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Installation thermique de force motrice.
La présente invention concerne une installation ther- mique de force motrice dans laquelle un fluide de travail gazeux, de préférence de l'air, est comprimé à une pression relativement élevée dans au moins un compresseur et, ensuite, aussi porté à une température relativement élevée dans un échauffeur, par un apport de chaleur extérieure, pour être finalement détendu dans au moins une turbine en fournissant de l'énergie, le fluide de travail chauffé dans l'échauffeur étant recueilli dans un collecteur.
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Le but de l'invention est d'éviter autant que pos- sible les tuyauteries entre l'échauffeur et la turbine, étant donné que ces tuyauteries sont précisément exposées aux tempé- ratures élevées et aux dilatations thermiques qui en résultent, ce qui entraîne des réactions importantes dans les machines, ceux-ci provoquent de leur côté des contraintes indésirables de la matière, exigeant par conséquent l'interposition d'élé- ments spéciaux destinés à absorber les dilatations thermiques et à éviter les difficultés précitées. En conséquence, et suivant l'invention, le collecteur est directement raccordé à la tubulure d'entrée de la turbine. Il en résulte un ensemble plus compact et plus léger, ce qui est particulièrement favo- rable dans la construction des bateaux.
On évite également les difficultés qui résultent dans le cas de l'agencement d'une tuyauterie spéciale entre le collecteur de l'échauffeur et la turbine par suite de la dilatation thermique de cette tuyauterie. De plus, lee rayonnements de chaleur, précisément aux endroits où règnent les températures les plus élevées, sont inférieurs à ceux des installations connues, ce qui est favorable au rendement de l'ensemble. Du reste, ce rende- ment est même amélioré par le fait que les gaz chauds suivent le trajet le plus court possible en passant du collecteur dans la turbine, de sorte que les pertes d'écoulement sont rédui- tes dans la même proportion.
En ce qui concerne le prix d'a- chat, l'invention permet d'obtenir un avantage dans ce sens q'il est possible de réaliser des économies de matière grâce à la suppression d'une tuyauterie spéciale précisement aux endroits où il est nécessaire d'utiliser des matériaux de haute résistance à chaud et stable à la chaleur, donc coûteux, à cause des températures élevées de fonctionnement.
D'autre part, pour éviter autant que possible les contraintes de la matière provenant de dilatations de la turbine et du collecteur, l'axe du collecteur, formé par un corps de révolution, est de préférence orienté perpendiculaire- ment à l'axe horizontal de la turbine et, pour cette dernière, on peut prévoir dans son plan médian horizontal, et dans un palier, deux points fixes situés dans un plan passant par l'axe du collecteur et perpendiculaire à l'axe de la turbine.
Un mode de réalisation de l'objet de l'invention est représenté sur le dessin annexé à titre d'exemple, sur lequel:
La fig. 1 représente l'échauffeur et la turbine, essentiellement en une coupe axiale longitudinale, d'une
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installation thermique de force motrice fonctionnant avec de l'air et du genre précité.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne II-II de la fig. 1.
Sur les figures du dessin, 1 désigne un échauffeur d'air muni d'une tubulure d'admission 2, à travers laquelle il reçoit de l'air comprimé qu'il faut porter à une température relativement élevée. Cette tubulure 2 est raccordée à un distri- buteur annulaire 3, qui répartit l'air à chauffer sur un cer- tain nombre de faisceaux tubulaires 4, léchés par les produits de combustion chauds provenant d'un foyer 5 et sortant par une tubulure 6, de sorte que l'air traversant les faisceaux tubu- laires 4 est porté à une température relativement élevée.
L'air chauffée dans les différents faisceaux tubulaires 4 entre dans un collecteur 7, formé par un corps de révolution, et qui est directement raccordé à la tubulure d'admission 8 d'une turbine 9 à.axe horizontal. L'axe du collecteur 7 est orienté perpendiculairement à l'axe de la turbine 8, 9. Il en résulte qu'aucune tuyauterie n'est intercalée entre le collecteur 7 et la turbine 8, 9. En 10 sont indiquées des colonnes supportant l'échauffeur 1.
Dans un palier 11, on prévoit pour la turbine 8, 9, et dans son plan médian horizontal, deux points fixes 12 et 13 dont la ligne des centres est située dans un plan passant par l'axe du collecteur 7, et perpendiculaire à l'axe de la turbi- ne. En partant de ces points fixes 12 et 13, la turbine 8,9 et, par conséquent, indirectement même le collecteur 7, peu- vent se dilater librement, de sorte qu'il se présente entre le collecteur 7 et la tubulure 8 de la turbine aucune dilata- tion thermique dangereuse pour ces organes.
Lorsque l'invention est appliquée à une installation thermique de force motrice dans laquelle le fluide de travail circule en circuit fermé, elle permet d'améliorer le réglage de l'installation grâce au volume plus réduit de fluide de tra- vail entre le collecteur et la turbine, car ce fait a pour conséquence d'augementer la rapidité avec laquelle l'installa- tion s'adapte à une charge modifiée. Ce volume plus réduit produit également un effet avantageux lorsqu'on remplace 1!air par un gaz relativement coûteux tel que l'hélium ou un mélange à base d'hélium, étant donné que les dépenses occasionnées par
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un fluide de travail de ce genre sont alors plus réduites.
