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Installation de turbines à gaz.
La présente invention se rapporte à une installa- tion de turbines à gaz dans laquelle un agent moteur est tout d'abord comprimé dans un circuit, puis réchauffé dans un échangeur de chaleur chauffé par des gaz de combustion, et ensuite détendu dans une turbine actionnant le compresseur, installation dans laquelle, en outre, une partie de l'agent môteur est prélevée dans le circuit et est amenée à l'échan- geur de chaleur à titre d'air de combustion les gaz de com- bustion sortant de cet échangeur pour se rendre dans une tur- bine fournissant la puissance utile.
Par conséquent, de l'agent moteur est prélevé sous deux formes dans le réchauf- feur à gaz établi sous forme d'échangeur de chaleur: d'une
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part, l'agent moteur réchauffé par échange de chaleur et qui actionne la turbine du compresseur, et d'autre part, ltagent moteur réchauffé directement par la combustion et qui alimente la turbine à puissance utile, sous forme de gaz de combustion. Pour pouvoir maintenir un fonctionnement régulier, il faut que le fonctionnement des deux turbines, et par suite également l'état des deux agents moteurs, puis- sent être réglés individuellement, indépendamment l'un de l'autre.
Cette condition est réalisée par la présente inven- tion grâce à ce que la partie de circuit située entre le compresseur et l'échangeur de chaleur est reliée par une conduite réglable à la partie du circuit située entre l'échan- geur de 'chaleur et la turbine du compresseur. Grâce à cette conduite réglable, on peut faire dévier à l'écart des sur- faces d'échange de chaleur du réchauffeur à gaz une partie plus ou moins grande de l'agent moteur qui circule dans le circuit, de sorte que la quantité de chaleur transmise par un agent moteur à l'autre, peut être réglée à volonté. Il est ainsi possible de maintenir à la valeur voulue et sépa- rément l'une de l'autre, d'une part la température des gaz de combustion s'écoulant vers la turbine à puissance utile, et d'autre part la température de l'air qui s'écoule dans la turbine du compresseur.
On peut réaliser une certaine simplification de l'installation si l'on n'ouvre le dispositif de réglage de la conduite réunissant les deux parties de circuit que lors- que la température de l'agent moteur pénétrant dans la tur- bine du compresseur dépasse une valeur limite supérieure à la température normale de régime de cette turbine.
L'invention est expliquée ci-dessous de façon plus détaillée, en regard des dessins annexez.
Fig. 1 représente une installation de turbines à gaz selon l'invention.
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Fig. 2 représente des détails du dispositif de réglage de l' installation selon la fig. 1.
Fig. 3 représente un dispositif de réglage basé sur d'autres considérations.
Le compresseur à basse pression 1 (fig. 1) aspire de l'air dans la conduite 3 et le refoule à travers le re- froidisseur intermédiaire 3 dans le compresseur à haute pres- sion 4. L'air comprimé arrive par les tubes 5 de l'échangeur de chaleur 6 dans la conduite 7. Une partie de l'air chauffé s'écoule à travers l'espace qui entoure les tubes 8 du ré- chauffeur d'air 9, et par la conduite 10, dans la turbine 11.
Après détente, l'air revient dans le compresseur 1 en passant par l'espace qui entoure les tubes 5 de l'échangeur de cha- leur 6, par le refroidisseur 12 et la conduite 2.
Une partie de l'air est prélevée dans la conduite 7 par la conduite 13 et est amenée au brûleur 14 du réchauf- feur d'air 9. Les gaz de combustion parcourent les tubes 8 du réchauffeur d'air et arrivent dans la turbine à puissance utile 16. Pour remplacer la partie d'air prélevée dans le circuit de l'air, on fournit de l'air à ce circuit par le compresseur 17. Cet air de remplacement arrive dans le cir- cuit en un point intermédiaire.de l'échangeur de chaleur 6 et cède immédiatement de façon utile une partie de sa chaleur de compression à l'air qui circule en circuit.
Il n'y a pas à proprement parler de circuit fermé, en ce sens qu'une cer- taine quantité d'agent moteur est constamment retirée de l'installation et qu'une' quantité de remplacement est intro- duite à sa place.
La turbine à air 11 et les compresseurs 1, 4 et 17 possèdent un arbre commun et ont des dimensions telles que la puissance de la turbine est égale à la puissance nécessaire pour la commande des compresseurs. La turbine 16 alimentée
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par les gaz de combustion actionne, par l'intermédiaire de l'engrenage 18, une hélice 19.
Pour régler la température de l'air qui s'écoule dans la turbine 11, il est prévu une conduite de dérivation 20, par laquelle une partie de l'air non encore réchauffé est dérivée autour du réchauffeur d'air 9 et est mélangée au point 21 avec l'air déjà réchauffé. Pour régler la quan- tité d'air ainsi dérivée, il est prévu un organe de réglage 22, qui est commandé de façon telle par la conduite à impul- sions 23 et par 1*organe 24 sensible à la température en fonction de la température de mélange résultante au point 21, que les fluctuations de température de l'air s'écoulant vers la turbine 11 soient tout au moins réduites.
