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Perfectionnements apportés aux installations motrices chauffees au charbon, notamment à celles des locomotives.
La présente invention est relative à des installations motrices chauffées au charbon, notamment à celles des loco- motives brûlant du charbon ou autres combustibles solides.
Jusqu'ici on s'est servi, pour actionner les locomo- tives, de machines à vapeur à mouvement alternatif comme matériel de traction principal. Bien que la locomotive à vapeur soit utile, son rendement est relativement réduit puisque seu- lement 4 à 8% de l'énergie du charbon brûlé dans la chaudière sont transmis aux roes de la machine. Des locomotives avec moteur Diesel, bien qu'étant caractérisées par un rendement thermique de 22 à 24%, nécessitent un combustible et des lubrifiants spéciaux et des appareils convenant à cet effet @
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et doivent être constamment vérifiées ou surveillées.
De plus, l'application des locomotives Diesel est très restreinte pour la raison que des matières d'alimentation spéciales et des dépôts ou réserves de ces matières doivent être construits et alimentés de sorte que les frais de construction et d'exploi- tation sont très élevés.
On a trouvé que des locomotives, brûlant du charbon, peuvent être utilisées économiquement et efficacement et avec des frais d'exploitation inférieurs à ceux à prévoir pour les locomotives Diesel, si l'on fait comporter à ces loco- motives, consommant un combustible solide, des unités motrices constituées par des turbines à gaz qui entraînent les roues de ces locomotives par l'intermédiaire d'une transmission élec- trique ou mécanique.
Parmi les particularités nouvelles et avantageuses de la présente invention on peut citer celle que les locomotives chauffées au charbon et avec turbine à gaz, transportent elles- mêmes le charbon, dans des soutes spéciales et que ce charbon, après avoir été broyé ou pulvérisé, est fourni à des appareils de combustion, munis d'atomiseurs de charbon. Le charbon pulvé- risé est refoulé et brûlé dans un appareillage sous pression et étanche et les produits, résultant de la combustion, sont introduits dans des turbines à gaz fonctionnant à vitesse éle- vée reliées à des génératrices éléctriques ou à une transmission mecanique pour faire tourner les roues de la locomotive.
Des dispositifs spéciaux sont prévus pour l'en- roulement des cendres volantes, de la suie, des cendres et autres produits résultant de la. combustion.
Une autre caractérique de l'invention est que l'on fait comporter à la locomotive une installation motrice dans laquelle on brûle du charbon avec des frais d'exploitation ré- @ --
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duits et sans faire intervenir de l'eau; la machine comprend un nombre relativement réduit de pièces mobiles à maintenir en état.
La locomotive avec turbine à gaz présente cet autre avantage que le poids de son équipement est d'environ moitié moindre que celui d'un équipement à vapeur pour les mêes performances et notablement moindre que celui d'un .équipement Diesel-électrique.
On obtient, de plus, une réduction notable des sollicitations des rails à cause de,l'absence des organes à mouvement alternatif ce qui procure un fonctionnement plus souple et plus régulier et des frais d'entretien plus réduits pour la voie et le ballast.
Contrairement à ce qui se produit avec les locomo- tiges à vapeur, celles avec turbines à gaz peuvent fournir une puissance moitié plus grande en hiver qu'en été sans devoir faire intervenir des appareils auxiliaires ou sans modifier les conditions de fonctionnement.
Un peut également utiliser ces machines chauffées au charbon et avec turbines à gaz pour des installations mo- trices établies à poste fixe aux endroits où manque de l'eau et pour la propulsion de bateaux.
Les parties de l'installation, dans lesquelles on traite le charbon et dans lesquelles est produite l'énergie, ont un poids et un encombrement réduits pour une production maximum de puissance. L'installation peut servir à chauffer le train sans appareillage spécial et sans devoir brûler du combustible additionnel ainsi que cela se produit actuellement.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
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La Fig. 1 montre, en perspective (parties arra- chées), une locomotive, brûlant du charbon et comprenant deux turbines alignées, établie selon l'invention.
La Fig. 2 montre, semblablement, une locomotive analogue avec deux turbines disposées en tandem.
Les Figs. 3, 4 et 5 montrent, schématiquement, trois dispositions différentes pour les soutes.
La Fig. 6 montre, en coupe transversale selon 6-6 Fig. 3, une soute avec double trémie.
La Fig. 7 montre, en coupe transversale selon 7-7 Fig.4, une soute avec trémie unique.
La Fig. 8 montre, en vue de côté, la. soute de la Fig. 6.
.La Fig. 9 montre, en perspective et à plus grande échelle, une des unités motrices de la Fig. 1.
La Fig. 10 montre un schéma dune installation avec une turbine à gaz alimentée avec du charbon et convenant à une locomotive.
La Fig. 11 montre un schéma d'une autre installa- tion du même genre.
La b'ig. 12 montre un schéma d'une autre installa- tion du même genre avec des moyens de réglage pour la cir- culation du combustible debité par le dispositif d'alimenta- tion.
Les Figs. 13 et 14 montrent, schématiquement, deux dispositifs d'alimentation par pression du charbon.
Les Figs. 15, 16 et 17 montrent, schématiquement et respectivement en coupe verticale, en coupe transversale et en perspective (parties arrachées), une chambre de combus- tion sous pression établie selon un mode de réalisation de l'invention.
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Les Figs. 18 et 19 montrent, respectivement en coupe verticale et en coupe horizontale schématiques- , une autre chambre de bombustion.
La Fig. 20 montre, en coupe axiale, une tuyère asymétrique à pulvérisation brusque avec réglages automatiques.
La Fig. 21 montre, semblablement, une tuyère symétrique à pulvérisation brusque.
Les Figs. 22 et 23 montrent deux graphiques concernant le fonctionnement des tuyères selon les Figs. 20 et 21, les abscisses indiquant les chutes de pression et les ordonnées le degré de pulvérisation respectivement en kilo- grammesd'air par kilogramme de charbon.
Les Figs. 24 et 25 montrent, en élévation sché- matique (parties arrachées), respectivement la génératrice d'eau chaude et celle de vapeur pour le sergice du train.
La Fig. 26 montre un diagramme Mollier pour une tuyère à gaz à cycle ouvert.
Pour le mode de réalisation montré sur la Fig.1, les unités motrices sont alignées sur l'axe longitudinal de la locomotive et sont établies de part et d'autre d'une soute centrale pour le charbon ce qui forme deux unités d'entraîne- ment séparées montées respectivement aux deux extrémités de la locomotive, comprenant deux cabines distinctes, pour le mé- canicien. Pour le mode de réalisation selon la Fig. 2, la soute est établie contre une cabine prévue à une extrémité de la locomotive alors que les unités motrices sont établies côte à côte de part et d'autre de l'axe longitudinal de la locomotive.
