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BREVET D'INVENTION
Philipp LAHM Turbine à explosion.
La présente invention concerne une turbine à explosion à marche intermittente et compresseur prévu à l'intérieur de la roue à aubes, ainsi qu'un refroidissement réglable et une chambre à explosion disposée à l'extérieur de l'aubage tournant. La présente invention se distingue de ce qui était connu antérieurement en ce que la couronne d'aubes pourvue de surfaces annulaires de chemise de distribution faisant saillie latéralement et logeant en son intérieur le piston rotatif disposé diamétralement avec la chemise du compresseur disposée excentriquement sur paliers,est pourvue de canaux annulaires communiquant entre eux, auxquels l'agent de refroidissement arrive d'un côté frontal de l'arbre de la turbine par un canal du piston rotatif et sort par un second canal du piston rotatif à l'autre extrémité de l'arbre.
Outre la suppression d'organes de distribution dont étaient pourvues jusqu'à présent les turbines à explosion, tels que distributeur à coulisses avec ses organes de transmission du mouvement, qui sont un danger continuel d'arrêts de fonctionnement, le principal progrès de l'invention, consiste
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en ce que les parties soumises principalement aux températures élevées, la couronne d'aubes, le piston rotatif et l'arbre sont refroidis directement, tandis que la chemise du compresseur l'est suffisamment indirectement, ce qui a également un effet favorable sur l'air qui sera soumis à la compression, lequel, à température basse, offre moins de résistance à la compression.
Au dessin annexé est représenté, à titre d'exemple, l'objet de la présente invention, et notamment : Fig.l représente une coupe,suivant la ligne 1-I de la fig.2, de la turbine à explosion.
Fig.2 une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig.l, le rotor partiellement en coupe, partiellement en vue.
Fig.3 une coupe suivant la ligne III-III ae la fig.l
La turbine comporte le rotor qui est la partie mobile tournante, et l'enveloppe (stator), la partie fixe.
L'enveloppe 1 contient les paliers de l'arbre de la turbine 2 et la chambre à explosion 3, qui utilement aura une forme sphérique. Celle-ci va en se rétrécissant vers l'aubage du rotor. L'arrivée de l'air de combustion nécessaire dans la chambre à explosion 3 se fait par des canaux d'amenée 4. A l'aide d'une pompe à injection le combustible est injecté d'une maniè- re connue dans la chambre à explosion, complètement close au moment de l'explosion. Ce n'est qu'après que l'explosion est terminée que l'effet de l'explosion des gaz agit sur les aubes du rotor, comme il est exposé plus loin.
Pour utiliser complètement la détente des gaz (moyen d'action) des gradins de retenue 5, à réaction, ont été prévus à proximité de la chambre à explosion', dans l'enveloppe 1, lesquels gradins permettent une utilisation presque complète de l'énergie produite par l'explosion. Le rotor continuant sa révolution, les résidus de l'explosion s'échappent par des orifices d'échap- pement de l'enveloppe 1 vers l'extérieur. On peut maintenir
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à n'importe quelle température les parois de la chambre à explosion 3¯, qui est disposée en dehors des aubages du rotor, de telle sorte que la combustion peut se faire dans les meilleures conditions thermiques.
Vu que la combustion se fait dans une chambre complètement close (comme il sera exposé plus loin), donc techniquement sans perte de tension, on peut compter que le carburant donnera un rendement en force produite, tel qu'il n'a jamais été obtenu, dans un moteur à pistons.
Le rotor comprend d'abord une couronne tournante 7 pourvue d'aubes 8, tournant dans l'enveloppe 1. Ces aubes sont formées par des alvéoles pratiquées dans la couronne '7 du rotor et reçoivent la poussée d'énergie de l'explosion-dans la chambre 3. Les aubes 8 sont limitées par des parois latérales, qui empêchent l'écoulement d'énergie en direction latérale et les effets de la chaleur sur l'enveloppe 1 dans la même direction. La couronne d'aubes 7 est pourvue des deux côtés, sur un diamètre raccourci, de surfaces annulaires de chemise de distribution 9,avec des lumières de distribution 10 correspondantes. Perpendiculairement à ces lumières, ont été prévues dans la partie supérieure de l'enveloppe 1, des ouvertures 12 pour l'aspiration de l'air frais de combustion.
Les lumières de distribution 10 règlent d'une part l'arrive de l'air frais à la chambre de 'compression et d'autre part le retour de l'air comprimé par la conduite d'amenée 4 vers la chambre d'explosion 3.
