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Turbine à combustion interne.
Dans le cas de turbines à combustion interne; on ne peut atteindre un rendement satisfaisant que lorsque l'air amené à la chambre de combustion est comprimé au préalable.' On a actionné le compresseur nécessaire à cet effet jusqu'à *présent, dans les turbines à gaz effectivement réa-- lisées, par des turbines à vapeur spéciales dont la vapeur de fonctionnement était produite par les chaleurs perdues de la turbine à gaz. On peut toutefois obtenir des rendement d'ensemble plus favorables dans les turbines à combustion interne lorsque la chaleur contenu encore dans les gaz moteurs après qu'ils ont quitté les roues de la tur-
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bine est cédée à des régénérateurs pour être apportée de cette manière à l'air de combustion frais et par conséquent au cycle.
Dans ce cas, le compresseur d'air doit recevoir une commande particulière. Celle-ci peut s'obtenir par le fait que l'arbre du compresseur est accouplé rigidement à l'arbre .débitant la puissance utile de la turbine à combustion interne. Dans ce cas, le nombre- de tours du compresseur est lié au nombre de tours de l'arbre débitant la puissance utile, ce qui ne sera pas désirable en général.
L' intercalation d'un mécanisme . roues ou d'une transmission électrique entre l'arbre débitant la puissance utile et le compresseur ne rend pas seulement l'installation coûteuse mais nuit également, à cause des pertes résultant de la multiplication,au rendement total.
Finalement, il persiste encore dans ce cas un rapport de multiplication non variaole
Il a déjà été proposé d'alimenter des commandes non accouplées rigidement mécaniquement l'une à l'autre pour l'arbre d'utilisation de la turbine à combustion interne pt pour l'arbre qui actionne le compresseur d'air, au moyen d'une chambre de combustion commune pour les deux commandes. on envisage alors d'une part d'actionner au moyen d'une tuyère deux roues tournant en sens inverse dans lesquelles le courant moteur parvient successivement et dont me des rouas est reliée rigidement à '.L'arbre d'utilisation @ que l'autre est montée sur l'arbre du compresseur.
Cette proposition ne pouvant donner dés résultats utilisables pratiquement vu que dans une disposition semblable en montage l'une derrière l'autre de roues tournant en sens inverse, la roue actionnée en second lieu par le courant de gaz et entraînant le compresseur d'air possède seulement une puis- sance qui par rapport à la roue atteinte en premier lieu -par le courant de gaz et actionnant l'arbre d'utilisation, est beaucoup trop petite pour amener une quantité d'air suffisamment grande à une¯ tension suffisamment élevée pour
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produire des rendements de valeur satisfaisante, aux températures des gaz moteurs auxquelles les matières connues' restent capables de fonctionner.
Il a en outre été proposé de détendre d'abord à volonté les gaz de combustion chauds dans une turbine préalable ' qui actionne les derniers étages du compresseur d'air et d'effectuer ensuite la détente subséquente dans deux turbines séparées l'une de l'autre dans l'espace, qui sont toutefois reliées entre elle.s par des tuyauteries, de telle manière que chacune des deux turbines est actionnée, par . une partie des gaz moteurs chauds.
Cette proposition n'a pu également conduire à aucun résultat satisfaisant vu que les gaz de combustion chauds perdent de la température, dans les longues conduites qui sont rendues nécessaires par la séparation des turbines dans l'espace, au point que de ce fait le rendement est, de nouveau abaissé, outre que les turbines à plusieurs étages prévues dans cette proposition et avant lesquelles il faut encore intercaler une turbine
2, plusieurs étages, conduisent à des températures des aubes auxquelles il se produit une destruction très rapide.
La présente invention se rapporteaux turbines à combustion interne connues en elles-mêmes comportant des roues à aubes actionnées-par le courant de fluide du moteur chaud, disposées sur deux arbres coaxiaux indépendants l'un de l'autre dont l'un sert à débiter la puissance utile et l'autre sert.
à la commande du compresseur d' air. Elles se- distinguent des turbines déjà proposée,mentionnées ci-des- .sus, par le fait qu'avant chaque roue mobile on a intercalé des aubes directrices se trouvant au repos pour produire uniquement par réglage de l'amenée du combustible, pour toutes les charges, une répartition favorable de la charge sur les deux arbres et pouvoir employer pour des nombres de tours élevés des disques de roue mobile appropriés, les deux turbines disposées sur-des arbres indépendants pouvant être actionnées d'une manière connue par tout le courant
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chaud de fluide moteur successivement ou en parallèle chacu- ne par une partie du courant de fluide moteur.
Les deux arbres peuvent en outre fonctionner avec des nombres de-tours différents l'un de l'autre. En outre, ces nombres de tours ne doivent pas être constamment dans un rapport déterminé de-l'un l'autre mais ce rapport peut, comme on le montrera dans la suite, varier avec la charge.
Le premier mode de réalisation dans lequel on actionne au moyen du courant de -fluide moteur chaud les deux turbines à arbres indépendants dont l'une sert à la puissance utile et l'autre à la commande du compresseur d'air, consiste en ce que les turbines sont montées en parallèle dans le courant de fluide- moteur chaud de sorte que chacune est actionnée par une partie du courant de fluide moteur.
Une semblable réalisation est représentée à la fig. 1 du dessin. La chambre de combustion annulaire a reçoit l'air comprimé et réchauffé dans le régénérateur, par exemple per le canal annulaire b et le gaz à brûler ou l'huile par des branchements de la conduite c. De la chambre de combustion a, les gaz moteurs chauds parviennent par les couronnes de tuyère d et e aux couronnes d'aubes des roues de turbine.[ et qui, comme le rnontre le dessin, peuvent avoir un diamètre différent. Dans le cas de vitesse périphérique identique, la roue ayant le plus petit diamètre présentera le plus grand nombre de tours.