Pour ces deux modes de réalisation on obtient une répartition absolument régulière du poids mort de l'installa- tion et la constitution particulière de la ou des soutes permet une distribution uniforme du charbon à tout moment @
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même si la masse de charbon diminue.
Sur la Fig. 1 on a montré une locomotive à deux têtes et avec une cabine de commande 21 à chaque extrémité.
On a désigné par 22 les parois latérales, par 23 le toit conti- nu et par 24 le plancher fixé sur le châssis principal 25.
Celui-ci repose à chaque extrémité sur un bogie 26 alors que sous chaque cabine est établi un bogie directeur 27. Ces dispo- sitions ne font pas partie de l'invention.
L'installation, montrée sur la Fig. 1 ou 2, com- prend deux unités motrices alimentées par une soute 100 à trémie double 114 et l16 (Fig.6) ou simple 115 (Fig.7).
Chaque unité comprend un réservoir de pression 200 pour rece- voir le combustible broyé ou pulvérisé, un appareil de combus- tion 300, une turbine à gaz 400, un compresseur d'air 500, une génératrice 600 et un récupérateur 700.
Pour le fonctionnement de l'unité motrice selon l'invention, du charbon est fourni depuis la soute 100 par un broyeur approprié 140 à des chambres de pression 200 hors des- quelles il est débité, sous pression, à l'appareil de combustion 300 et les produits gazeux, obtenus dans celui-ci, sont fournis à la turbine à gaz 400, les cendres volantes étant séparées en route. Les produits gazeux, résultant de la combustion dans la turbine,sont déchargés à l'air libre en passant par le récupérateur 700. La turbine 400 et le compresseur 500 sont montés sur un arbre commun accouplé à une génératrice 600 de toute manière appropriée.
L'installation est commandée, essen- tiellement, depuis la cabine et par des moyens d'étranglement qui règlent le débit du combustible pulvérisé, fourni sous pression,au gazogène. Par suite des caractéristiques fonc- tionnelles de la turbine à gaz, la puissance fournie et, par conséquent, la vitesse peuvent être réglées par l'alimentation en combustible.
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Il est à noter que les parties de l'installation sont alignées longitudinalement et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de la locomotive, tout le poids mort reposant sur les bogies principaux alors que la soute divisée, utilisée de préférence et dont le contenu a un poids variable, se trouve entre les unités.motrices. Dans ce cas, la charge variable est également appliquée de part et d'autre sur le châssis de sorte que l'ensemble des charges est à tout moment et pour toutes les conditions de fonctionnement uniformément réparti. Par l'emplacement de la soute, la réduction de l'effort de traction, qui résulte de la diminution de la quantité de charbon, est réduite au minimum.
Quelques dispositions avantageuses des soutes sont montrées sur les Figs. 3, 4 et 5. Qur la Fig. 3 on montre sur la locomotive 20 deux turbines alignées 400 établies de part et d'autre d'une soute centrale 100. Sur la Fig. 4 on utilise une seule turbine 400 avec une soute 100 établie à l'arrière. Sur la F'ig. 5 on utilise une seule turbine 400 avec deux soutes 100 à l'avant et à l'arrière.
Le soute 100, à laquelle oh donne la préférence, est montrée sur la Fig. 6 et est constituée par un comparti- ment fermé avec parois latérales 102, parallèles aux parois latérales 22 de la locomotive ou confondues avec celles-ci, des parois terminales 104 et un couvercle 106 qui affleure à la toiture 23 de la locomotive et qui peut comporter deux volets 106A, lo6B articulés à des longrines 108 et commandés, par un mécanisme approprié, depuis la cabine. Les volets ont des bords à recouvrement de manière qu'on obtienne une fer- meture hermétique du couvercle.
La soute est subdivisée, sui- vant un axe longitudinal, par une cloison double 110, en forme d' U renversé, en deux trémies symétriques 115 et 116 @
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dont les parois laterales 118 sont formées par des plaques in- clinées à 26 ou davantage, des compartiments 120 étant formés entre ces parois 118 et celles 22 de la locomotive. Les pla- ques 118 sont fixées aux parois 22 en 122 par soudure ou autrement de manière à former des joints etanches. De cette manière, les compartiments 120 font office de réservoirs d'eau pour le chauffage du train et le service des lavabos.
Une grande économie de poids est obtenue pour la raison qu'on n'a pas besoin de tenders séparés pour les réservoirs d'eau nécessaires à l'alimentation de chaudières.
Pour la soute de la Fig. 7 on a recours à une trémie unique 115 avec parois laterales inclinées 118 qui alimente le distributeur à vis 130.
Le fond des compartiments 120 est constitué, de préférence, par des tôles séparées 124 et celui des trémies par des auges 128, qui alimentent des vis 126 reliées aux moteurs 134 par des accouplements 136 (Fig.10) pour introduire le charbon dans des broyeurs et sécheurs 140. Le charbon pulvérisé et séché est amené, par un transporteur pneumatique 142, dans uneou plusieurs chambres à pression 200 simples ou jumelées (Figs. 13 et 14) constituées chacune par une paroi cylindrique 202 avec un couvercle 204 et un fond 206. Une entrée de combustible 208 est ménagée dans la paroi latérale
202 à proximité du couvercle 204 pour que l'on obtienne une entrée tangentielle de charbon broyé et d'air dans la chambre.
Une chicane cylindrique creuse 210 est montée sur la face interne du couvercle 204 et comporte une ouverture de sortie 216 avec obturateur 214' ou 214" et débouchant dans un conduit d'aération 218. Dans le fond de la chambre est établi un transporteur à vis 220 qui débite par une trémie 222 dans un conduit de décharge 224 vers un pulvérisateur 230 et un conduit 250 jusque dans l'appareil de combustion 300. Les @
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chambres 202 peuvent être alimentées avec de l'air sous pression par des conduits 203, 205 et 207 avec robinets de réglage 206 et 211.
Pour l'exemple de la Fig. 13, la chambre de gauche est en décharge pendant que la chambre de droite est en remplissage avec du charbon broyé ou pulvérisé. Les robinets 214' et 214" sont réglés de manière que celui 214" de la chambre de gauche soit fermé alors que celui 214' de la chambre de droite est ouvert ce qui permet l'entrée du courant d'air et de combustible dans la chambre de droite. Le robinet 206 pour l'entrée d'air sous pression est fermé de sorte que la chambre de gauche est sous pression et la vis d'alimentation tourne pour décharger le combustible sous pression dans le conduit 224 aboutissant au pulvérisateur et au gazogène.
Le combustible broyé et sec, véhiculé par l'air, est déchargé dans la chambre de droite et circule en hélice ou tourbillonne dans celle-ci vers son fond sur lequel les particules solides sont déposées alors que l'air s'échappe par le tube 216 et la passage 218 à l'air libre. Quand la chambre de droite est rem- plie, les positions de ses robinets sont inversées de même que celles des robinets de la chambre de gauche de sorte que la première se vide alors que la deuxième se remplit. De cette , manière, l'alimentation en combustible, véhiculé par l'air, se fait continuellement et sous pression vers la zone de combus- tion.
