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BREVET D'INVENTION. Turbine à vapeur à combustion interne.
La présente invention se rapporte aux turbines à vapeur à combustion interne du genre dans lequel le rotor est disposé dans un carter ayant sur l'un de ses côtés ou sur les deux des chambres de combustion dans lesquelles le mélange combustible d'hydrogène et d'oxygène, d'hydrogène, d'oxygène et d'air ou d'hydrogène et d'air est amené comprimé ou injecte séparément, allumé et alors détendu sur les pales du rotor, son objet étant de procurer un cycle perfectionne d'opération dans lequel la pression initiale des gaz de combustion est développée et abaissée en une faible pression d'échappement par l'application d'un mélange chimique ainsi qu'il sera décrit,
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La chambre de combustion, de forme circulaire ou autre, est fixée sur le côté du carter du rotor, une grande ou une ou plusieurs petites chambres de combustion,
ayant chacune des soupapes séparées, étant disposées sur l'un ou sur les deux côtés du carter du rotor ou autour de sa périphérie.. Le noyau ou diamètre intérieur de la plus grande chambre de combustion est perforé et dressé pour recevoir une soupape rotative, conique ou autre, assujettie au grand arbre de la turbine et ayant des orifices d'admission et d'échappement formés à la périphérie qui, à certaines périodes, pendant un tour du grand arbre, est ouverte ou fermée relativement a un orifice d'admission ou d'échappement prévu dans le diamètre circulaire ou interne de la chambre de combustion dans laquelle tourne la dite soupape. La soupapepeut être mise en rotation à toute vitesse désirée par un mécanisme approprié, ou en mouvement de va-et-vient par un dispositif à came et à levie@ ou par une manivelle.
Le combustible est employé sous la forme gazeuse ou liquide, et injecté sous compression ou non dans l'orifice d'admission, ou bien une charge d'air ou d' oxygène ou d'oxygène et d'air seulement peut-être refoulée, et l'hydrogène injecte ensuite dans la chambre de combustion puis allume, et à l'ouverture de l'échappement les produits de la combustion sont décharges par des tuyères appropriées pour développer leur énergie sur les pales du rotor lesquellespeuvent être étagées et en séries de manière à utiliser l'énergie ciné-tique par le travail utile réduit à une faible pression d'échappement et à tourner conjointement avec un condenseur à vide.
L'invention est représentée par les dessins ci-joints sur lesquels: la figure 1 est une élévation de face de la turbine vue en coupesuivant la ligne 1-1 de la figure 2;
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la figure 2 est une élévation latérale en coupe de la figure 1; la figure 3 montre la soupape de distribution qui s'ouvre pour charger les chambres avec les gaz; la figure 4 montre la soupape de distribution s'ouvrant pour décharger les gaz sur les pales du rotor; la figure 5 montre la soupape de distribution entraînée à la moitié de la vitesse du grand arbre; la figure 6 montre le mécanisme pour l'etraînement de la soupape à la moitié de la vitesse du grand arbre; la figure 7 montre la plaque de la tuyère centrale pour le renversement du mouvement de la turbine;
la figure 8 est une élévation de face de la turbine, du mécanisme de va-et-vient de la soupape et de la chambre de combustion du petit modèle en couper la figure 9 est une élévation latérale en coupe de la figure 1; la figure 10 montre la soupape rotative conique avec l'orifice d'admission ouvert ainsi que la soupape du combustible en coupe; la figure 11 montre l'orifice d'échappement de la soupape rotative conique fermé; la figure 12 montre l'orifice d'admission de la soupape rotative conique ferme.
Le carter 8 de la turbine peut avoir toute forme désirée et sur son cote extérieur sont disposées radialement une ou plusieurs chambres de combustion 9 (dont une seule est représentée), chaque chambre ayant une ou plusieurs tuyères 10 qui, de la chambre de combustion 9, traversent le carter 8 pour amener les gaz de la combustion à frapper les pales 11 du rotor 18, lequel peut être formé d'Une
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seule pièce ou composé de sections.
L'élément comprend une chambre de combustion 9 ayant une soupape rotative 13 qui tourne dans le cercle interne ou logement de la soupape, celle-ci ayant un orifice d'admission 14 ainsi qu'un orifice d'échappement 15 formes sa périphérie; un cycle complet d'opérations est effectue pendant un tour de l'arbre principal 16 auquel est fixée la soupape 13, l'orifice d'admission 14 est ouvert vers l'orifice 17 formé dans la chambre de combustion pour recevoir le mélange explosif pendant une période d'environ un demitour et l'orifice d'échappement 15 est ouvert a l'orifice 17 pendant une même période approximativement quand les gaz sont déchargés sur les pales du rotor. La soupape 13 peut être prévue pour tourner à toute vitesse désirée au moyen d'un mécanisme approprié 18.
Les figures 5 et 6 montre la soupape 13 embrayée pour la moitié de la vitesse, la soupape 13 prenant son support dans la chambre de combustion 9 et tournant dégagée du grand arbre; elle peut aussi être mise en movement de va-et-vient (fig. 8 et 9) et commandée par -une manivelle, ou par un levier et une came d'une forme désirée quelconque, conique, par exemple (fig. 10, 11 12).
