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"DISPOSITIF MOTEUR A CHAUDIERE ROTATIVE--
L'invention est relative à un dispositif moteur à chaudière rotative dans laquelle le liquide à vaporiser est soumis à la force centrifuge en vue de développer sur le dit liquide une pression s'opposant à celle produite par le liquide vaporisé qui agit pour provoquer la rotation d'une turbina dont l'énergie mécanique, est utilisée' comme force motrice.
Les inconvénients que présentent les systèmes connus dans ce genre résident dans : 1 ) la faible surface de chauffe des éléments de la chaudière en contact avec la flamme du foyer; 2 ) l'encrasse- ment rapide par le calcaire qui, sous l'effet de'la force centrifuge, s'accumule sur les parois extrêmes des. éléments, de chauffe de la chaudière; 3 ) l'impossibilité de limiter immédiatement la pression de la vapeur en cas d'arrêt du dispositif moteur, ce qui rend très difficile l'utilisation du système à l'automobile.
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Le dispositif objet de l'invention, qui obvie aux inconvénients précités, a été spécialement étudié pour son application à la traction automobile, mais son utilisation peut s'étendre également à tous systèmes de transmission pour l'entraînement de machines, dynamos, pompes, ventilateurs, etc..
Suivant l'invention , le dispositif est constitué par une chaudière rotative comportant un arbre creux muni de deux flanques entre lesquels s'étendent des tubes vaporiseurs enroulés en hélice et supportés à la périphérie des dits flasques de façon à former une cage cylindrique, une extrémité des dits tubes vaporiseurs étant en communication avec le creux du dit arbre par des conduits ménagés dans l'un des dits flasques, tandis que 'L'autre extrémité débouche dans une chambre circulaire formée dans l'autre flasque, en regard des tuyères d'une turbine dont le tambour est supporté concentriquement par ce dernier flasque, l'arbre de la dite turbine portant les disques à aubes et l'arbre creux de la,
chaudière étant reliés à entraînement par l'intermédiaire d'un arbre de transmission et à l'aide d'un système d'engrenage qui entraîne l'arbre creux de la chaudière en sens contraire et à une vitesse réduite par rapport à celle de l'arbre de la turbine.
Un mode préféré de réalisation du dispositif objet de l'in- veiition sera décrit ci-après avec référence au dessin annexé qui montre une coupe axiale du dit dispositif.
Comme montré au dessin, un arbre creux 1 est muni de flasques 2 et 3 entre lesquels s'étendent des tubes vaporiseurs 4 enroulés en hélice et uniformément répartis à la périphérie des dits flasques de façon à former une cage cylindrique ou évasée.
Une extrémité des dits tubes est en communication avec la chambre 5 formant le creux de l'arbre 1, par l'intermédiaire (le canaux 6 ménagés dans le flasque 2, tandis que l'autre extrémité de ces tubes débouche dans une chambre circulaire 7 formée dans le flasque 3.
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Les tubes 4 sont frattés par un ou des tubes 8, dont une extrémité est fixée au flasque 0 et conmunique avec la chambre 5, tandis que l'autre extrémité est fixée au flasque 3 et communique avec la chambre circulaire 7.
La cage formant la chaudière est enfermée dans une enveloppe fixe 9 à double paroi f ormant réservoir réchauffeur pour l'eau d'alimentation de la chaudière. A la base de cette enveloppe est prévu le foyer 10 qui peut être alimenté par un système quelconque de chauffage au charbon, mazout, pétrole, etc..
La chaleur dégagée par le foyer est forcée de passer au tra,vers des espaces 11 ménagés entre les tubes 4 de la chaudière et passe ensuite à l'intérieur de la cage pour repasser à nouveau entre les dits tubes avant d'atteindre la cheminée.
L'eau d'alimentation de la chaudière est amenée depuis le réservoir 9 par un conduit 12 muni d'un robinet 13 et pénètre dans la chambre 5 de l'arbre 1 par un tuyau axial 14 dont l'extrémité débouche à proximité de la paroi de fond 15 de la dite chambra 5.
Cette chambre présente une certaine capacité et affecte la forme d'un tronc de cône dont la base est située à hauteur de l'embouchure des canaux 6 prévus dans le flasque 2 et dont le sommet est formé par le fond 15 de la dite chambre 5.
Concentriquement à la face extérieure du flasque 3 est fixé le tambour 16 d'une turbine sur le fond 17 duquel est fixé axiale- Lient un arbre creux 18.
L'ensemble formé par la cage de chaudière et le tambour de turbine est soutenu à pivotement par' les roulements 19 et 20 prévus à l'arbre 18 et le roulement 21 prévu à l'extrémité de l'arbre 1, les dits roulements étant supportés par l'ensemble des éléments fixes formant la base du dispositif.