Pour l'exemple montré sur la Fig. 15, deux chambres de pression 230A, et 230B sont reliées par des conduits 232 et 234, raccordés à un conduit d'alimentation commun 236,en forme d Y renversé et qui part du fond conique d'un sépara- teur 240. Dans les conduits 232 et 234 sont établis des ro- binets 233, 235. Le séparateur à cyclone 240 comporte un tube @ -
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d'entrée 242 et un tube d'aération 244 établi axialement dans la séparation et prolongé jusqu'à niveau inférieur à celui où se trouve le débouché du tube 242, la sortie 246 du tube 244 communiquant avec l'air libre. Les chambres de pression 230A et 230B comportent des transporteurs à vis indépendants 251, 252 entrainés par des moteurs 254 et 256 alimentés en énergie par 258.
Ces transporteurs débitent du combustible pul- vérisé dans une chambre commune 260 reliée par un raccord 262 au conduit 224 aboutissant au pulvérisateur et au gazogèhe.
Les ouvertures d'alimentation de la chambre 260 comportent des clapets 264 et 266 et un conduit 270, pour de l'air sous pression relie la chambre 260, par un raccord 272, en forme de T, aux parties supérieures des chambres 230A et 230B. Les branches latérales du T peuvent être obturées indépendamment par des robinets 274 et 276. Des conduits d'air 280 et 282, comportant respectivement des robinets 284 et 286, relient les parties supérieures des chambres 230A et 230B au sépara- teur à cyclone 240.
Le fonctionnement du dispositif selon la Fig. 14 est analogue à celui de la Fig. 13 tout en procurant certains avantages par la combinaison des dispositifs séparateurs et dis- tributeurs et par laquelle on diminue l'encombrement et le poids. Quand la chambre 230A est en vidange, la chambre 230B est en remplissage, les robinets 233 et 284 étant fermés,, ce qui isole la chambre 230A, alors que le robinet 274 est ouvert.
L'air sous pression, fourni par le conduit 224, maintient la cham bre 260 et le conduit 270 sous pression et comme le volet 266 est fermé et le volet 264 est ouvert, la chambre 230A est main- tenue à la même pression que le conduit 224. Le moteur 254 fonctionne- et le combustible est débitée sous le volet 264 dans la chambre 260 et ensuite dans le conduit 224. Entretemps
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la chambre 230B se remplit, les robinets 235 et 286 étant ouverts ce qui établit un équilibre pneumatique entre la chambre 230B et le séparateur 240. Le volet 266 est fermé par la pression de l'air dans la chambre 260. Quand: la chambre 230B est remplie, les robinets 235 et 286 sont fermés et le robinet 276 est ouvert. Le moteur 256 est mis en marche pour refouler le combustible dans la chambre 260.
La pression refoule ensuite le combustible dans le conduit 224. En même temps, les positions des robinets de la chambres 230A sont inversées et celle-ci se remplit à nouveau.
Le gazogène comprend essentiellement une alimenta- tion sous pression du combustible broyé et comportant un pul- vérisateur brusque ou autre dispositif atomiseur approprié, une chambre de combustion, un donduit débouchant dans un sépa- rateur de cendres volantes et un conduit pour introduire les produits de la combustion, débarrassés des cendres volantes, dans une turbine à gaz. Comme montré sur les figs. 10,12 et 15 à 18, le dispositif comprend une chambre de combustion 310, un conduit d'admission d'air 350, un séparateur 31V, un conduit d'admission d'air 350, un séparateur de cendres 370 et un conduit de sortie 390.
L'appareil de combustion 300 (Figs. 15, à 17) comprend une chambre principale 512, de forme générale en L, avec une paroi latérale 310 constituée par une enveloppe 314 en acier au carbone ou autre matière appropriée, une couche intermédiaire calorifuge 316 et un revêtement in- térieur en acier 318, résistant à la chaleur. Un corps cylin- drique creux 330, en une matière résistant à la chaleur, com- porte un rebord supérieur 332 et est supporté aixalement dans la chambre 312 en 'étant supporté; par la paroi latérale 310 de celle-ci.
Un brûleur 334 est monté sur la paroi supérieure
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de la chambre et comporte un allumeur approprié 336. L'en- trée d'air 350 est subdivisée, par le rebord 332, en deux zones 352 et 354 pour former un tourbillon orienté vers le bas le long du corps cylindrique 330. L'air comburant, fourni par le conduit 352, pénètre dans la chambre de combustion primaire, à l'intérieur du corps 330, en suivant un trajet hélicoïdal en traversant les intervalles existant entre des chicanes 353 alors que l'air refroidisseur ou de dilution passe, depuis l'entrée 354, par des chicanes 355 dans la par- tie supérieure de la chambre de combustion à l'extérieur dudit corps 330.
Le mélange de combustible pulvérisé, véhiculé par l'air, traverse un pulvérisateur brusque ou spontané 230 et un conduit 250 pour aboutir dans la chambre de combustion 330. Le combustible pulvérisé, mélangé sous pression à l'air primaire, admis en quantité suffisante pour que le combusti- ble puisse brûler complètement, brûle dans la chambre formée dans le corps 330 et la flamme suit les flèches indiquees sur la Fig. 15 en conservant son mouvement tourbillonnaire pour être introduite entre les ailettes 353. Comme visible sur la Fig. 17, on peut admettre dans la chambre de combustion un combustible d'allumage par le conduit 337.
A l'extrémité inférieure et ouverte de la chambre de bombustion, les gaz complètement brûlés et les cendres volantes entraînées sont enveloppées d'une gaine d'air refroidisseur qui est fourni en quantités suffisantes pour faire descendre la température des gaz jusqu'à ce qu'elle convienne au fonctionnement par- tivulier de la turbine utilisée. L'intérieur de l'appareil de combustion comprend une zone de combustion 320, une zone de refroidissement 322, une zone de mélange 324 et une zone de décharge 326 dans le séparateur 370 de cendres volantes.
Ce dernier comprend une boîte avec une paroi supérieure 3'il
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et une paroi inférieure 372, une paroi terminale 373 et des parois latérales qui délimitent une chambre 374 communiquant librement avec la zone de décharge 326 de l'appareil de com- bustion. Une batterie de petits séparateurs cyclones est logée dans cette chambre et les gaz purifiés s'écoulent par un collecteur supérieur 375 alors que les cendfes volantes sont recuillies dans un collecteur inférieur 376 avec un passage de vidange 377 et un obturateur 378.
