, sont évacués en état mélangés plus ou moins aux gaz brûlés avant de parvenir au ré- cepteur.
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La présente invention a pour but d'améliorer le ren- dement thermique des installations de ce genre, et cela aussi bien dans le cas où les groupes moto-compresseurs sont utilisés comme générateurs de gaz comprimés à la même pression qu' des pressions différentes.
Elle consiste, principalement, à réchauffer en amont du récepteur, faisant partie des installations du genre en ques- tion, les gaz comprimés fournis par le générateur de gaz sous pression (gaz froids), préalablement séparés des gaz de combustion du moteur (gaz chauds), ledit@réchauffage étant opéré par la cha- leur résiduelle des gaz de combustion après travail desdits gaz de combustion dans le récepteur.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après notassent : en une deuxième disposition, consistant à faire comporter, aux installation du genre en question, des dispositifs de ré- glage automatique proportionnant convenablement les quantités de fluide, évoluant dans le moteur, et le fluide, évoluant direc- tement dans le récepteur, suivant la pression ou la température à l'entrée ddit récepteur;
et en une troisième disposition -- plus spécialement relative au cas où les deux tranches de gaz comprimés et de gaz de combus-
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tion, ainsi séparées, ii-rav.ai1.-±mt "'da:rm'::'l )#3, -#tant' à disposer les organes lesdites machines de manière que les fluides chauds et froids agissent alternativement sur les mêmes organes pour maintenir lesdits organes à une température moyenne compatible avec leur bonne tenue.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication ainsi que certains modes de réalisation desdites dis- positions, et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les installations du genre en question, comportant application desdites dispositions,
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ainsi que les machines, appareils et éléments spéciaux propres à l'établissement de semblables installations.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
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La fig. 1 montre, s chêmatiquement (une installation thermique établie conformément à l'invention.
'Les fige 2 et 3 montrent respectivement deux diagrammes du cycle moteur suivant deux variantes de fonctionnement du moteur.
Les fig. 4 et 5 montrent en coupe axiale deux dispo- sitifs d'obturation correspondant respectivement aux deux va- riantes susdites.
La fig. 6 montre, en coupe longitudinale schématique, une installation, établie selon l'invention, suivant laquelle le dosage du fluide oomprimé pour l'alimentation et pour le bala- yage du moteur est automatiquement assuré en fonction de la pression dudit fluide.
La fig. 7 montre, semblablement,,une variante de cette disposition suivant laquelle le dosage s'effectue en fonction de la température des gaz brûlés.
La fig. 8 montre, semblablement une autre variante de cet- te disposition.
La fig. 9 montre, semblablement une installation établie selon l'invention, dans laquelle le compresseur est à deux étages de pression.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'ac- corder la préférence, se proposant de réaliser une installation thermique comportant un générateur d'air sous pression, dont une partie est utilisée pour alimenter et, le cas échéant, pour bala- yer le moteur qui actionne le compresseur d'air, on s'y prend comme suit#+ ou de façon analogue..
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On utilise, comme machine Motrice, un moteur @ à deux temps., par exemple du type à deux pistons opposés 21 et 22 et à circulation equicourant, et on fait agir ledit moteur sur des compresseurs d'air 31 et 32 dont on relie les pistons 4 1 et 4 2 aux pistons moteurs susdits. On recueille l'air com- primé débité par les compresseurs dans un conduit 5 .
On fait .communiquer ledit conduit 5 avec les orifi- ces ou lumières 6, qu'on ménage dans la paroi du cylindre du moteur 1, et qui sont découverts vers la fin de la course mo- trice par le piston 21. Les gaz brûlés sont évacués par exem- ple par des orifices ou lumières 7 découverts par le piston 22 vers la fin de sa course motrice et l'air sous pression, assu- rant le balayage, est évacué par des orifices oh lumières 9 .
Pour éviter que les gaz brûlés s'échappent également par les orifices 9, on peut établir dans le conduit 8, dans lequel on fait déboucher lesdits orifices, des obturateurs automatiques ou commandés, tels qu'au moins un clapet 10 qui ne s'ouvre que lorsque la pression dans le cylindre est devenue voisine de celle de l'air débité par le conduit 5 .
On recueille les gaz brûlés, à température élevée, provenant des orifices d'échappement 7, dans un conduit 11 qu'on fait aboutir à une machine réceptrice telle qu'une turbine 12 dans laquelle ils se détendent jusqu'à la pression extérieure, tout en conservant une température supérieure à celle de l'air débité par le conduit 5, par conséquent de l'air ayant servi au balayage qui est recueilli par le conduit 8 .
On utilise une partie importante des calories des gaz brûlés, qui s'échappent de la turbine 12 par le conduit 13 , en faisant passer ces gaz dans un éohangeur de chaleur 14 dans lequel est logé le conduit e recueillant l'air de balayage Cet air est ainsi réchauffé avant d'être dirigé vers une machine réceptrice qui peut, par exemple, être la même turbine 12, dans laquelle l'air se détend jusqu'à la pression extérieure.
On peut faire passer par le moteur 1 tout l'air oomprimé débité par le conduit 5 et on dispose ainsi d'un
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grand excès d'air de balayage. On peut également, comme il est représenté sur les figures 6 à 9, balayer et alimenter le moteur par une partie seulement de l'air comprimé produit par le compresseur, par exemple en branchant sur un même ré- servoir 17 le conduit 18 d'amenée d'air comprimé au moteur 1 et le conduit 8 d'amenée d'air comprimé au récepteur 12.