Le cycle d'opérations de l@élément est le suivant : un compresseur rotatif non représenté commandé par la grand arbre fournit l'air ou le mélange combustible à l'orifice d'admission 14 au moyen d'une canalisation appropriée sous compression, et en faisant tourner le grand arbre 16, l'orifice d'admission 14 est ouvert a l'orifice 17; la charge de combustible sous pression est délivrée à la chambre de combustion 9, l'orifice d'admission 14 est alors fermé et le mélange est allumé.
On peut aussi ne faire passer que l'air seul par l'orifice d'admission 14,
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le mélange explosif étant alors complété en injectant une charge d'hydrogène au moyen d'une soupape 21 dans l'air comprimé qui se trouve déjà dans les chambres de combustion, ou alternativement le mélange ou l'air peuvent être injectés dans la chambre de combustion par un trou 23 prévu dans le grand arbre, le mélange étant ensuite enflammé de la manière habituelle par la bougie d'allumage 22 ou s'enflammant spontanément sous les hautes températures et sans bougies d'allumage,
et pendant que la combustion s'effectue l'orifice d'échappement 15 s'ouvre aux orifices 17 et 17A et les produits sont dégagés a travers des tuyères appropriées 10 pour développer leur énergie sur les pales de rotor 11 qui peuvent être étagées et en séries de manière à réduire l'énergie de la pression en un travail utile à basse pression d'échappement et au-dessous de la pression atmosphérique, le rotor pouvant tourner conjointement avec un condenseur a vide.
Pour la mise en marche de la turbine, une petite charge peut être pompée dans la chambre de combustion et en faisant tourner le grand arbre pour manoeuvrer la soupape et les moyens d'allumage, cette opération étant suivie par le cycle @ décrit ci-dessus, ou alternativement une charge d'air comprimé peut être projetée sur les pales du rotor par l'une des tuyères pour faire tourner le grand arbre et la soupape et commencer les opérations ci-dessus.
La turbine est réversible au moyen de pales de rotor fixées sur le côté du rotor 12. La vapeur attaquent l'angle des pales fera tourner le rotor dans la direotion opposée en donnant un écoulement radial de gaz ayant de l'énergie cinétique, et commandée en faisant tourner la plaque centrale des tuyères 19 pour faire coïncider avec les
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orifices de vapeur dans le carter de la turbine, à l'aide de la bielle 20, les tuyères de l'écoulement axial 'étant fermées quand la turbine est en action renversée, ou bien s'il n'est pas requis pour l'action renversée cet écoulemer radial d'énergie de vapeur peut être utilise pour augmenter le courant de pression dans l'écoulement axial sur les pales de la périphérie en accroissant ainsi le rapport d'expansion.
La chambre ou les chambres de combustion sont refroidies a l'eau de la manière habituelle (non représentée) et la chaleur de l'eau peut être utilisée pour accroître l'alimentation de vapeur pour les pales du rotor. Cette eau peut aussi être injectée dans la chambre de combustion pendant ou immédiatement après la combustion du mélange pour augmenter de nouveau le volume de vapeur qui réduit la haute température, et par l'addition d'un jet fin de mélange combustible est injectée dans les chambres de combuation pendant la combustion en produisant ainsi une haute pression effective moyenne et contrôle la haute température du gaz ou de la vapeur.
R É S U M É
Turbine a vapeur a combustion interne du type réversible caractérisée en ce que:
10-. un mélange oombustible d'hydrogène et d'oxygène, ou d'hydrogène et d'air ou d'hydrogène, d'oxygène et d'air est refoulé ou injecté dans la chambre ou les chambres de combustion sous pression comme gaz ou comme liquide gicle, ou alternativement le gaz ou le liquide est injecte par la souspape de combustible, et l'air ou l'oxygène ou bien l'oxygène et '''air sont conduits dans les chambres
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de combustion par une soupape ou un orifice,
un jet d'eau ou de combustible ou bien de l'un et de l'autre étant injecté dans les chambres de combustion pendant la combustion ou immédiatement après pour au gmenter de nouveau le volume de vapeur qui prolonge la combustion du combustible pendant la conversion des gaz de la combustion en vapeurs en produisant une haute pression effective moyenne;
2 - la turbine a un ou plusieurs rotors disposés dans un carter à l'extérieur duquel sont disposées un ou plusieurs chambres de combustion, chacune d'elles ayant des soupapes d'une forme quelconque et tournant à la vitesse désirée, les dites soupapes commandant le refoulement des gaz dans les chambres de combustion et après la combustion, sur les pales du rotor au moyen de tuyères, les dites pales étant étagées et en séries, la vapeur se d'étendant par stages jusqu' la basse pression et température d'échappement, le système des pales étant du type à action ou réaction impulsive, et l'écoulement radial ou axial ou combiné;
30- pour son renversement, la turbine possède une série de pales de rotor à écoulement radial qui sont commandées par une t@yère, une plaque et une bielle;
4 - la vapeur engendrée dans la chemise d'eau qui entoure les chambres de combustion est utilisée dans la turbine.