L'exemple, montré sur les Figs. 18 et 19, corres- pond à un appareil de combustion µ,cyclone qui peut prégazéifier ou pulvériser brusquement du charbon par de l'air fortement préchauffé. Pour le mode de réalisation, l'air atomiseur et le charbon finement broyé sont introduits par le conduit 250 et une tuyère 303, pour la pulvérisation brusque ou spontanée, débouche directement dans la chambre 305 qui comporte une cavité cylindrique et fermée 307, montée sur la chambre cylin- drique de combustion 309. La cavité 307 comporte un tube central 311 qui traverse la paroi supérieure de la chambre 309 et qui se prolonge relativement loin dans la chambre de gazéification.
Une enveloppe 313 recouvre la cavité 307 et est écartée des parois de celle-d. L'intervalle, existant entre l'enveloppe et ces parois, est relié par un conduit 315 au conduit 317, pour la sortie des gaz et qui communique, par un coude 319, avec la zone de combustion 321 dans la chambre 309. Un déflecteur 323 est établi en regard de la sor- tie du coude 319 et cette sortie peut comporter un tamis ou treillis 325. La vidange des cendres volantes peut se faire par le tube 331. L'air secondaire est introduit dans la chambre 309 par le conduit 333 et traverse les fentes 335.
Un bypass 306 relie la chambre de préchauffage 313 à la chambre de gazéification 305 par le conduit 308 dans lequel @
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débouche le pulvérisateur brusque 303.
Le fonctionnement du dispositif selon les Figs.
18 et 19 est relativement simple et présente un avantage certain en ce sens que son encombrement est réduit pour per- mettre la combustion et l'enlèvement des cendres.
Dans la chambre, dans laquelle se produit en combinaison une gazéification et une combustion tourbillon- naîre, un courant d'air atomiseur et le charbon finement broyé sont introduits, pour la pulvérisation ou gazéification brus'ques, dans une chambre de préchauffage et descend, suivant une hélice, vers l'entrée d'un tube de décharge, pour péné- trer dans la chambre de combustion dans laquelle le mélange de combustible et d'air fortement préchauffé forme un tourbil- lon descendant obtenu par l'effet de l'air secondaire introduit par les fentes verticales dans la chambre de combustion.
Les parois des fentes sont orientées de manière que l'air soit débité verticalement et soit animé d'un mouvement de rotation, Cette rotation et la descente continuelle de la colonne d'air ont pour effet que les cendres volantes, entraînées par le combustible enflammé, sont' entraînées vers le fond de la chambre de combustion. Les produits, résultant de la combus- tion, passent sous le déflecteur et s'échappent par le raccord 319 vers la turbine à gaz. Comme le bord supérieur du raccord 319 se trouve bien au-dessus dufond de la chambre 309, les cendres déposées ne risquent pas d'être entraînées et peuvent être vidangées quand on le désire. Un by-pass relie la sortie des gaz de combustion à l'enveloppe du pré- chauffeur.
Par l'injection du mélange dans la. chambre de préchauffage, l'air chaud est aspiré par le by-pass dans l'enveloppe et dans le préchauffeur ce qui préchauffe et gazéi- fie partiellement le charbon atomisé. L'air chaud, fourni au @
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préchauffeur, est à une température d'environ 700 C suivant la température du gaz sortant de l'appareil de combustion et qui dépend, à son tour, de la quantité d'air de refroidis- sement qui est mélangé aux gaz de combustion primaires.
Quand on se sert d'un tel appareil et de celui montré sur les Figs. 15 à 17, on obtient la formation d'une quantité maximum de produits de combustion, c'est-à-dire de gaz chauffés à une température convenable et ceux-ci sont débités, sous pression, dans un appareil ayant un encombrement minimum pour le poids du charbon traité. Par la combustion dans le sens verti- cal et descendant et par le passagé des courants refroidis- seurs dans un appareil cylindrique, les dimensions de ce dernier peuvent être réduites au minimum absolu et les parti- cules de charbon se déplacent sur un trajet suffisamment long pour qu'elles puissent être brûlées convenablement et complètement dans cet appareil.
De plus, comme l'appareil est maintenu sous pression, la combustion des particules est grandement facilitée et accélérée de sorte qu'on peut écarter complètement l'usage des gazogènes et autres appareils analo- gues, très encombrants. Les avantages, ainsi obtenus, sont encore accrus davantage par le préchauffage de l'air combu- rant et par le refroidissement et la dilution des produits primaires de la combustion. De plus, des gaz chauds perdus peuvent être utilisés pour sécher et entraîner les particules broyées ou pulvérisées de combustible fourni aux soutes d'alimentation.
On a trouvé qu'il est possible de pulvériser du charbon broyé en le faisant passer, simplement, avec de l'air comprimé dans une tuyère dans laquelle la pression, agissant sur les particules de charbon, est interrompue pour ainsi dire instantanément. L'effet obtenu par la tuyère, exprimé en
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degrés de pulvérisation (ordonnées) par rapport à la chute de pression (abscisses), est indiqué par des courbes sur les Figs. 22 et 23. On peut admettre que la pulvérisation a lieu par l'explosion continuelle de l'air emprisonné dans les pores du charbon. Le charbon est saturé d'air dès qu'il est introduit dans la zone à pression élevée mais cet air ne peut pas s'échapper assez rapidement hors des pores sub- microscopiques pour neutraliser les pressions interne et externe agissant sur les particules quand le charbon traverse la tuyère.
Il en résulte que cet air, emprisonné dans les pores, se détend et fait éclater le charbon. L'établissement du préchauffeur, en aval de la tuyère et qui agit comme un moyen pour accroître le frottement entre les particules, permet d'exploiter autant que possible l'énergie cinétique du courant charbon-air et d'obtenir un combustible tellement fin que 80 de celui-ci parviennent à traverser un tamis à 525 mailles par 6.45 cm2.
inutilité d'un atomiseur de charbon pour une machine avec turbine à gaz peut être estimée en comparant les frais d'établissement, .de fonctionnement et d'entretien d'un pulvérisateur mécanique qui comporte un grand nombre d'organes mobiles et un moteur important, ce pulvérisateur fonctionnant de pair avec un compresseur auxiliaire qui pré- lève l'air dans le compresseur principal pour élever sa pres- sion à une valeur pouvant atteindre lU kg/cm.
L'atomisseur de charbon ou le pulvérisateur brusque ou spontané, utilisé pour la présente invention, ne comporte aucune pièce mobile et sa durée d'usage est donc pratiquement indéfinie, son fonctionnement dépendant seulement d'une usure minime de la tuyère et à laquelle on peut remédier en se servant d'une matière à surface dure telle que du carbura
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de bore ou de tungstène. Moins de 2% de l'énergie recueillie sur l'arbre de la turbine est nécessaire pour entraîner le compresseur auxiliaire.
Ainsi le seul travail qui doit être effectué pour le pulvérisateur est d'augmenter la pression de l'air comburant lequel, en pénétrant dans l'appa- reil de combustion, se joint au restant de l'air et peut, au même titre, effectuer du travail utile en passant dans la turbine puisqu'il participe au cycle des gaz de combustion.
