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Installation de turbines à gaz.
La présente invention est relative à une installa- tion de turbines à gaz dans laquelle une partie du fluide moteur gazeux, comprimé, dans au màins un compresseur et détendu dans un au moins une turbine, circule dans 'un cir- cuit dont on en retire continuellement une portion qui est détendudans au moins une turbine et dans lequel, en rem- placement de ce qui a été enlevé, on introduit de l'air à l'aide d'au moins un compresseur. L'invention est caractérisée par* le fait que la turbine qui fournit, la puissance utile est alimentée par la partie du fluide moteur retirée
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du circuit et actionne, en outre, au moïns un des compres- seurs.
Ces Installations de turbines a gaz conviennent en particulier pour actionner des navires parce que, dans le cas de ceux-ci, la vitesse en rotation de la turbine four- nissant la puissance utile augmente avec la charge.
De préférence, la turbine fournissant la puissan- ce utile actionne en même temps le compresseur qui intro- duit dans le circuit l'air de remplacement de la portion enlevée. Toutefois, dans des cas particuliers-, la turbine fournissant la puissance utile pourrait actionner également un des compresseurs du circuit.
La turbine fournissant la puissance utile peut être divisée en deux étages entre lesquels le fluide moteur est réchauffé dans un réchauffeur de gaz. Dans ce cas, les deux étages peuvent être constitués par des turbines sé- parées dans la canalisation de liaison desquelles se trou- ve un réchauffeur de gaz. Ces deux turbines sont alors accouplées l'une à l'autre mécaniquement.
On a représenté schématiquement un exemple de réa- lisation de l'objetde l'invention sur le dessin annexé.
L'air comprimé, par les compresseurs 1 et 2, avec refroidissement intermédiaire dans le réfrigérant 3, est envoyé, en partie par une conduite 4 à l'échangeur de cha- leur 5 et, pour l'autre partie, par une conduite 6, à l'échan- geur de chaleur 7. Les deux échangeurs de chaleur 5 et 7 montés en parallèle dans le courant d'air agissent comme réchauffeurs. On règle suivant les besoins la répartition de l'air entre les deux échangeurs au moyen d'organes de passage 8 et 9 montés dans les conduites 4 et'6. Les deux portions de l'air se réunissent à l'état réchauffé dans la conduite 10 pour être divisées- de nouveau, enll; en deux 'parties. L'une des parties va, par la conduite 12, dans l'ea.
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pace entourantlles tubes 13 du réchauffeur d'air 14.
A l'é- tat réchauffé, l'air comprimé arrive alors par la conduite.
15 dans la turbine 16 où il cède, en se détendant et se re- froidissant, une partie importante de son énergie.au rotor.
L'air détendu va, par la conduite 17, dans l'échangeur de chaleur 5 où il réchauffe, en passantdans les tubes 18, la portion de l'air comprimé arrivant par la conduite 4. En sor- tant de l'échangeur 5, l'air détendu cède une autre partie de sa chaleur résiduelle dans un système refroidisseur 19.
Ensuite, l'air revient,:par la conduite 20, au compresseur 1 pour y recommencer le cycle ci-dessus.
Du circuit de l'air, on retire continuellement, au point ll, une portion de celui-ci que l'on introduit, par la conduite 21, dans la chambre de combustion 22 du réchauf- feur d'air 14. Il y sert. à brûler le combustible pulvérisé par le brûleur 23. Le mélange 'd'air et de gaz de. la combus- tion s'en va alors par les tubes d'échange de chaleur 13, ce qui chauffe l'air circulant dans le circuit. Après échange d'une partie de sa chaleur, le mélange gazeux va, par la con- duite 24, dans la turbine 25, et ,de celle-ci, il va, par la conduite 26, dans l'échangeur de chaleur 7. En passant dans les tubes 27 de l'échangeur de chaleur 7,, une partie de la chaleur résiduelle du mélange gazeux est transmise à la portion de.l'air comprimé du circuit passant dans la conduite 6.