Quel que soit le mode adopté, l'air comprimé à bas- se température, ayant ou non assuré le balayage du moteur, est réchauffé dans l'échangeur 14 par les gaz brûlés détendus dans le récepteur 12 .
Le gain de rendement ainsi obtenu est dû à la régé- nération thermique du fluide à basse température par les cha- leurs perdues après l'échappement de la machine réceptrice, ce qui permet aux gaz brûlés de s'échapper à une température plus basse que s'ils avaient été mélangée audit fluide avant de péné- trer dans ladite machine réceptrice.
Le cycle du moteur 1 peut être à détente interrompue ou tronquée, comme visible sur le diagramme de la fig. 2, ou à dé@@@e prolongée, comme visible sur le diagramme de la fig. 3 .
Dans le cas de la fig. 2, la détente est interrompue au point E par l'ouverture des orifices d'échappement 7 (suppo- sés confondus avec les lumières de balayage 9). Dans ce cas la séparation des gaz brûlés et de l'air de balayage peut être ob- tenue, par exemple, par un obturateur 15 (fig. 4),tel qu'une vanne oscillante, dont le déplacement dans un sens ou dans l'au- tre est obtenue par un axe oscillant 16, Suivant la position occu- pée par la vanne, on dirige les gaz chauds vers le conduit 11 et les gaz froids (air de balayage) vers le conduit 8.
A cet effet ladite vanne peut ouvrir le conduit 11 pendant la partie de la course FE et obturer ledit conduit, pour ouvrir le conduit P pen- dant la partie de la course EGA. Au point A, quand le piston 22 recouvre les orifices 7, la compression commence dans le cylindre du moteur 1.
On peut également utiliser la vanne 15 pour obturer
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plus ou moins tard la conduit 8 pour l'échappement de l'air de balayage et faire ainsi de la suralimentation.
Dans le cas où la détente est prolongée (fig. 3) les gaz brûlés sont, de préférence, évacués par des orifices 7, séparés des orifices 9 pour l'air de balayage (comme sur la fi- gure 1), le conduit 8, dans lequel débouchent ces orifices 9, étant obturé, au moment voulu, par une soupape commandée 101.
L'échappement des gaz chauds, commencé au point E, quand le pis@ ton 22 démasque les orifices 7, se poursuit pendant la partie de la course EGE pendant laquelle la soupape 101 est fermée. Par contre, l'échappement de l'air de balayage peut se faire pen- dant la partie de la course EA pendant laquelle la aoupape 101 est ouverte et les orifices 7 masqués par le piston 22. AU point
2 A, le piston 2 masque également les orifices 9 et la compression commence dans le cylindre du moteur 1.
Sur les fig. 6,7 et 8 on a montré, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation suivant lesquels le circuit d'air de balayage est en dérivation sur le conduit d'air comprimé a- limentant le récepteur.
Dans ce cas, on peut doser automatiquement la quantité d'air de balayage, par exemple par une vanne ou registre 19 établi dans conduit @e et commandé. ou bien comme sur la fig, 6,par la pression du réservoir 17 agissant, par exemple par l'action de l'air comprimé sur un piston 21, ou bien, comme sur la fig. 7 par la température à l'entrée du récepteur 12, a gissant par exemple, sur un dispositif tel qu'un thermostat 22.
Ce dernier mode de réglage, d'après la température, présente l'@
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avantage de pouvoir faire de courtes pointes de puissance, jazz balayage tt --d1f$e."lâ quântité dlaiai,àe/ car l'élévation de température au récepteur ne s'établit que lentement.
Suivant une variante, montrétsur la fig. 8, on peut supprimer la vanne ou le registre 19 et prévoir un simple pas- sage calibré 23 entre le réservoir 17 et un réservoir de fai-
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ble capacité 24 .
Le même procédé de récupération de chaleur après sé- paration préalable du fluide en deux tranches s'applique égale- ment aux générateurs dont la pression d'alimentation est diffé- rente de la pression finale de compression. A titre d'exemple, une installation comprenant un compresseur étagé est montré sché- matiquement sur la figure 9 .
Dans ce cas l'air de balayage et d'alimentation peut être prélevé à un réservoir 171 de refoulement du premier étage de compression effectué dans les cylindres 31 et 32. A la sortie du moteur les gaz brûlés sont détendus dans le premier étage 121 de la machine réceptrice et à la sortie dudit étage lesdits gaz chauds réchauffent, dans l'échangeur 14, les gaz froids,comprimée dans les cylindres du second étage 311 et 312, en amont du second étage 122 du récepteur, où lesdits gaz froids réchauffés vont fi- nalement se détendre.
Dans le cas ou la machine réceptrice est constituée par une turbine telle que 12, les gaz brûlés évacués par les orifices 7 et recueillis par le conduit 11, pourraient avoir une température trop élevée pour la bonne tenue des aubes @ .
On peut alors, avantageusement et comme montré sur les fige 1 et 6, faire passer, par les mêmes aubages, alterna- tivement les gaz chauds du conduit 11 et les gaz plus frais four. nis par le conduit 8, de façon que lesdites aubes aient une tem- pérature moyenne convenable.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse; au contraire, toutes les va- riantes, notamment celle où. l'invention serait appliquée à des moto-générateurs à pistons libre connus en eux-mêmes.
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