La couronne d'aubes 7¯ est reliée solidement à l'arbre 3. au moyen d'un plateau 13 (piston rotatif) disposé diamétralement. L'espace intérieur de la couronne d'aubes 7 et la chemise de distribution 2 sont séparés en deux parties par ce plateau ou piston rotatif 13., lesquelles parties, par la disposition de la chemise de compression, forment deux espaces en forme de faucille 14-15. Le compresseur ou chemise de
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compression est formé par deux cylindres creux 16-17 ajustés par rodage, qui par rapport au centre du rotor de l'arbre 3¯ ,
sont disposés excentriquement dans des paliers disposés dans des alvéoles de l'enveloppe 1 de telle façon que la chemise de compression 16-17 glisse avec son point le plus bas sur la surface intérieure de la chemise de distribution 9. Le plateau ou piston rotatif 13, traverse la chemise du compresseur 16-17. Afin d'égaliser les différences résultant de la rotation du piston rotatif 13 et de l'excentricité du mode de support de la chemise du compresseur 16-17, chaque cylindre 16-17 de l'enveloppe du compresseur est pourvue d'échancrures décalées 18,19, correspondant à la largeur du piston rotatif 13, qui permettent la compensation. Chacun des deux espaces de compression 14-15 reste étanche par la disposition contraire de ces échancrures.
Les petites fuites ne se font pas sentir grâce au grand nombre de tours. Entre les deux chemises 16-17 se trouvent de petites rainures de graissage, qui pourvoient les surfaces de friction d'huile.
Les parties graissées ne venant pas en contact direct avec l'explosion, le graissage reste relativement longtemps efficace. La chemise de distribution 9 comporte des ouvertures 20-21 disposées sous la chemise de compresseur 16-17 latéralement à son point de contact avec la surface intérieure de celle-ci, servant à l'évacuation de l'air comprimé aux canaux 4 et à la chambre d'explosion 3. Le segment fermé de la chemise de distribution 16-17 bouche, pendant la compression, le canal d'amenée 4 du côté de la chambre d'explosion 3, ainsi que les ouvertures d'entrée dans l'enveloppe vers l'extérieur. Par cette fonction de la chemise de distribution, tout autre mécanisme de distribution devient superflu.
Pendant le travail, la couronne d'aubes 7. tourne avec la chemise de .distribution 16-17 et -le piston¯ rotatif 13, en direction
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de la flèche a-b. Par cela, l'espace de compression en forme de faucille 14 est rétréci et en atteignant le canal de déversement 4. ouvert pendant cette phase, l'air comprimé est évacué dans la chambre d'explosion 3. par ce canal. Dans le dispositif décrit, il n'a été traité que l'espace de compression extérieur. L'espace moins grand de compression intérieur peut également contribuer au processus du travail après avoir été adapté par de petites modifications de la construction, par quoi quatre explosions ont lieu pendant chaque révolution.
Le refroidissement des parties tournantes est une des nécessités les plus essentielles pour les turbines à explosion.
Sous ce rapport, on a déjà fait des propositions, qui pourtant n'ont pas mené à un résultat.,L'enveloppe extérieure même possède un'refroidissement suffisant, aussi l'inventeur s'estil évertué à refroidir avant tout les parties tournantes à l'intérieur de la turbine,, et. des canaux permettant l'admission des moyens.de refroidissement sont prévus à l'intérieur des parties tournantes, dans la couronne d'aubes 7, le piston rotatif 13 et l'arbre 2, donc les parties exposées aux températures les plus élevées. L'arbre de la turbine ±¯ est perforé aux deux extrémités, pourvu -de conduites d'entrée et de sor- tie 22,23, auxquelles correspondent des ouvertures 24,25, à l'intérieur du piston rotatif 13.
Ces dernières aboutissent dans des causaux annulaires 26,27 à l'intérieur de la- roue d'aubes 7. Ces causaux annulaires sont réunis entre eux. par d'autres canaux disposés transversalement au sens de rotation de 'la couronne d'aubes 7. L'agent de l'élément refroidissant introduit sous-pression s'écoule en direction des flèches (fig,
3) à l'intérieur des parties de la turbine qui tournent, l'arbre 2, le piston rotatif 13, la couronne d'aubes 7, refroidissant indirectement aussi la chemise du compresseur 16-17. Les canaux 24-25 dans le piston rotatif 13, peuvent, à l'intérieur
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de celui-ci, aller en sens inverse.
Le mode de refroidissement prévu empêche tout passage du moyen de refroidissement, eau ou vapeur d'eau, dans les espaces de compression 14-15, et par là même aussi dans la chambre d'explosion 3. En refroidissant l'arbre le moyen ae graissage des coussinets de l'arbre est également soustrait à une température trop élevée. L'air de compression est également favorablement in- fluençé par le refroidissement et entre à basse température dans la chambre d'explosion 3, dans laquelle il s'échauffe rapidement aux parois chaudes, recevant ainsi une surpression additionnelle.
Par l'ouverture prématurée des canaux de passage 4 l'air de balayage est soufflé à travers la chambre d'explosion et les aubes, ce qui évacue les restes de gaz.