La chambre circulaire 7 formée dans le flasque 3 débouche devant les tuyères 22 de la turbine dont les disques 23 à aubes 24
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sont fixés à l'arbre 25 qui tourne à l'intérieur de l'arbre creux 18, sur des roulements 26 et 27.
Un arbre 28, supporté à roulement par l'ensemble des éléments fixes du dispositif et disposé parallèlement à l'arbre 25, porte, d'une part, à une de ses extrémités, un volant 29 sur une des faces duquel est fixée une couronne 30 à denture intérieure, dont les dents sont en engagement avec un pignon 31 fixé à l'extrémité de l'arbre 25. D'autre part, l'arbre 28 est rendu solidaire d'un pignon 32 en engrènement avec un pignon 33 fixé à l'extrémité de l'arbre creux 18. Cette disposition permet, par un jeu d'engrenages approprié, de donner à l'arbre 18 una vitesse réduite par rapport à celle de l'ar- bre 25, tout en obtenant un mouvement de rotation en sens opposé de ces deux arbres. Dans la présente réalisation, l'arbre 18 tourne à demi-vitesse de l'arbre 25.
Sur la face du volant 29 opposée à celle portant la. couronne 30 est prévu un système d'embrayage 34 pour l'entraînement d'un arbre de transmission 35. Un frein à bande 36 est prévu pour agir sur la face cylindrique du volant 29.
A la face cylindrique extérieure du tambour 16 de la turbine sont montées les palettes 37 d'un ventilateur actionnant le foyer et tournant dans un boîtier fixe 38 qui porte latéralement une chambre 39 pour la condensation de la vapeur .s'échappant par les ouver- tures 40 de la turbine.
Le dispositif fonctionne comme suit la chaudière étant en partie remplie d'eau et le foyer allumé, dès que la chaleur sera suffisante pour vaporiser l'eau contenue dans les tubes 4 et 8 en contact avec les flammes du foyer, la vapeur produite agira sur les aubes 24 de la turbine et l'ensemble moteur démarrera progressivement. L'eau débitée par le robinet 13 pénètre par le tuyau 14 dans le creux 5 du tube 1 et sous l'effet de la rotation du dit tube qui est soumis à la chaleur du foyer, l'eau s'étale
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sous l'action de la force centrifuge à la face intérieure du dit tube et s'échappe, en refroidissant le tube 1, pour s'écouler ensuite vers la gorge formée dans ce dernier, à l'embouchure des canaux 6.
Dans ces canaux, l'eau est entraînée par Inaction de la dite force centrifuge et crée dans les tubes 4 et 8 une pression croissant en raison de la vitesse périphérique de la chaudière, qui s'oppose à la pression développée par la vapeur d'eau, laquelle vapeur s'écoule dans la chambre 7, passe par les tuyères 22 et agit sur les aubes 24 des disques 23 de la- turbina.
La puissance développée dépend de la quantité d'eau débitée qui est réglée par la section de passage du robinet 13 et la vitesse du dispositif est limitée par un régulateur (non montré) qui agit simultanément pour commander le dit robinet et contrôler le débit du ventilateur 37-38 prévu pour commander l'intensité du foyer.,
Lorsque la pression, qui est limitée par la vitesse péri- phérique de la chaudière, est dépassée, la vapeur refoule l'eau dans le creux 5 de l'axe 1, qui forme, accumulateur d'eau.
Comme le dispositif est destiné particulièrement à la trac- tion automobile, si le conducteur est forcé, par exemple, d'arrêter brusquement son véhicule dans une côte, il débraye immédiatement et agit simultanément sur le frein 36 du volant 29 qui se cale ou tourne au ralenti. Ce ralentissement brusque produit une diminu- tion rapide de la force centrifuge qui fait que l'eau de la chau- dière est refoulée dans l'accumulateur d'eau 5, sous l'effet de la forte pression développée dans les tubes 4 et 8, tandis que l'excès de vapeur passe entre les disques de la turbine.
Dans le dispositif objet de 1*invention, la vitesse de l'eau et de la vapeur dans les serpentins de la. chaudière est telle. que le dépôt de calcaire est rendu pratiquement impossible, la dit calcaire étant entraîné au fur et à mesure de sa production.
La surface de chauffe présentée par l'ensemble des tubes
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de la chaudière est énorme, comparée aux dispositifs connus de ce genre, les dits tubes étant en outre exposés en totalité à la flamme directe du foyer.