On a ainsi la possibilité de faire fonctionner l'arbre qui débite la puissance utile, qui actionne donc par exemple la génératrice de courant électrique, avec un autre nombre de tours que l'arbre qui actionne directement le compresseur d'air.
Les gaz moteurs chauds qui quittent les couronnes d'aubes des roues mobiles f ou ± parviennent dans les diffuseurs h ou i qui ont-pour but d'augmenter la tension avec laquelle les gaz sortent des roues mobiles au point
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core parcourir avant de parvenir à l'adr libre est surmontée en totalité ou partiellement par cette augmentation de pression.
Au lieu de monter en parallèle les deux turbines uisposées sur les arbres indépendants dans le courant de fluide moteur chaud de telle manière que les turbines sont actionnées chacune par une partie du courant de fluide moteur, on peut également, comme le montre la fig. 2, les monter en série l'une derrière l'autre dans le courant de fluide moteur chaud, de telle manière que toutes deux sont frappées successivement par le même courant de fluide moLeur. De .la chambre de combustion annulaire a, les gaz mo- teurs parviennent par les tuyères d à la couronne d'aubes de la roue de turbine f et de celle-ci dans le canal annulaire k à la sortie duquel se trouve la couronne de tuyères e par laquelle est actionnée la couronne d'aubes de la roue. de turbine .
Les gaz moteurs sortant des aubes de la roue mobile parviennent par les diffuseurs h au régénérateur.
A travers le canal annulaire k on peut fire passer des canaux radiaux par lesquels on peut amener à l'espace m qui se trouve entre les deux roues mobiles [ et de l'air de refroidissement qui est conduit par des ouvertures n aux espaces dans lesquels les roues de turbine fonctionnent,
Si l'arbre de la roue de turbine qui produit la puissance utile sert à la commande d'une génératrice de courant électrique, le nombre de tours devra être maintenu à pey près invariable, comme dans 'beaucoup d'.autres cas, même en cas de'charges variables, ce qui se fait de telle manière qu'un régulateur'de vitesse diminue 1''amenée de combustible à la chambre de combustion dès que le nombre de. tours veut diminuer par suite d'une diminution de la charge.
Dans les deux turbines actionnées par la chambre de combustion, il s'établir alors un nouvel état d'équilibre dans lequel le rapport de la quantité de fluide moteur qui s'écoule vers la .turbine de puissance,utile, relativement
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resté invariable :
toutefois le volume des deux quantités a diminué par suite de l'amenée minime de combustible. L'ac- tion sur les deux roues de turbine est toutefois différente en ce sens que le nombre de tours de la roue de turbine d'utilisation, comme on l'a déjà mentionné, est resté à peu
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près itwariabie tut.i.s que la puisaatice plus 'Minime aplJl1''''- à la roue de tàrbine du compresseur a pour conséquence que le nombre de tours de cette roue de turbine s'abaisse jus- qu'à ce que la puissance absorbée par elle, qui diminue approximativement avec la troisième puissance du nombre de tours, soit égale à la puissance apportée. Ceci a pour con- séquence qu'une plus petite quantité d'air est comprimée une plus basse pression.
La quantité d'air amenée à la c@@@- bre de combustion diminue donc automatiquement avec la di- minution d'amenée de combustible à la chambre de combustion.
Tout à fait analogue à celles de la forme de réa- lisation suivant la fig. 1, sont les conditions dans la forme de réalisation de la fig. 2, car ici également un ré- gulateur de vitesse qui en cas de diminution de la charge de l'arbre utile veut maintenir son nombre de tours à peu près constant, diminuera l'arrivée du combustible ce qui a de nouveau pour conséquence qu'également la turbine qui actionne le compresseur d'air reçoit une puissance moindre de sorte que son nombre de tours et par conséquent la quantité d'air refoulée par le compresseur d'air et la pression produite par celui-cidiminuent..
Pour la commande de génératrices de courant élec- trique, il est fréquemment désiré pour la conservation d'une tension constante, et il n' est du moins pas nuisible, que
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le nombre de tours ne s'abaisse pan ;lorsque la charge au,-.- mente mais s'élève au contraire quelque peu,ce qui peut être produit dans le cas d'un régulateur de vitesse de construction usuelle ci' une manière @nnue par des déplace-
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placement peut être .produit, automatiquement sous la dépen- dance de la charge, par exemple de la génératrice de courant électrique.
Pour la turbine à gaz, ce nombre de tours croissant quelque peu avec la charge, pour la turbine produisant la puissance utile, a pour conséquence-que la tension d'air de combustion plus élevée en cas de plus grande charge, comme on l'a expliqué, est traitée avec un meilleur rendement.
Aussi 'bien dans la forme de réalisation suivant la fig. 1 que dans celle suivant la fig. 2, les deux roues de turbine f et g peuvent se mouvoir dans le même sens ou en sens oppose,
Dans la forme de réalisation suivant la fige 2, de la chaleur peut encore être apportée aux gaz,,moteurs dans la chambre annulaire k.
On peut finalement, en particulier lorsque des vitesses périphériques plus faibles sont désirées, réaliser l'invention suivant la fig. 3 qui est schématique. Dans ce cas, l'une des turbines consiste en une roue mobile tandis 'qu.e l'autre turbine possède plusieurs, roues''qui tournent en sens inverse de la première roue de turbine et qui re- çoivent l'action du courant de fluide moteur sortant de la première turbine avec ou sans chauffage à nouveau ; entre les deux premières foues de cette seconde turbine se trouvent un palier d'arbre et, pour couvrir autant que possible sans perte la distance ainsi fixée de leurs couronnes d'aubès, avantageusement un diffuseur o.
;Revendications.
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