Les détails spécifiques d'un atmmiseur ou ,pulvérisateur spontané pour un charbon non-encrasseur sont décrits ci-après, ce charbon étant introduit, par un conduit 253 avec vis transporteuse dans le conduit d'alimentation 250 de l'appareil de combustion (r'igs. 20 et 21). Sur la Fig.22 le degré de pulvérisation est indiqué en fonction de la chute de pression et sur la Fig. 23 ce degré est marqué en fonction du rapport des Kgs. d'air aux kgs. de charbon.
L'atomiseur 260 comprend une vanne rotative 262 établie dans l'étranglement en Venturi de la tuyère 264 qui est logée dans le conduit d'alimentation 250 et on peut monter cet atomiseur directement à l'entrée de la chambre de préchauffage, de préférence latérment ou tangen- tiellement par rapport à celle-ci pour produire un courant hélicoïdal-ascendant ou descendant des particules atomisées.
L'étranglement peut être asymétrique (Fig. 20) ou symétrique (Fig. 21) et la rotation de.la vanne 262 à l'aide du levier 266 permet de débarrasser cet étranglement de toutes les obstructions, par exemple de particules de dimensions exces- sives qui auraient pu échapper au broyage ou à l'a pulvé- risation.
Pour l'objet de l'invention on fait passer du
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charbon broyé, qui peut traverser uh tamis à environ 16 mailles par 6,5 cm et qui est véhiculé par un courant d'air chauffé ou de vapeur de 9,5 à 10,5 kg/cm, dans la tuyère 264, qui est agencée de manière qu'elle permette d'obtenir une réduction de pression d'environ 5,6 kg/cm jusqu'à une valeur sensiblement égale à celle régnant dans l'appareil de combus tion.
En pratique on a. constaté que des particules ayant traversé la tuyère dans les conditions susindiquées, leurs dimensions à la. sortie de la. tuyère ont des dimensions tel- les que 65% de ces particules peuvent traverser un tamis à, 200 mailles par 6,5 cm.
La commande de la vanne réversible 262 de la tuyère peut être effectuée à la main par le levier 266 ou automatique- ment, par un relais et un moteur au par un solénoïde 270 con- trölé par la variation de pression dans un tube manométrique 272 branché sur le conduit 250. Toute obstruction de la tuyère diminue la vitesse d'écoulement de l'air d'atomisation en ten- dant à créer un équilibre de pression entre les deux parti.es du Venturi. Des liaisons électriques ou mécaniques appropriées 274 et 276 permettent d'agir sur la commande 270 pour inverser la, position de la vanne 262.
Pour les dispositifs selon les Figs. 20 et 21 on parvient à obtenir une différence ou chute de pression d'envi- ron 5,6 kg/cm entre l'amont et l'aval de la tuyère. Quand le charbon tra.verse la tuyère et quand la pression change en 1/10000 de seconde de celle régnant en amont en celle régnant en aval, le gaz contenu dans les pores du charbon est dégagé par explosion et le charbon est pulvérisé. Le degré de finesse dépend de la chute de pression (fig. 22) et du rapport e.ir/ charbon (Fig.23).
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Pour alimenter la turbine, le charbon doit être sous pression avant de pénétrer dans la chambre de com- bustion. On a constaté qu'un excès de pression d'environ 5,6 kg/cm2 doit être maintenu, pour l'air, en amont de la tuyère pour obtenir une pulvérisation satisfaisante. Des essais, faits avec un pulvérisateur brusque, ont montré que la tuyère doit présenter certaines propriétés caractéristiques pour procurer des avantages nettement distincts.
Si l'on se sert d'une tuyère qui est agencée de manière que l'angle entre ses faces divergentes puisse être modifié, d'une manière progressive entre 'des limites écartées, on constate que si l'angle est réglé convenablement, pour des conditions opé- ratoires déterminées, on peut obtenir que la chute de pression de l'air, qui traverse la tuyère, peut être rendue telle qu'elle corresponde à la pression atmosphérique et qu'on peut la faire monter ensuite jusqu'à une valeur correspondant appro- ximativement à celle régnant dans la chambre de combustion.
La turbine à gaz 400 (Figs. 1, 2, 9, 10, 11 et le) peut être constituée de toute manière appropriée, de préfé- rence en fonctionnant à cycle ouvert et la Fig. 26 montre le diagramme Mollier d'une turbine de ce genre.
L'air est aspiré dans l'atmosphère par le com- presseur principal qui amène sa pression à une valeur appro- priée, généralement d'environ 4 à 5kg/cm abs. La température de cet air, déjà réchauffé par la compression peut être aug- mentée davantage en fournissant à cet air de la chaleur pré- levée à la sortie de la turbine. Le récupérateur peut, avec une surface raisonnable, prélever 50% à 75% de la chaleur disponible dans les gaz qui quittent la turbine. Il est donc aisé d'introduire de l'air, dans l'appareil de combustion, à une température bien supérieure à 300 C.
L'appareil de @
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combustion, à cycle ouvert, est caractérisé par la combustion directe du combustible avec la quantité d'air correspondant exactement à une combustion complète et ce volume n'est qu'une partie réduite de l'air total fourni. La quantité res- tante de l'air sert au refroidissement de la chambre de com- bustion et peut être mélangée ensuite aux produits de la com- bustion pour réduire leur température à un degré auquel la turbine peut fonctionner normalement.
Les problèmes principaux qui se présentent pour qu'une turbine à gaz puisse être alimentée avec du charbon sont bien visibles sur la Fig. 6. Non seulement l'installa- tion doit convenir à la préparation d'un combustible solide et pulvérisé, tel que du charbon, afin ou-'il puisse brûler dans l'espace limité dont on dispose sur une locomotive ou dans un bateau, mais les résidus solides des produits, résul- tant de la combustion, doivent pouvoir être enlevés pour ainsi dire complètement afin que les aubes de la turbine aient une durée d'usage raisonnable.
L'installation, faisant l'objet de l'invention, permet de résoudre ces problèmes et correspond à un générateur d'énergie qui peut êtreutilisé non seulement pour des locomotives mais également pour des installations fixes ou pour la marine, surtout quand l'eau fait défaut.
Egalement dans des mines de charbon où de grandes quantités d'énergie sont nécessaires pour faire fonctionner divers appa- reils mécaniques, on ne dispose pas toujours de quantités importantes d'eau convenable,, de sorte que l'installation, faisant l'objet de l'invention, peut être utilisée, avec avantage comme génératrice principale d'énergie.
La turbine 400 est montée sur un arbre horizontal 410 et repose sur un bâti approprié 420 qui supporte également, @
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à son autre extrémité, des compresseurs d'air et une géné- ratrice, qui sont en alignement avec la turbine, les com- presseurs étant montés sur le même arbre 410 en étant en- traînés par celui-ci. Un réducteur de vitesse 610 est relié, par un embrayage 612, à la génératrice 600 qui peut comporter le nombre d'unités voulues. Pour l'exemple montré, quatre générateurs à 1.000 HP fournissent environ 4000 HP électri- ques avec moins de 450 grs. de charbon par cheval et par heur e.