Par ailleurs, la réduction du nombre de toursde la chaudière par rapport à celui des disques à aubes de la turbine permet de donner à cette dernière une grande vitesse périphérique qui cons- titue un facteur très important pour obtenir un rendement maximum de la turbine.
REVENDICATIONS.
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1 - Dispositif moteur à chaudière rotative, dans laquelle le liquide à vaporiser est soumis à la force centrifuge en vue de développer sur le dit liquide une pression s'opposant à celle produite par le liquide vaporisé qui agit sur les aubes d'une turbine dont le tambour tourne solidairement avec la dite chaudière, caractérisé en ce que la chaudière est constituée par des tubes vaporiseurs enroulés en hélice qui s'étendent entre deux flasques à la périphérie desquels ils sont fixés, de façon à former une cage cy-
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lindriqi4e.ou é:v?-sBe,les dits flasques étant supportés axialement par un arbre de rotation, une extrémité de;;
) dits tubes vaporiseurs étant en communication avec un creux formé dans le dit arbre par des canaux formés dans un des dits flasques, tandis que l'autre extrémité débouche dans une chambre circulaire formée dans l'autre de ces flasques, en regard des tuyères d'une turbine dont le tambour est supporté concentriquement par ce dernier flasque.
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"ROTARY BOILER MOTOR DEVICE -
The invention relates to a driving device with a rotary boiler in which the liquid to be vaporized is subjected to centrifugal force with a view to developing on said liquid a pressure opposing that produced by the vaporized liquid which acts to cause rotation of a turbine whose mechanical energy is used as a driving force.
The disadvantages of the known systems of this type lie in: 1) the small heating surface of the elements of the boiler in contact with the flame of the hearth; 2) rapid fouling by limestone which, under the effect of centrifugal force, accumulates on the end walls of the. elements, boiler heating; 3) the impossibility of immediately limiting the vapor pressure in the event of shutdown of the driving device, which makes it very difficult to use the system in the automobile.
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The device which is the subject of the invention, which obviates the aforementioned drawbacks, has been specially designed for its application to automotive traction, but its use can also be extended to all transmission systems for driving machines, dynamos, pumps, etc. fans, etc.
According to the invention, the device consists of a rotary boiler comprising a hollow shaft provided with two flanks between which extend vaporizer tubes wound in a helix and supported at the periphery of said flanges so as to form a cylindrical cage, one end said vaporizer tubes being in communication with the hollow of said shaft by conduits formed in one of said flanges, while the other end opens into a circular chamber formed in the other flange, facing the nozzles of a turbine whose drum is supported concentrically by the latter flange, the shaft of said turbine carrying the vane discs and the hollow shaft of the,
boiler being driven by means of a transmission shaft and by means of a gear system which drives the hollow shaft of the boiler in the opposite direction and at a reduced speed compared to that of the turbine shaft.
A preferred embodiment of the device which is the subject of the invention will be described below with reference to the appended drawing which shows an axial section of said device.
As shown in the drawing, a hollow shaft 1 is provided with flanges 2 and 3 between which extend vaporizer tubes 4 helically wound and uniformly distributed around the periphery of said flanges so as to form a cylindrical or flared cage.
One end of said tubes is in communication with the chamber 5 forming the hollow of the shaft 1, via (the channels 6 formed in the flange 2, while the other end of these tubes opens into a circular chamber 7 formed in the flange 3.
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The tubes 4 are sintered by one or more tubes 8, one end of which is fixed to the flange 0 and communicates with the chamber 5, while the other end is fixed to the flange 3 and communicates with the circular chamber 7.
The cage forming the boiler is enclosed in a fixed casing 9 with a double wall forming a reheating tank for the boiler feed water. At the base of this envelope is provided the fireplace 10 which can be fed by any heating system using coal, oil, petrol, etc.
The heat given off by the hearth is forced to pass through, towards spaces 11 formed between the tubes 4 of the boiler and then passes inside the cage to pass again between said tubes before reaching the chimney.
The boiler feed water is brought from the tank 9 through a pipe 12 provided with a tap 13 and enters the chamber 5 of the shaft 1 through an axial pipe 14, the end of which opens out near the bottom wall 15 of said chambra 5.
This chamber has a certain capacity and takes the form of a truncated cone, the base of which is located at the height of the mouth of the channels 6 provided in the flange 2 and whose top is formed by the bottom 15 of said chamber 5. .
Concentrically to the outer face of the flange 3 is fixed the drum 16 of a turbine on the bottom 17 of which is fixed axially. Binding a hollow shaft 18.
The assembly formed by the boiler cage and the turbine drum is pivotally supported by the bearings 19 and 20 provided on the shaft 18 and the bearing 21 provided at the end of the shaft 1, said bearings being supported by all the fixed elements forming the base of the device.
The circular chamber 7 formed in the flange 3 opens out in front of the nozzles 22 of the turbine, of which the blade discs 23 24
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are attached to the shaft 25 which rotates inside the hollow shaft 18, on bearings 26 and 27.
A shaft 28, supported in rolling motion by all the fixed elements of the device and arranged parallel to the shaft 25, carries, on the one hand, at one of its ends, a flywheel 29 on one of the faces of which a crown is fixed. 30 with internal teeth, the teeth of which are in engagement with a pinion 31 fixed to the end of the shaft 25. On the other hand, the shaft 28 is made integral with a pinion 32 in mesh with a pinion 33 fixed. at the end of the hollow shaft 18. This arrangement makes it possible, by an appropriate set of gears, to give the shaft 18 a reduced speed with respect to that of the shaft 25, while obtaining a movement. of rotation in the opposite direction of these two shafts. In the present embodiment, the shaft 18 rotates at half the speed of the shaft 25.
On the face of the steering wheel 29 opposite to that bearing the. crown 30 is provided a clutch system 34 for driving a transmission shaft 35. A band brake 36 is provided to act on the cylindrical face of the flywheel 29.
On the outer cylindrical face of the drum 16 of the turbine are mounted the vanes 37 of a fan actuating the furnace and rotating in a fixed housing 38 which laterally carries a chamber 39 for the condensation of the steam escaping through the openings. tures 40 of the turbine.
The device works as follows, with the boiler partly filled with water and the fireplace lit, as soon as the heat is sufficient to vaporize the water contained in tubes 4 and 8 in contact with the fireplace flames, the steam produced will act on the blades 24 of the turbine and the engine assembly will start gradually. The water delivered by the tap 13 enters through the pipe 14 into the hollow 5 of the tube 1 and under the effect of the rotation of the said tube which is subjected to the heat of the home, the water spreads out
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under the action of centrifugal force on the inner face of said tube and escapes, cooling tube 1, to then flow towards the groove formed in the latter, at the mouth of the channels 6.
In these channels, the water is entrained by Inaction of the said centrifugal force and creates in the tubes 4 and 8 an increasing pressure due to the peripheral speed of the boiler, which opposes the pressure developed by the steam of water, which vapor flows in the chamber 7, passes through the nozzles 22 and acts on the vanes 24 of the disc 23 of the turbina.
The power developed depends on the quantity of water delivered which is regulated by the passage section of the tap 13 and the speed of the device is limited by a regulator (not shown) which acts simultaneously to control said tap and control the flow of the fan. 37-38 designed to control the intensity of the focus.,
When the pressure, which is limited by the peripheral speed of the boiler, is exceeded, the steam forces the water back into the hollow 5 of axis 1, which forms the water accumulator.
As the device is intended particularly for automobile traction, if the driver is forced, for example, to stop his vehicle abruptly on a hill, he disengages immediately and acts simultaneously on the brake 36 of the steering wheel 29 which stalls or turns. in slow motion. This sudden slowing down produces a rapid decrease in the centrifugal force which causes the water from the boiler to be forced back into the water accumulator 5, under the effect of the high pressure developed in the tubes 4 and 8. , while excess steam passes between the turbine discs.
In the device according to the invention, the speed of the water and of the steam in the coils of the. boiler is such. that the deposit of limestone is made practically impossible, the said limestone being carried along as it is produced.
The heating surface presented by all the tubes
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of the boiler is enormous, compared to known devices of this kind, the said tubes being moreover fully exposed to the direct flame of the hearth.
Moreover, the reduction in the number of revolutions of the boiler compared to that of the blade discs of the turbine makes it possible to give the latter a high peripheral speed which constitutes a very important factor in obtaining maximum efficiency from the turbine.
CLAIMS.
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1 - Rotary boiler engine device, in which the liquid to be vaporized is subjected to centrifugal force in order to develop on said liquid a pressure opposing that produced by the vaporized liquid which acts on the blades of a turbine whose the drum rotates integrally with said boiler, characterized in that the boiler is constituted by vaporizer tubes wound in a helix which extend between two flanges at the periphery of which they are fixed, so as to form a cy-
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lindriqi4e.ou é: v? -sBe, said flanges being supported axially by a rotation shaft, one end of ;;
) said vaporizer tubes being in communication with a hollow formed in said shaft by channels formed in one of said flanges, while the other end opens into a circular chamber formed in the other of these flanges, facing the nozzles d 'a turbine whose drum is supported concentrically by the latter flange.
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