La quantité d'air de remplacement fournit au cir- cuit d'air et la quantité de combustible fournie au réfhauf- feur d'air 9 peuvent être réglées suivant les conditions de charge qui se présentent à tout moment considéré, d'une part à l'aide de l'organe de passage 25, et d'autre part à l'aide de l'organe de réglage 26 disposé dans la conduite de combustible 27. Grâce au réglage de la quantité d'air de remplacement, le niveau de pression, ou le degré de charge du circuit d'air, est adapté à la charge de la turbine de puissance utile 16. La quantité de combuz-tible est alors réglée selon le degré de charge.
Le dispositif de réglage 22-24 peut être mis au point de façon telle qu'il ne permet la dérivation d'air autour du réchauffeur d'air 9 que lors- qu'une limite de température supérieure à la température normale de régime est dépassée.
L'air s'écoulant dans la conduite 10 (fig. 1 et 2) lèche l'organe 24 sensible à la température (fig. 2) qui est établi sous forme d'un récipient rempli partiellement d'un liquide. Suivant la température, qui se modifie, de l'air parcourant la conduite 10, le liquide se trouve à une pres-
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sion de vaporisation plus ou moins élevée. Suivant les va- riations de la pression de vaporisation, la capsule élastique à. membrane 28 se dilate plus ou moins dans le sens de la flèche double 29.
Les mouvements de dilatation de la capsule 28 sont transmis au tiroir 32 par le levier 30 et la tringlerie 31.
Le levier 30 est encore relié à la trimglerie 33 d'une cata- racte à liquide 34 agissant comme rappel lâche. La cataracte est reliée par la tige 35 au piston 36 du servo-motour 37, et par la tige 38 à la soupape 39 de l'organe de réglage 22 monté dans la conduite 20.
Toute élévation de la température de l'air au point 21 de la conduite 10 a pour conséquence une élévation de la pression dans la capsule 28, de sorte que le levier 30, à son articulation 40, la tringlerie 31, et le tiroir 32 sont déplacés dans le sens positif des flèches doubles 29 et 41.
Du liquide sous pression de la conduite 43 pénètre par la conduite 44 sous le piston 36, qui est déplacé dans le sens positif de la flèche double 45. Le liquide refoulé par la face supérieure du piston 36 peut s'écouler par la conduite 46
La soupape 39 de l'organe de réglage 22 est dépla- cée dans le sens positif de la flèche double 45 par le pis- ton 36 du servo-moteur. La. section de passage de l'organe de réglage est augmentée et, par arrivée d'une quantité dérivée plus grande, la température de mélange au point 21 de la conduite 10 est abaissée et ramenée à la valeur voulue.
Dans le processus de réglage décrit, le levier 30 est d'abord déplacé par la cataracte 34 dans le sens positif de la flèche double 49 autour de son point dtartioulation 47 en antagonisme à l'action du ressort 48, ce qui fait que le déplacement du tiroir de distribution 32 qui déclenche le processus de réglage est effectué de nouveau en sens inverse.
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Conne le piston 36 du serre-moteur et la tringlerie de rap- pel 33 sont reliés l'un à l'autre de façon lâche par la cataracte, le processus de réglage ne revient au repos que quand les ressorts 48 et 50 se font équilibre et que le ti- roir de distribution 32 ferme aussi bien la conduite 44 que la conduite 46. Une telle position n'est possible cependant que pour une seule et même température nominale réglée une fois pour toutes.
Le dispositif de réglage fonctionne ainsi de façon isotherme, il ramène toujours la température à la même valeur de réglage-
Au cas où la température de mélange tombe au point 21, il s'établit un processus de réglage analogue, mais avec mouvements de réglage inverses. La section de passage de l'organe de réglage 22 est diminuée, et de ce fait, la tem- pérature de mélange est relevée à sa valeur nominale primi- tire.
La fig. 3 représente un dispositif de réglage par lequel est établie temporairement seulement (en cas de varia- tion de la charge, en particulier lorsqu'elle diminue) une dérivation d'air non chauffé autour du réchauffeur. Un organe 24 sensible à la température et, en outre, un dispositif mano- métrique 51 sont encore influencés par l'air de la conduite 10. La. capsule 28 de l'organe 24 déplace la came 52 dans le sens de la flèche double 53 autour du point de rotation fixe 54.
Le levier en T 56 pivotant autour du point fixe 55 est appuyé par le ressort 5?, par l'intermédiaire de son galet 58, contre la face courbe de la came52. L'articulation 59 du levier en T agit sur le tiroir de distribution 32 par l'intermédiaire de la tringlerie 60, du levier 61 et de la tringlerie 31. Le piston 36 du servo-moteur 37 règle au moyen de la tige 38, la soupape 39 de l'organe de réglage 22 dans
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la conduite de dérivation 20.