REVENDICATIONS:
1. Installation thermique de force motrice, dans la- quelle un fluide de travail, de préférence de l'air, est comprimé à une pression relativement élevée dans au moins un compresseur et, ensuite aussi porté à une température relativement élevée dans un échauffeur, par un apport de chaleur extérieure, pour être finalement détendu dans au moins une turbine en fournissant de l'énergie, le fluide de travail chauffé.dans l'échauffeur étant recueilli dans un collecteur, caractérisée en ce que le collecteur est di- rectement raccordé à la tubulure d'admission de la turbine.
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Thermal power plant.
The present invention relates to a thermal motive power plant in which a gaseous working fluid, preferably air, is compressed to a relatively high pressure in at least one compressor and subsequently also brought to a relatively high temperature. in a heater, by an external heat input, to be finally expanded in at least one turbine by supplying energy, the working fluid heated in the heater being collected in a manifold.
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The object of the invention is to avoid as much as possible the pipes between the heater and the turbine, given that these pipes are precisely exposed to high temperatures and to the thermal expansions which result therefrom, which leads to high temperatures. important reactions in machines, these in turn cause undesirable stresses in the material, consequently requiring the interposition of special elements intended to absorb thermal expansions and to avoid the aforementioned difficulties. Consequently, and according to the invention, the manifold is directly connected to the inlet pipe of the turbine. This results in a more compact and lighter unit, which is particularly favorable in the construction of boats.
The difficulties which result in the case of the arrangement of special piping between the manifold of the heater and the turbine as a result of the thermal expansion of this piping are also avoided. In addition, the heat radiation, precisely at the places where the highest temperatures prevail, are lower than those of known installations, which is favorable to the efficiency of the assembly. Moreover, this efficiency is even improved by the fact that the hot gases follow the shortest possible path passing from the manifold into the turbine, so that the flow losses are reduced in the same proportion.
As regards the purchase price, the invention provides an advantage in the sense that it is possible to achieve material savings by eliminating special piping precisely at the places where it is required. necessary to use materials of high resistance to hot and stable to heat, therefore expensive, because of the high operating temperatures.
On the other hand, to avoid as much as possible the stresses of the material resulting from expansions of the turbine and the collector, the axis of the collector, formed by a body of revolution, is preferably oriented perpendicular to the horizontal axis. of the turbine and, for the latter, two fixed points may be provided in its horizontal median plane, and in a bearing, located in a plane passing through the axis of the collector and perpendicular to the axis of the turbine.
An embodiment of the object of the invention is shown in the accompanying drawing by way of example, in which:
Fig. 1 shows the heater and the turbine, essentially in a longitudinal axial section, of a
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thermal motive power plant operating with air and the aforesaid kind.
Fig. 2 is a horizontal sectional view taken along line II-II of FIG. 1.
In the figures of the drawing, 1 denotes an air heater provided with an intake manifold 2, through which it receives compressed air which must be brought to a relatively high temperature. This pipe 2 is connected to an annular distributor 3, which distributes the air to be heated over a certain number of tube bundles 4, licked by the hot combustion products coming from a hearth 5 and leaving through a pipe 6. , so that the air passing through the tube bundles 4 is brought to a relatively high temperature.
The air heated in the different tube bundles 4 enters a manifold 7, formed by a body of revolution, and which is directly connected to the intake manifold 8 of a turbine 9 with horizontal axis. The axis of the manifold 7 is oriented perpendicular to the axis of the turbine 8, 9. As a result, no pipe is interposed between the manifold 7 and the turbine 8, 9. At 10 are indicated columns supporting the 'heater 1.
In a bearing 11, there is provided for the turbine 8, 9, and in its horizontal median plane, two fixed points 12 and 13, the line of centers of which is located in a plane passing through the axis of the collector 7, and perpendicular to the axis of the turbine. Starting from these fixed points 12 and 13, the turbine 8, 9 and, consequently, indirectly even the collector 7, can expand freely, so that it is between the collector 7 and the pipe 8 of the turbine no dangerous thermal expansion for these components.
When the invention is applied to a thermal motive force installation in which the working fluid circulates in a closed circuit, it makes it possible to improve the adjustment of the installation thanks to the smaller volume of working fluid between the collector and the turbine, as this has the consequence of increasing the speed with which the installation adapts to a modified load. This smaller volume also produces an advantageous effect when replacing the air with a relatively expensive gas such as helium or a helium-based mixture, since the expense of
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a working fluid of this kind are then more reduced.
CLAIMS:
1. Thermal motive power plant, in which a working fluid, preferably air, is compressed to a relatively high pressure in at least one compressor and, subsequently also brought to a relatively high temperature in a heater, by an external heat input, to be finally expanded in at least one turbine by supplying energy, the heated working fluid. in the heater being collected in a manifold, characterized in that the manifold is directly connected to the turbine inlet manifold.