Le récupérateur 700 est monté sur le carter, de la turbine et est relié à celle-ci par un conduit de détente 420.
@ La turbine n'est pas décrite en détail puis- qu'elle peut être constituée de toute manière appropriée quel conque.
Par contre, le transport de charbon pulvérisé par de l'air est particulièrement important car il doit assu- rer le séchage du charbon ainsi que le transfert du charbon pulvérisé préalablement dans un broyeur aux soutes sous pression et depuis celles-ci à l'appareil de combustion. Les chaleurs perdues de l'installation peuvent être utilisées de différentes manières notamment pour chauffer l'eau utilisée dans le train et comme décrit en détail ci-après.
Le compresseur d'air 510 (fig.10) comprend des silencieux d'admission 512 et est entraîné par l'arbre 410 de la turbine 400. Ce compresseur débite par la sortie 514 dans le récupérateur 700 et dans l'entrée d'air 350 de l'appareil de combustion 300. Un compresseur auxiliaire 520 peut être monté sur l'arbre de la turbine et peut comporter une entrée 522 reliée à la sortie du compresseur principal 510. Ce compresseur auxiliaire débite dans un conduit 524 @
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aboutissant directement dans le tube de décharge 224 de la chambre sous pression 200 débouchant dans l'appareil de combustion 300.Une dérivation 526, avec robinet, aboutit en 528, au moteur qui entraîne le transporteur 124.
Un conduit 530 introduit la décharge de ce moteur dans le conduit 532, pour les gaz perdus, qui aboutit au récupérateur 700.
L'air chauffé, ayant passé par la turbine, traverse le récupérateur 700 et est déchargé à l'air libre, une certaine quantité de cet air étant prélevée par le conduit 532 et in- troduit dans la soute. Le conduit 532 a la forme d'une fourche dont une branche aboutit au moteur à air qui entraîne le trans- porteur de la soute alors que l'autre branche agit sur la décharge du dispositif d'alimentation de la soute pour amener le charbon au broyeur et au séchoir. L'air fourni dans la soute peut être dirigé vers la sortie de celle-ci, en-dessous des parois inclinées 128 et sert à sécher initialement le charbon qui se trouve dans le transporteur 126.
A la sortie de celui-ci on ajoute une nouvelle quantité d'air chaud qui agit dans le broyeur et le séchoir pour achever le séchage du charbon quand celui-ci a été pulvérisé aux dimensions vou- lues (16 mailles).
De l'air chaud perdu peut également être fourni à la soute de charbon à son extrémité supérieure en un point intermédiaire, ou encore aux deux trémies quand on se sert de trémies bilatérales ou symétriques.
Comme les soutes sont hermétiquement fermées et comme le courant d'air principal est introduit dans le bas 130 des soutes, une pression négative se produit à la sortie des chambres sous pression pour aspirer le charbon broyé et séché à travers le transporteur pneumatique 142 dans l'appa- reil distributeur 200.
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Dans cet appareil 200, l'air chaud perdu est séparé du combustible (16 mailles) entraîné et véhiculé par l'air et est déchargé à l'air libre par les passages 216 à l'aide d'un turbo-aspirateur 219. Le compresseur auxiliaire
520 est tel qu'il débite de l'air à une pression plus élevée que le compresseur principal 510. Cet air est débité par le conduit 524 (fig. 12) et par le conduit de décharge 262 des distributeurs sous pression 200 et qui sont reliés, par le .conduit 224, le pulvérisateur brusque 230 et le conduit d'ali- mentation 250 à l'appareil de combustion 300.
L'ensemble de l'installation, plus spécialement en ce qui concerne la distribution de l'air et le système de combustion, fonctionne comme suit. De l'air est comprimé, à environ 5 kg/cm abs. et chauffé à 700 C pour entraîner la turbine. Il est à noter, en outre, que l'air d'atomisation nécessaire pour la pulvérisation brusque du charbon préala- blement broyé est fourni par un compresseur auxiliaire. La chaleur perdue, sortant du récupérateur, est utilisée pour assurer le chauffage de l'eau utilisée dans le train ou pour d'autres usages. L'air chaud, provenant du récupérateur, est fourni à la soute pour sécher le charbon.
Un turbo-aspirateur est utilisé pour faire passer le charbon à travers le broyeur et pour sécher le charbon ainsi que pour entraîner les ma- tières broyées et séchées dans les chambres à pression où l'air est séparé d'avec les particules entraînées et évacué à l'air libre. Si on le désire on peut faire comporter à l'installation des moyens pour récupérer les fines ou poussières de charbon (fig.10). Dans ce cas, un conduit 218 aboutit dans un sépara- teur secondaire 219 avec sortie 219A.
Les fines séparées sont ramenées par le conduit 141',au broyeur 140 où elles sont mélan- @
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gées avec le charbon fraichement broyé et séché et transpor- tées dans les chambres à pression 200. L'air atomiseur, à une pression de 10kg/cm2, sert à véhiculer le charbon broyé depuis les chambres 200 vers le pulvérisateur brusque où la pression descend jusque 4,5 kg/cm avec pulvérisation, brusque ou spon- tanée du charbon qui est alors brûlé immédiatement dans une chambre de combustion spéciale. Les produits résultant de la combustion sont dilués avec un excès d'air provenant du com- presseur principal et du récupérateur afin que leur température soit amenée à 700 C pour permettre l'entraînement de la. tur- bine.
Par l'atomisation particulière obtenue dans le pulvéri- sateur brusque et par l'utilisation d'un appareil de combus- tion du type à tourbillon, on obtient une quantité de chaleur supérieure à 1.500.000 B.T.U. par heure et par 0,025 m3.
Les produits de combustion, chauds et détendus., sont fournis par la turbine au récupérateur à une température relativement élevée et sont éva,cués àl'air libre à, des tempé- ratures variant entre 1500 et 350 C. A cause des quantités très considérables des chaleurs disponibles on peut utiliser cette chaleur pour chauffer la vapeur qui sert au chauffage du train dans des chaudières récupératrices adjointes au récupé- rateur. Les Figs. 24 et 25 montrent deux dispositifs qui conviennent à cet effet.
Pour l'exemple montrée sur la Fig. 24, un faisceau de tubes de chaudière 710 est monté dans le récupé- rateur 700 en faisant un angle avec le fond de celui-ci. Les tubes de convection 710 sont établis entre un collecteur su- périeur 720 et un collecteur inférieur 730. Le collecteur 720 comporte un conduit de sortie 722 convenablement relié à l'installation de chauffage du train. Le collecteur infé- rieur 730 peut comporter une chambre de combustion intérieure @
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732 ou un groupe d'éléments électriques chauffants 734 dis- posées radialement.
