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Installation de turbines à gaz.
La présente invention est relative à une installation de turbines à gaz dans laquelle une partie du fluide moteur, comprimée dans au moins un compresseur et détendue dans au moins une turbine, ci.rcule dans un circuit dont on retire con- tinuellement une partie qui est détendue dans au moins une turbine et dans lequel on réintroduit de l'air au moyen d'au moins un compresseur en remplacement de ce qui a été prélevé.
L'invention est caractérisée par-le fait qu' au moins un com- presseur du circuit est actionné par une turbine qui est ali- mentée par la partie du fluide moteur retirée du circuit.
Des installations de ce genre peuvent être utilisées, en par- ticulier pour actionner des navires.
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La turbine actionnée par la partie prélevée etac- tionnant le compresseur du cireuit peut être montée cn amont,
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d'une turbine fournissant la puissance utfiîe, La cor.:vressc: du c; rcu peut également être actionné directement par une turbine produisant en totalité ou en partie la puissance ut' - le. Dans le premier cas, '1 peut y avoir un re chauffeur de gaz dans la conduite comprise entre les deux turbines montées en série. Dans le second cas, la turbine actionnant le coin- presseur du circuit peut être divisée en deux étages entre lesquels le fluide moteur est réchauffe dans un réchauffeur de gaz.
En ce cas, les deux étages de la turbine fournissant la puissance utile peuvent être constitués par des turbines distinctes dans la conduite de liaison desquelles se trouve un réchauffeur de gaz.
On a représenté sur les figures 1 et 2 des dessine annexes deux exemples de réalisation de l'invention.
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L'air cOITr.:)1imé par les compresseurs 1 e 2 (i: -ar c:.
1 et ) avec refroidissement 2ter:r.ë'ua-re dans l'appareil refroidisseur 3, est amené, par la cor.du' te 4, en partie à l'échangeur de chaleur 5 et, pour une autre partie à l'éc@an- geur de chaleur 6. Ces deux échangeurs, mômes en parallèle
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dans le courant d'air, agissent comme réchauffeurs. La d'Vi- si.on de l'air entre les deux échangeurs est adaptée aux be- soins du fonctionnement au moyen u'organes de passage non
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représentés. Les deux parties se r évn sL: nt a l'état réchauf- fé dans la conduite 7 pour se réÉL-*v4ser en deux, en 8. L'une des parties va, par la conduite 2, dans la chambre' entourant les tubes 10 du réchauffeur d'air 11.
A l'état chaud, 1 'é-'1 , comprimé arrive par la conduite 12 dans la turbine 13 où il
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cède unepart5e sensible de son énergie au rotor, 9 en ss dé- tendant et se refroidissant. L'air détendu vu, par la coi.- duite 14, dans l'échangeur de chaleur 5 ou il réchauffe., en passant dans les tubes 15, la partie de l'air comprimé pas-
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sant dans l'échangeur de chaleur 5. En sortant d.e 3' échan-
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geur de chaleur 5, l'air arrive, par une conduite 16, dans l'appareil refroidisseur 17 dans lequel il perd une autre partie de sa chaleur résiduelle. Ensuite, l'air revient, par la conduite 18, dans le compresseur 1, pour y recommencer le cycle décrit.
On retire continuellement, en 8, une partie de l'air du circuit et on l'envoie, par la conduite 19, dans la chambre de combustion 20 du réchauffeur d'air 11. Elle sert à y brû- ler le combustible pulvérisé par le brûleur 21. Le mélange d'air et de gaz de la combustion s'écoule alors par les tubes d'échange de chaleur 10 où il chauffe l'air circulant dans le circuit. Après avoir cédé une partie de sa chaleur, le mélange gazeux va, par la conduite 22, fournir de la puissance méca- nique dans au moins une turbine.
Le mélange gazeux arrive en- suite, à l'état détendu, par- la conduite 23, dans l'échangeur de chaleur 6 où, en passant dans ses tuyaux 24, il cède une partie de sa chaleur résiduelle à la partie de l'air comprimé du circuit amenée à cet échangeur 6. Par' la conduite 25, le à mélange gazeux arrive. enfin/d'autres points d'utilisation, non représentés, par exemple un appareil d'utilisation des chaleurs perdues, ou bien il s'en va directement à l'air libre.
Pour remplacer la partie de l'air retirée du circuit en 8, le compresseur 26 prend de l'air dans 1'atmosphère, et il le comprime et l'introduit'dans la conduite 16. du circuit, par la conduite 27. En fonctionnement à charge normale, le compresseur 26 comprime l'air à environ 3 atmosphères de sur- pression et il arrive à cette pression dans le compresseur à basse pression 1..A la sortie du compresseur haute pression 2, , l'air du circuit est à une pression finale d'environ 12'atmos- phères de surpression.
L'ai.r pénètre à cette pression dans la turbine 13 pour s'y détendre, en fournissant de la puissance, à la pression-primitive d'environ 12 atmosphères de surpression?
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Pour modifier la puissance, on modifie la pressa on finale de
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compression, dans la conduite 27, par exemple en môtii îo ant la vitesse de rotation du compresseur 26 ou en réglant son appa- reil directeur ou un dispositif d'étranglement. En marche à vide,le compresseur 26 comprime l'ajr à environ 0,2 atmosphère de surpression et, avec surcharge maximum, à environ 3,5 atmos-
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phères, de surpression. A la sortie ;.1 compresseur <::;, on a, dans le c.reu;t9 des pressions maximum allant de 3 à. 16 atmos- phères de surpression.
En modifiant la puissance, on modifie donc également le rapport de compression dans le cirecuit et, en fait, aux faibles puissances, ce rapport est sensiblement plus petit que pour les grandes. En modifiant le rapport de
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compression dans le c;.rcu= t9 on augmente sensiblement la gamme de réglage sans s qv ' 1 1 y ait â'.ncorvén7¯e.ts écohomî\i\l'es" -.3.' an peut renoncer à avoir des rendements particulièrement élevés, on peut encore augmenter la puissance de l'installât'on en portant la pression de l'air de remplacement, déjà en charge
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normale, par exemple, à 4 à 5 atmos'chères de surpression. On porte ainsi la pression maximum dans le circuit, en charge nor- male, au-delà de 16 atmosphères de sutpress: o.., par exemple à 20 atmosphères de surpression ou encore plus.
La turbine 13 al<mantéG par l'8r du c rcu '¯ 9 ;ctï on le compresseur 1 du circui et le compreS8GUr 26 '!ntrodu''san.t l'air de remplacement dans le c=rcu; tA Un.: machine élcctr;la: auxiliaire 28 peut encore être accouplée au groupe de ,nachi,',1E.S 1; 13 et 26 et, suivant les besoins, elle peut fonctionner comme @oteur ou comme génératrice et elle peut,par suite, servir pour le démarrage de l'installation ou pour compenser un défaut ou un excès de puissance sur la turbine 13.
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Le compresseur 2 du c.;rcu.' (figures l et 2) est actionné par une turbine alimentée par la parti du f1¯¯ ue mo- teur retirée du Circuit. Dans l'installation de turbines à gaz représentée sur la figure 1, le mélange gazeux sortant du re-
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chauffeur n'air 11- va, par la conduite 22, dans une turoine haute pression 29, accouplée mécan quement avec le compres- seur 2.
Apres détente partielle du mélange gazeux dans cette turbine, il se produit, dans un réchauffeur de gaz 30, un réchauffage -intermédiaire. Le melange gazeux contient encore assez d'oxygene pour brûler complètement le combustible pul- vérisé par le brûleur 31 et, de ce fait, augmenter- directe- ment la température du mélange gazeux. Ce mélange ainsinauf- fé arrive alors dans 'la turbine 32 où il se détend à la prese s.ion finale. La turbine 32 produit la. puissance utile, elle actionne, au moyen de la transmission 33 et. de l'arbre 34, une hélice de navire 35 à pales réglables.
Dans l'installation de turbines à gaz de la figure 2, 'le mélange gazeux va du réchauffeur 11 à une turbine 36 qui est accouplée mécaniquement, d'une part,'-:avec la compres- seur 2 du circuit et, d'autre part, avec l'hélice marine 35 à pales réglables, par l'intermédiaire de la transmission 33 etde l'arbre 34. Après détente dans la turbine 36, le mélan- ge gazeux arrive dans la conduite. 23.
Eventuellement, la turbine 36 pourrait être divisée en deux étages entre lesquels le mélange gazeux serait encore réchauffé dans un réchauffeur. Les deux étages pourraient, en ce cas , être constitués par des turbines- distinctes ac- couplées mécaniquement. Dans la conduite de liaison des deux turbines, il y aurait un réchauffeur de gaz. La turbine 36 produit, de préférence, toute la puissance utile. Exception nellement, on pourraitt encore brancher- dans le circuit, par exemple, un autre turbine fournissant de la puissance utile.