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Perfectionnements apportés aux installations comportant au moins un auto-générateur à pistons libres et au moins une machine réceptrice, xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
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L'invention est relative aux installations comportant au moins un auto-générateur à pistons libres et au moins une machine réceptrice, notamment une turbine dite ci-après "turbine principale" entraînée pa.r les gaz débités par ledit auto-générateur, l'expression "auto-générateur à pistons libres" désignant une machine de principe connu suivant lequel l'air comprimé par le ou les pistons compresseurs d'un ou de plusieurs équipages libres assure le balayage et l'alimentation d'un cylindre de combustion, le mélange gazeux sous pression, qui sort de ce dernier cylindre et qui se compose de l'excès de l'air de balayage et des produits de la combustion, fournissant du travail mécanique par détente dans la susdite machine réceptrice.
Elle a pour but, surtout, de rendre telles, les installations du genre en question,, qu'elles répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique, notamment en ce qui concerne leur rendement.
Elle consiste principalement, à prévoir, pour suralimenter en air la partie compresseur de l'auto-générateur des installations du genre en question, au moins pour la manche à forte puissance, une turbo-soufflante dont la turbine dite turbine auxiliaire, soit actionnée par des gaz prélevés en cours de détente, par exemple soutirés à un étage intermédiaire de la turbine principale
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
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Elle vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulière- ment encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les installations du genre en question compor- tant application desdites dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement ainsi que les en- sembles fixes ou mobiles comportant de telles installa- tions.
Et elle pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. I et 2, de ces dessins, sont deux schémas montrant deux installations établies conformément à l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se pro- posant d'établir une installation de force motrice compor- tant un auto-générateur à pistons libres et une turbine à gaz entraînée par les ga,z moteurs débités par ledit auto-générateur, on s'y prend comme suit ou de façon ana- logue.
On fait comporter à l'auto-générateur de l'installation un cylindre moteur I et un cylindre compresseur 2, et on fait travailler dans ces deux cylindres un équipage mobile libre comportant un piston moteur 3 et un piston compresseur 4, ce dernier piston divisant le cylindre compresseur en deux compartiments 21 22 dont celui si- tué du côté intérieur du piston 4 est muni de soupapes d'admission 3 et d'échappement 6 pour servir ainsi d'es- pace de compression proprement dit, tandis que le com- partiment extérieur 2 renferme un matelas qui assure le retour, vers son point mort intérieur, de l'équipage alternatif 3-4.
On entoure au moins la partie du cylindremoteur I, dans laquelle sont situées les ouvertures d'admission 7 d'un carter 8 alimenté par l'air sous pression comprimé dans le compartiment 2du cylindre compresseur et refou- lé à travers les soupapes d'échappement 6. Le mélange sous pression de l'air de balayage el des gaz de combus- Lion s'échappe par les ouvertures ).
On munit le cylindre moteur I d'un injecteur 10 alimenté par une pompe d'injection II qui est réglable de façon connue par une tige de réglage 12 déplaçable par exemple par un levier à main 13. Pour entraîner ladite pompe, on prévoit un poussoir 11 solidaire de l'équipage mobile alternatif 3-4.
L'air se trouvant dans le carter 8, entre dans le cylindre moteur I, lorsque l'équipage alternatif des pis- tons libres 3 - /ce se trouve au voisinage deson point mort extérieur, pour balayer ainsi les gaz de combustion dudit cylindre et l'alimenter en air frais. Le mélange desdits gaz de combustion et de l'air de balayage, ayant encore une forte pression, est introduit, par un conduit
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15, dans une turbine à gaz 16, dite turbine principale où ledit mélange se détend, tandis que la turbine, ainsi mise en rotation, entraîne par exemple une dynamo 17 (fig. I) ou une hélice de bateau 18 (fig. 2).
Pour augmenter la puissance massique de l'auto-générateur, il est déjà connu de suralimenter la partie compresseur de ce dernier, et, jusqu'à présent, on a. proposé de réaliser cette suralimentation par l'un ou l'autre des deux dispositifs ci-après.
Selon le premier de ces dispositifs, l'auto-générateur était suralimenté par une turbo-soufflante dont la turbine, dite turbine auxiliaire, était branchée en parallèle avec la turbine principale, mais ce procédé nécessitait deux turbines à nombre d'étages élevés; ces deux turbines étaient exposées à de hautes températures; enfin la turbine auxiliaire, à faible puissance, avait un mauvais rendement à cause de la grande chute de pression.
Selon le second des susdits dispositifs, la turbine auxiliaire de la turbo-soufflante suralimentant l'auto-générateur était branchée en série avec la turbine principale, soit en amont, soit en aval de cette dernière, mais ce procédé nécessitait un tuyautage compliqué et coûteux; par ailleurs un réglage éventuel portait sur tout le débit.
Selon l'invention, par contre, on alimente la turbine auxiliaire 19 de la turbo-soufflante de suralimentation par des gaz soutirés à un étage intermédiaire de la turbine principale, cette terminologie englobant aussi bien le cas où les gaz sont prélevés à un étage intermédiaire d'une turbine principale unique 16 (fig. 1) que celui, équivalent, où les gaz sont prélevés' entre deux turbines principales 16', 16" (fig. 2), alimentés en série, auquel cas un échangeur thermique 20 est avantageusement prévu entre les gaz se dirigeant vers la turbine haute pression et ceux passent de la turbine haute pression à la turbine basse pression.
Une telle installation présente, entre autres avantages, le bas prix de revient de la turbine auxiliaire qui est soumise à une faible chute de pression (donc comporte peu d'étages) et à des températures relativement baspes, la simplicité des tuyauteries nécessaires, un rendement élevé en raison du grand débit d'air dans la turbine auxiliaire.
Au surplus, pour une installation sans réglage de la turbine, donc dont tout le réglage s'effectue par variation de la quantité de combustible injectée dans l'auto-générateur, on constate expérimentalement que la pression de suralimentation varie en fonction de la pression de marche selon une loi mieux adaptée aux exigences des générateurs qu'avec les deux procédés de suralimentation antérieurement utilisés, d'où résulte un méilleur rendement global.
Avantageusement on complète l'installation venant d'être décrite par des moyens pour l'accélération du groupe turbosoufflante, ces moyens provoquant l'alimentation temporaire
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de la turbine auxiliaire par un gaz à une pression supérieure à la pressicn nomale d'alimentation de ladite turbine a.uxi- liaire, ce grâce à quoi la vitesse de rotation de la turbo-souf- flante s'adapte plus vite à une augmentation de la pression de marche.
on constitue par exemple ces moyens en faisant com- mander par le régulateur centrifuge 21 de la, turbine princi- pale une valve 22 propre à diriger vers la turbine auxiliai- rc du gaz prélevé à l'entrée de la turbine principale et une valve 23 propre à commander l'alimentation normale de la turbine auxiliaire, la valve 22 s'ouvrant quand la turbo-soufflante doit être accélérée, la valve 23 se trouvant alors partiellement ou totalement fermée.
Bien entendu, dans tous les cas, on peut prévoir la suppression de la suralimentation aux faibles charges, par exemple par fermeture de la valve 23 et ouverture simultanée d'une valve 24 laissant accéder directement l'air ambiant à l'auto-générateur.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réali- satioi-. adopté, on obtient une installation dont le fonction- nement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister davantage à son sujet et qui présente, par rapport à celles du genre en question déjà existantes, de nombreux avantages.
Comme il va de soi, et comme il ressort déjà de ce qui précède, l'inventior. ne se limite aucunement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiquées; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
RESULTE.
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