Au point 62 du levier en T 56 est articulé le levier 63 qui est relié d'une part par l'articulation 64 au dispositif manométrique 51, et, d'autre part, par l'articu- lation 65 à la soupape 66 de l'organe de réglage du combus- tible 26.
Si la température de mélange monte au point 21 de la conduite 10, la capsule 28 se dilate dans le sens po - sitif de la flèche double 29 et elle déplace la came 52 dans le sens positif de la flèche 53. De ce fait, le levier en T 56 se déplace dans le sens positif de la flèche 67, et la tringlerie 60 se déplace dans le sens positif de la flèche 68. Si la tringlerie 60 rient en contact au point 69 avec le levier 61, le tiroir de distribution 32 est soulevé par la tringlerie 31. De la conduite 43, de l'agent sous pression passe par la conduite 44 dans le servo-moteur 37 et déplace le piston 38 et la soupape 39 dans le sens positif de la flèche 45. De la sorte, la section de passage de l'organe de réglage 22 est augmentée.
Simultanément le levier 61 est déplacé, autour de son articulation 47 dans le sens positif de la flèche 45, de sorte que le point d'articulation 70, la tringlerie 31 et le tiroir 32 sont déplacés dans la direction négative de la flèche 41 et qu'ainsi le processus de réglage est ramené au point de départ.
L'augmentation initiale de la tempéra. ture de mélange au point 21, qui a provoqué le processus de réglage, est annulée par la quantité augmentée d'air non ré- chauffé, qui est amenée par la conduite 20 à la quantité d'air réchauffé, et la température e st ramenée dans la gamme nominale normale-
Pendant que s'effectue le processus de réglage dé- crit ci-dessus, l'articulation 62 déplace le levier 63 dans
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le sens positif de la flèche double 71, de sorte que l'ar- ticulation 65, le levier 63 et la soupape 66 de l'organe de réglage du combustible 26 sont déplacés dans le sens négatif de la flèche 73. De ce fait, la quantité de combustible ame- née par la conduite 27 au brûleur du réchauffeur d'air est diminuée également.
L'élévation de la température de mélange au point 21 dans la conduite 10, fait non seulement pénétrer ainsi une quantité augmentée d'air froid par la conduite 20 dans la conduite 10, mais diminue encore simultanément l'ar- rivée de combustible au brûleur du réchauffeur d'air.
Le dispositif manométrique 51 possède un piston
73 qui, par la pression qui règne dans la conduite 10, re- pousse plus ou moins le ressort 75 dans la direction de la flèche double 74. uand la pression de l'air augmente, l'articulation 64 du levier 63 est déplacée dans la direc- tion positive 74 et, par suite, la soupape 66 est déplacée dans la direction positive de la flèche 72. La section de passage de l'organe régulateur de combustible 26 est, par ce fait, augmentée et une quantité augmentée d e combustible est amenée au brûleur du réchauffeur d'air.
Quand la pression d'air diminue dans la condui- te 10, la soupape 66 est déplacée dans le sens négatif de la flèche 72 et ainsi la quantité de combustible amenée au ré- chauffeur d'air est diminuée. L'organe régulateur 22 placé dans la conduite de dérivation 20 ne peut pas être influencé par le dispositif manométrique 51.
Le jeu entre le point 69 du levier 61 et la trin glerie 60 est choisi,en relation avec la conformation de la came 52, et l'influence de la pression et de la température sur l'organe 26 de réglage du combustible, de façon telle que la soupape 39 de l'organe de réglage 22 ne s'ouvre que lors- qu'une augmentation de la température, par suite de la cha- leur accumulée dans les surfaces d'échange, ne peut pas être
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empêchée par une diminution de la quantité de combustible.
Dès que l'influence de la chaleur accumulée est supprimée la soupape 39 se referme.
L'invention est également applicable lorsqu'un au- tre gaz que de l'air est réchauffé dans l'échangeur de cha- leur. Il reste important que la dérivation (L'agent moteur froid du véhicule de chaleur se fasse à .faible température.
EMI9.1
Revendioatione.
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I/ Installation de turbines à gaz dans laquelle un agent moteur est tout d'abord comprimé dans un circuit, puis réchauffé dans un échangeur de chaleur chauffé par des gaz de combustion et ensuite détendu dans une turbine ac- tionnant le compresseur, installation dans laquelle, en ou- tre, une partie de l'agent moteur,est prélevée dans le cir- cuit et est amenée à l'échangeur de chaleur à titre d'air de combustion, les gaz de combustion sortant de cet échan- geur pour se rendre dans une turbine fournissant de la puis- sance utile, cette installation étant caractérisée en ce que la partie de circuit située entre le compresseur et l'échan- geur de chaleur e st reliée par une conduite réglable à la partie de circuit située entre l'échangeur de chaleur et la turbine du compresseur,
dans le but de pouvoir effectuer le réglage de la turbine du compresseur indépendamment du ré- glage de la turbine de puissance utile.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.