Après avoir quitté l'échangeur de chaleur 7, le mélange ga- zeux va, par la conduite 28, en d'autres points d'utilisation non représentés, par exemple, un récupérateur de chaleur, ou bien il S'en va directement à l'air libre.
Pour remplacer- la partie de l'air retiré.e du circuit au point 11, le compresseur 29 prend de l'air dans l'atmosphè- re, le comprime et'l'introduit par la conduite 30 dans la con- duite 31 du circuit reliant l'échangeur de chaleur 5 au dispo- sitif réfrigérant 19. En fonctionnement à charge normale
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le compresseur 29 comprime l'air à environ 3 atmosphères de suroression et celui-ci arrive à cette pression dans le compresseur à basse pression 1. A la sortie du compresseur à haute pression 2, l'air du circuitest. comprimé à une pression finale d'environ 12 atmosphères de surpression.
L'air arrive à cette pression dans la turbine 16 pour s'y détendre, en fournissant de la puissance, et. revenir à la pression primitive d'environ 3 atmosphères de surpression.
Pour modifier la puissance, on modifie la pression finale de compression dans la conduite 3, en modifiant par exemple la vitesse de rotation du compresseur 29 ou en réglant son appareil directeur ou en réglant un organe d'étranglement 1'.
En marche à vide, l'air de remplacement pénètre à environ 0,2 atmosphères de surpression dans le circuit du fluide moteur, par la conduite 30 et, pour la surcharge maximum, à environ 3,5 atmosphères de surpression. Les prcssions maxima dans le circuit s'établissent alors à la sortie du compresseur 2, à 3 à 16 atmosphères de surpression. Le rapport de compression dans le circuit dhange donc également de ce fait lorsque la puissance varie et, pour une faible puissance, il est sen- siblement plus petit que pour une grande puissance. En modi- fiant le rapport de compression dans le circuit, on augmenta sensiblement la zone de réglage sans qu'il se produise d'in- convénients au point de vue économique.
Si l'on peutrenoncer à des rendements particulièrementélevés,on peut encore aug- menter davantage la puissance de l'installation en portant la pra@cion de l'air de remplacement, déjà à charge normale, par exemple à 4 ou5 atmosphères de surpression. La pression maximum dans le circuit à charge normale s'élèvera alors éga- lement à plus de 16 atmosphères, par exemple à 20 atmosphères de surpression eu encore davantage.
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'La turbine 16 alimentée par l'air du.circuit ac- tionne les compresseurs 1 et 2 du circuit. Au groupe de ma- chine 1,2 et 16, est encore accouplée une machine' auxiliaire électrique 32 qui, suivant les besoins,'peut fonctionner en moteur ou en génératrice , et. ainsi peut servir pour le dé'- marrage de l'installation et'pour compenser un manque de puis- sance ou un excès de puissance de la turbine 16. La turbine
25 alimentée par le mélange gazeux du réchauffeur d'air four- nit la puissance utile. Elle-actionne, par l'intermédiaire de la transmission 33. et'de' l'arbre' 34, une hélice de navire 35 qui est faite sous forme d'éhélice réglable.
En même temps, la turbine 25 act.ionne également le compresseur 29 intro- duisant l'air de remplacement dans le circuit.
La turbine 25 pourrait être divisée en deux étages entre lesquels le,mélange gazeux est encore chauffé dans un réchauffeur de gaz. Dans certains cas, ces étages pourraient être constitués par des turbines distinctes ,accouplées mé- caniquement l'une à l'autre. Le réchauffeur de gaz serait alors monté dans la conduite de liaison. Le réchauffeur de gaz peut, en ce cas, consister en une chambre de combustion simple dans laquelle brûle du combustible au moyen de l'oxy- gène encore contenu dans le mélange gazeux. Au moyen de la turbine 25, fournissant.la puissance utile, on pourraiten- core actionner éventuellement un des compresseurs 1 ou 2 du circuit. Le compresseur 29 fournissant l'air de remplacement' devrait alors être actionné par une aatre turbine ou par la turbine-16.