La chambre 731, intercalée entre le col- lecteur 730 et la chambre 732, communique avec,Le collecteur supérieur 720 dans lequel la masse liquide est désignée par 721. Normalement et quand la turbine à gaz fonctionne, les chaleurs perdues par la turbine 400 agissant dans le récupé- rateur, servent non seulement à préchauffer l'air comprimé par le compresseur et fourni au conduit 350 aboutissant à l'appa- reil de combustion, mais elles apportent assez de calories additionnelles pour que de la vapeur soit produite dans les tubes de convection 710. Cette vapeur est recueillie dans le collecteur 720 et s'écoule par le conduit 722 vers l'installa- tion de chauffage du train.
Comme installation de secours notamment quand le train est à l'arrêt par temps froids ou quand la turbine à gaz ne fonctionne pas, le collecteur infé- rieur peut être chauffé électriquement par les éléments chauffants 734 ou la chambre intérieure 732 peut servir de chaudière dans laquelle 'onbrûle un combustible liquide.
Avec le dispositif tel que montré on peut sup- pléer, pour le chauffage du train, à 1(utilisation des cha- leurs perdues pendant le fonctionnement normal par des moyens auxiliaires. Le combustible liquide utilisé pour chauffer la chaudière auxiliaire n'occupe qu'un espace minimum com- parativement à l'installation qui est nécessaire pour le chauf- fage à la vapeur par une locomotive à vapeur ordinaire. Les éléments de chauffage auxiliaires, électriques et par flamme, ont été montrés comme étant incorporés dans le collecteur inférieur- 730 mais il est évident que ces éléments peuvent également être logés dans le collecteur supérieur. De toute manière, on peut procéder au chauffage du train avec un appa- @
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reillage minimum et qui est peu encombrant.
Il est à noter que dans certaines conditions de fonctionnement, notamment sur des descentes et analogues, les moteurs peuvent fonction- ner comme générateurs et que la puissance fournie peut alors être utilisée, tout au moins en partie, pour obtenir le chauf- fage auxiliaire dont question plus haut.
Pour le dispositif montré sur la Fig. 25, on utilise une chaudière séparée 705, chauffée par les chaleurs perdues et qui est montée sur le récupérateur 700 en comprenant un faisceau tubulaire approprié chauffé par convection. Le collecteur supérieur 720 comporte un conduit de sortie 722 pour la vapeur et le collecteur inférieur 730 peut comporter une chambre de chauffage centrale 732 et des élements chauf- fants électriques 734. Le collecteur 720 peut également com- porter des éléments chauffants électriques 735 et une commande automatique 736 peut être reliée à un manomètre 738 pour régler le fonctionnement de ses appareils auxiliaires impor- tants. Par conséquent, si la pression tombe par suite de l'interruption du fonctionnement de la turbine, la chaudière chauffée directement peut être automatiquement mise en action.
De même, la commande automatique peut être agencée de manière que le chauffage électrique soit interrompu quand l'ensemble fonctionne comme générateur dans les conditions indiquées.
Le dispositif de chauffage auxiliaire est extrêmement simple et efficace sans nécessiter des installations spéciales ou des appareils compliqués.
Il est bien connu que pour le fonctionnement des turbines à gaz la puissance fournie varie directement en fonction de la quantité de combustible fourni à l'appareil de combustion. En faisant varier cette quantité on peut
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régler directement la vitesse de la turbine et celle-ci répond pour ainsi dire immédiatement de sorte que l'on peut avoir recours à une commande par étrangleur ou papillon analogue à celle utilisée pour des moteurs à essence. Pour l'installation, qui fait l'objet de l'invention, cette com- mande par étranglement peut être utilisée pour faire varier la quantité de combustible solide fournie à l'appareil de combustion. La Fig. 12 montre un dispositif qui convient à cet effet et qui comprend un robinet 290 établi dans le conduit 224 qui alimente les chambres à pression 200.
Un tube en by-pass 291 est branché sur ce conduit 224 en aval du robinet et forme une sortie pour le séparateur à cyclone 292.
Un deuxième tube 293 relie le conduit 224, en amont du robi- net 290, au séparateur 292. De cette manière, on forme un by-pass qui contourne le robinet 290 et qui permet de re- lier les parties en amont et en aval du conduit 224 d'une manière pneumatique et isobare non interrompue. Le séparateur à cyclone 292 est relié, par un tube 294, à une boîte 295 qui sert de logement à la partie arrière de la vis transpor- teuse 252, Il est évident que les autres vis 251 et 220 pour- raient être agencées de la même manière. Quand le robinet principal 525 est ouvert, et quand le moteur 254, à vitesse variable, et mis en marche pour entraîner la vis transporteuse 252, le charbon broyé est introduit dans les chambres à pression 200 et pénètre par la trémie 260 et le conduit 262 dans le conduit d'alimentation d'air 224.
Quand le ro- binet 290 est fermé, la circulation du combustible broyé et véhiculé par l'air s'écoule, en by-pass, par le tube 293 dans le cyclone 292 où l'air est séparé d'avec le charbon et introduit, par le tube 291, dans la partie aval du conduit
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d'alimentation alors que le charbon séparé est ramené, par le tube 294 et la chambre 295, dans les chambres à pression 200 en se déplaçant ainsi en circuit fermé. L'air fourni au conduit d'alimentation 224 de l'appareil de combustion conserve un volume et une pression uniformes et seule la quantité de charbon débitée par le conduit d'alimentation est modifiée. Quand le robinet 290 est ouvert, le volume de charbon, véhicule par l'air, qui est remis en circulation par le cyclone et le tube 294 vers les chambres 200, diminue progressivement.
Ceci implique un accroissement progressif de la quantité de combustible broyé, véhiculé par l'air qui traverse le robinet de commande 290, jusqu'en aval du conduit 224, ce combustible traversant un debitmètre, 225, un ato- miseur 230, un conduit de sortie 250 et l'appareil de combus- tion 300. [,-atomiseur a été montré comme étant établi dans le conduit 250 mais il est évident qu'il peut être incor- poré directement dans l'entrée de l'appareil de combustion comme indiqué plus haut. L'usage d'un débitmètre 225 permet de mesurer exactement le débit de l'air et du charbon et le conducteur peut à tout instant vérifier cet appareil sur sa planche de bord.
Le robinet 290 peut être relié convenablement à l'accélérateur de sorte que la vitesse de la locomotive et de la turbine à gaz répond directement à la manoeuvre de celui-ci. De préférence, on constitue le robinet 290 de ma- nière qu'il soit à fonctionnement rapide en étant, par exemple, du type à vanne afin que l'on puisse passer rapide- ment de la position à pleine ouverture à la position de marche au ralenti sous la commande de l'accélérateur.
Quand le robinet 290 est grandement ouvert, la quantité totale de charbon broyé fournie par le conduit 262 au conduit 224 sera introduite dans l'atomiseur. Quand on @
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ferme plus ou moins le robinet, la pression en amont aug- mente de sorte qu'une quantité plus grande d'air véhiculant le charbon est refoulée par le tube 293 dans le cyclone dans lequel le charbon, porté par l'air, est séparé de celui-ci.
L'air purifié et débarrassé de particules de charbon, s'écoule par le tube 291 et se mélange à la partie restante de l'air et à la quantité réduite de charbon de sorte que le volume total de l'air, fourni en aval du conduit 224, reste le même alors que sa teneur en combustible broyé varie en fonction de la contrepression agissant dans le tube 293 et à cause de la circulation en by-pass et de l'enlèvement d'une partie de ce bombustible.
L'écoulement libre du combustible retenu; dans le séparateur 292 et par le conduit descendant 294 agit comme un bouchon, si le combustible est en quantité suffisante ce qui se produit quand on ferme plus ou moins le robinet 290 comme expliqué èi-dessus. De cette manière, aucune contre- pression n'est produite dans les chambres 200 et le débit du combustible broyé depuis celle=ci dépend uniquement de l'aspira- tion exercée sur ce combustible par le courant d'air comprimé, à pression constante, dans le conduit 224. Pour obtenir un réglage plus précis du.fonctionnement de l'installation, les chambres 200 peuvent comporter des appareils de pesage 296 logés dans celles-ci.
Ces appareils peuvent être reliés à des instruments enregistreurs-et de commande automatique.établis sur la planche dé bord.de la locomotive. Ces instruments peu- vent comporter des cartes graduées en termes de débit de com- bustible et de vitesse du train afin que le conducteur ait un.contrôle absolu du fonctionnement de l'installation, y compris l'inversion de l'alimentation en charbon broyé depuis une chambre à l'autre. Ce passage du combustible d'une chambre à l'autre peut se faire d'une manière entièrement .automatique @
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et, à cet effet, les dispositifs de pesage 296 peuvent être convenablement reliés aux commandes nécessaires pour manoeuvrer les robinets 233 et 235 ainsi que les robinets auxiliaires pour l'alimentation d'air.
Le dispositif à by-pass ou à remise en circulation, tel que décrit, permet le débit, pour des conditions opératoi- res variant entre la marche au ralenti et la marche à vitesse supérieure, d'un courant d'air comprimé, à pression constante, depuis le compresseur auxiliaire jusqu'à l'atomiseur ou pulvé- risateur brusque, le volume de cet air étant prédéterminé et réglé suivant les conditions météorologiques de l'ambiance, c'est-à-dire la température, la pression atmosphérique, l'hygrométrie, etc.. Dans ce volume de fluide véhiculant, qui est constant et qui a une pression uniforme, des quantités variables de combustible broyé sont entraînées à travers l'atomiseur dans l'appareil de combustion.
Ce résultat dési- rable est obtenu en subdivisant le courant d'air, qui véhicule une quantité constante de combustible broyé, en deux fractions dont une conserve la quantité totale de combustible qu'elle entraîne alors que l'autre est, en substance, débarrassée complètement de sa teneur en combustible et est mélangée à nouveau avec la première fraction pour diluer celle-ci de sorte que le courant obtenu, à part sa teneur en combustible solide, a un volume et une pression constantst. Ainsi, la seule variable à considérer est la quantité réelle de combus- tible broyé fournie à l'appareil de combustion.
Comme les gaz de combustion, produits dans cet appareil, dépendent de la quantité de combustible fournie et comme la vitesse de fonc- tionnement de la turbine varie directement en fonction du volume desproduits gazeux, fourni à celle-ci, la puissance
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développée par la turbine à gaz varie pour ainsi dire instan- tanément avec le mouvement de l'étrangleur commandé. Tout ceci est obtenu sans faire intervenir des liaisons mécaniques et en nécessitant seulement une seule manoeuvre, c'est-à-dire celle de l'accélérateur, sans que l'on ait à manipuler un dis- positif de commande auxiliaire quelconque.
L'intervention des courants.d'air à volume et à pression constants, dans les dif- férentes parties de l'installation et plus spécialement à l'entrée de l'appareil de combustion, permet de conserver la pression différentielle désirable de 5,6 kg/cm entre l'entrée et la sortie de l'atomiseur. De cette manière, on conserve un état de pulvérisation ou de désintégration brusque uniforme du combustible broyé, dans l'atomiseur, et le débit d'une charge de combustible uniformément répartie dans l'air qu'il entraine, vers l'appareil de combustion.
Quand on se sert d'un courant véhiculant à pression constante dans un système ne comprenant pas une remise en cir- culation, la quantité de combustible solide introduite dans le courant, est contrôlée directement en faisant varier la vitesse du moteur 254 qui entraîne le transporteur 252. De cette ma- niére, comme dans le cas d'un système à remise en circulation, on obtient le contrôle direct de la vitesse de la turbine par le réglage de.la quantité de combustible fournie à l'appareil de combustion: Le réglage dé ce moteur peut se faire à l'aide d'un accélérateur alors que les facteurs auxiliaires, concer- nant la pression d'air, le débit et la température, sont réglés en agissant, au préalable, sur des,instruments de com- mande appropriés.
On obtient ainsi une nouvelle installation de combustion sous pression qui.permet d'utiliser des combusti- bles solides et pulvérisés afin que les produits résultant de @
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la combustion puissent être introduits, comme fluide moteur, dans une turbine à gaz, montée sur le même arbre qu'un com- presseur principalcet arbre étant accouplé à une généra- trice ou un mécanisme propre à fournir la puissance mécanique.
L'air comprimé nécessaire pour l'entretien de la combustion sous pression avec une perte de pression de l'ordre de 5,6 kg/cm entre l'alimentation de l'appareil de combustion et la chambre de combustion est fourni par un compresseur auxiliaire.
La chaleur perdue, provenant du récupérateur, est utilisée sous forme d'un courant fluide sous pression pour transporter et en - traîner le combustible brut, depuis un réservoir, à travers un broyeur ou concasseur et vers une ou plusieures chambres formant des soutes dans lesquelles ce combustible est désaéré et hors desquelles il est transporté, dans un courant séparé d'air comprimé à pression élevée et débité par un compresseur auxiliaire, vers un appareil de combustion qui alimente la turbine à gaz.
Le dispositif tel que montré a été expliqué comme etant appliqué à une locomotive et on a pu se rendre compte qu'il permet d'obtenir des caractéristiques importantes et imprévisibles en ce qui concerne le rendement et autres facteurs opératoires, pour un tel usage. bien entendu, de telles installations motrices peuvent être utilisées, d'une manière générale, pour des machines motrices à poste fixe ou pour la marine,plus spécialement aux endroits où l'eau pure n'est pas disponible. Comme cette installation n'utilise pas l'eau ou la vapeur comme fluide moteur, on obtient des éco- nomies appréciables d'installation et d'appareillage et les frais d'entretien sont réduits en conséquence.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses @
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modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes...