BE494691A - - Google Patents

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BE494691A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


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  PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX INSTALLATIONS MOTRICES AVEC TURBINES A GAZ. 



   La présente invention est relative à des installations motri- ces avec turbines à gaz et à cycle ouvert, du genre de celles comprenant un compresseur débitant du gaz comprimé (généralement de l'air) à un dis- positif de combustion dans lequel ce gaz reçoit de l'énergie thermique par la combustion d'un combustible, le gaz chaud ainsi obtenu étant déten- du, ou bien, dans une turbine qui entraîne le compresseur et dont l'ar- bre fournit également de la puissance à l'extérieur, ou bien dans une tur- bine qui entraîne le compresseur et dans une turbine qui tourne d'une ma- nière indépendante dont l'arbre fournit de la puissance à l'extérieur, les turbines étant montées en série (l'une ou l'autre turbine étant en tête) ou en parallèle, dans le sens de l'écoulement du fluide actif. 



   L'invention a pour but, surtout, de rendre ces installations telles que leur rendement soit bon" sous une charge partielle, plus parti- lièrement dans le cas d'une installation dont la puissance convient à la propulsion de véhicules routiers ou de petits bateaux. 



   Les moteurs des automobiles fonctionnent généralement à plei- ne charge ou à peu près pendant de courtes périodes seulement et marchent, la plupart du temps, avec des charges réduites ou moyennes de sorte qu'une installation à turbine motrice, qui sert à la propulsion d'une automobile et dont le rendement est faible pour des charges partielles (ce qui impli- que une consommation relativement élevée aux faibles charges) n'est pas une solution économique pour un usage courant. 



   Pour pouvoir améliorer le rendement aux charges partielles, pour des turbines à gaz, il est désirables que le taux de compression du compresseur et la température maximum du cycle soient maintenus aussi élevés que possible quand la puissance fournie diminue. Une amélioration substantielle peut être obtenue dans ce sens quand, le débit du combus- tible servant à la combustion étant réduit, on diminue convenablement   @   

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 (pour toute vitesse angulaire donnée du compresseur) la quantité du flui- de actif participant au cycle (cette quantité étant généralement dénom- mée "débit massique"), par exemple en se servant de tuyères à admission variable ou analogue en vue de faire varier l'introduction du fluide ac- tif dans la ou les turbines.

   La présente 'invention a pour objet une instal- lation dans laquelle la puissance fournie peut être réglée de cette maniè- re.. 



   Comme expliqué ci-après, toute installation de ce genre exige, pour pouvoir fonctionner d'une manière satisfaisante, l'interven- tion d'un compresseur qui est capable de fonctionner d'une manière stable, c'est-à-dire en étant exempt d'acoups. Pour une variation du débit mas- sique entre des limites écartées et à toute vitesse angulaire donnée, jus- qu'à un maximum ou, en d'autres termes, pour n'importe quel taux de com- pression jusqu'à un maximum. 



   Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention et les trois premières figures de ces dessins sont trois graphiques. 



   La fig. 1 montre les caractéristiques d'un compresseur cen- trifuge normal   c'est-à-dire   les courbes montrant les relations entre le taux de compression, le débit massique et la vitesse angulaire. 



   La fig. 2 montre des exemples de caractéristiques d'un com- presseur centrifuge avec'un espace diffuseur annulaire et sans ailettes. 



   La fig. 3 montre un graphique du rendement total en fonction de la charge dans le cas d'une machine de   40   chevaux, établie selon l'in- vention, et à titre de comparaison celui d'une installation avec turbine à gaz typique et connue pour la production d'une puissance utile. 



   Sur le graphique de la fig. 1 on a indiqué, en ordonnées, les taux de compression Pr et, en abscicces, les débits massiques (Mf) pour une gamme de vitesses angulaires Nl à N6, Nl étant la vitesse ma- ximum. Les caractéristiques ont une forme présentant une bosse plus ou moins prononcée et chacune a un point, tel que   m   pour la vitesse   N4,   pour lequel le taux de compression est maximum et de part et d'au- tre duquel la caractéristique descend pour un accroissement ou une di- minution du débit   @.   Pour les vitesses plus élevées, le point de pression maximum est théorique puisqu'il se trouve à gauche de la ligne ou courbe de fonctionnement instable ou irrégulier. La partié descen- dante de la courbe, à gauche du point m, est connue comme étant la pente positive et celle de droite la pente négative.

   Il est bien connu que la région de la pente positive est par inhérence instable et qu'en conti- nuant à réduire le débit massique pour une vitesse donnée on obtient un débit instable donnant lieu à des acoups. Les points de chaque caracté- ristique auxquels les acoups peuvent commencer à se produire sont reliés entre eux par une courbe de fonctionnement instable S. 



   Si l'on admet que la zône de débits massiques, comprise entre la courbe de fonctionnement du compresseur (qui relie les points D) et la courbe de fonctionnement instable S représente la gamme des débits massiques pour lesquels le compresseur fonctionne d'une manière stable et avec un taux   de. compression,satisfaisant,   on voit qu'aux vitesses et taux de compression élevés cette gamme est relativement petite. Dans un cas moyen elle est, en pleine vitesse, de l'ordre de   5%   de la gamme totale des débits massiques entre le point caractéristique D à une vitesse nulle et celui à vitesse maximum et ce n'est qu'aux vitesses et taux de compression réduits que cette gamme est de l'ordre de   20-25%   de la même gamme totale. 



  Un tel compresseur ne convient donc aucunement à une installation établie 

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 selon l'invention et les compresseurs axiaux présentent des inconvénients analogues. 



   La présente invention a pour objet une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de manière telle le compresseur que, pour tous les taux de compression jusque et y compris le taux de compression maximum calculé, il puisse fonctionner d'une manière stable pour une gamme   de.dé-   bits massiques s'étendant au moins jusqu'à 50% du débit massique au point caractéristique calculé pour le taux de compression maxmimum,

   la ou les turbines étant du type centripète à aubes radiales alors que l'installa- tion comprend également un dispositif de réglage de la puissance fournie comportant en combinaison des moyens propres à faire varier le débit du combustible servant à la combustion et des moyens propres à imposer à l'installation (quand on fait varier le débit du combustible) une modifi- cation appropriée du débit massique dans un sens pour lequel on tend à conserver la température maximum du cycle et une pression aussi élevée que possible, les derniers des deux moyens susdits étant adjoints à l'en- trée des gaz dans la turbine ou, dans le cas où une turbine à rotation indépendante fournit la puissance utile, à l'entrée des gaz dans chaque turbine (ces moyens pouvant également comporter des éléments séparés ad- joints chacun à l'entrée d'une des turbines)

   pour faire varier la quanti- té de gaz admise dans les passages du rotor de la, de chacune ou des deux turbines, suivant le caso 
L'expression "turbine centripète à aubes radiales",   utilisée   dans les présentes comprend également les cas où les aubes du rotor -Sont orientées vers l'arrière   ou' vers   l'avant par rapport à une orientation ra- diale vraie ainsi que les cas où la direction généralement centripète du fluide par les passages délimités par les aubes comporte une composante radiale ou sensiblement radiale et une composante sensiblement axiale,

   comme par exemple dans le cas de turbines à écoulement mixte ou en diago- naleo      
L'invention est tout particulièrement applicable à une installation pour laquelle la puissance fournie ou prise sur l'arbre est obtenue à l'aide d'une turbine tournant d'une manière indépendante et pour cette raison, dans le domaine général défini plus haut, l'invention a pour objet une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de manière tel- le le compresseur que, pour tous les taux de compression jusque et y com- pris le taux de compression maximum calculé, il puisse fonctionner d'une manière stable pour une gamme de débits massiques s'étendant au moins jusqu'à 50% du débit massique au point caractéristique calculé pour le taux de compression maximum.,

   le compresseur étant entraîné par une turbi- ne et la puissance fournie ou prise sur l'arbre étant obtenue à l'aide d'une turbine qui tourne d'une manière indépendante, les deux turbines étant du type centripète avec aubes radiales alors qu'un dispositif de réglage de la puissance fournie comprend des moyens propres à faire va- rier lé débit du combustible servant à la combustion et des moyens pro-   pres.à   imposer à l'installation (quand on fait varier le débit du com-   bustible)   une modification appropriée du débit massique dans un sens pour lequel on tend à conserver la température maximum du cycle et une pres- sion aussi élevée que possible,

   les derniers des deux moyens susdits com- prenant des tuyères à section variable ou analogues adjointes à l'entrée de chaque turbine en vue de faire varier la quantité de gaz admise dans les passages des rotors de turbine. 



   De préférence on relie les deux moyens susdits de manière telle qu'ils puissent être manoeuvrés par un organe de commande commun en vue d'obtenir une variation judicieuse du débit du combustible et du 

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 débit massiqueo 
Il est à noter que les turbines centripètes avec aubes ra-   diales   conviennent très bien à une commande par tuyère variable puisque- la variation de la section de la tuyère n'affecte pas d'une manière trop préjudiciable l'angle d'incidence du gaz sur les aubes de la turbine. 



   Les courbes caractéristiques d'un compresseur capable de fonctionner, d'une manière stable, dans la   zône   des débits massiques né- cessaire pour l'invention sont (tout au moins pour la majeure partie de la région comprise entre le point calculé pour toute vitesse et un débit nul) relativement aplaties comparées à celles de la fig. 1. L'importance de l'aplatissement dépend surtout de la   zône   de fonctionnement du compres- seur particulier et les caractéristiques penchent toujours nécessairement vers la droite du point calculé au voisinage de la   zône   d'étranglement. 



  Il est préférable de se servir d'un compresseur qui peut fonctionner, d'une manière stable, dans la presque totalité de la zône de débits mas- siques disponibles et, dans ce cas, les caractéristiques ne comportent pas une pente positive, les détails, donnés ci-après au sujet de la   figo2,   expliquant ce dont il s'agita 
Une variété de compresseurs, capables de faire le travail demandé, est un compresseur centrifuge dans lequel la roue décharge radia- lement dans un espace diffuseur libre et de forme annulaire, convenable- ment calculé, la dimension radiale de ce diffuseur étant constante et il n'est pas suivi de passages diffuseurs avec ailettes de guidage.

   Bien que cette construction soit bien connue pour des ventilateurs industriels ayant un rapport de pression relativement bas, on croit que son utilisation dans le domaine des turbines à gaz est nouvelle, ce domaine demandant des compresseurs capables de travailler à des rapports de pression dont la va- leur est d'environ 2 :1 et davantage.. On croit que les meilleurs résultats sont obtenus si le rayon extérieur de l'espace diffuseur libre est au moins deux fois plus grand que le rayon des pointes extrêmes de la roue. 



  La fige 2 montre les courbes caractéristiques d'un exemple, convenablement calculé, d'un compresseur de ce genre. L'espace diffuseur libre, s'il est convenablement dimensionné, peut être suivi d'un diffiseur secondai- re avec passages divergents, délimités par des ailettes de guidage ad- jointes à un carter enveloppant. 



   La valeur pratique de la présente invention ressort claire- ment de la fig. 3 qui montre le rendement thermique total (n) en fonction de la charge en chevaux vapeurs, dans les cas suivants : a) une installation à   40   HP et établie selon l'invention avec un échangeur de chaleur; b) une installation hypothétique de même puissance et avec échangeur de chaleur mais établie comme à l'ordinaire en ce sens qu'il comporte un compresseur centrifuge avec un diffuseur à ailettes normal, la puissance fournie étant modifiée uniquement par un réglage du com- bustible; c) comme a) mais sans échangeur de chaleur; d) comme b) mais sans échangeur de chaleur. 



   Il y a lieu de noter le rendement relativement élevé, obte- nu par a) et c) aux faibles charges comparativement à b) et d)o 
On croit qu'il est également possible de se servir d'une autre variété de compresseur, c'est-à-dire d'un compresseur centrifuge dont la roue décharge directement dans un diffuseur comprenant des pas- 

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 sages divergents qui sont constitués (de pair avec un carter enveloppant) par un jeu d'ailettes de guidage réglables pour faire varier la section transversale et la configuration desdits passages si l'on agence lesdites ailettes de manière telle que leur réglage se fasse automatiquement et pas   à pas avec la variation du débit massique, obtenu par une tuyère variable ou analogue.   



   Bien que les variétés spécifiques du compresseur, indiquées plus haut comme pouvant faire partie d'une installation, établie selon la. présente.invention, soient toutes du type aérodynamique c'est-à-dire   d'une   type agissant selon le principe du transfert de l'énergie cinétique depuis un rotor à un courant continu d'air avec conversion subséquente de l'éner- gie cinétique en énergie de pression, on n'exclut pas l'usage d'un com- presseur approprié, s'il existe, qui fonctionnerait selon un principe différent. 



   L'expression utilisée "compresseur" comprend le cas d'un compresseur à plusieurs'étages (plusieurs compresseurs d'une quelconque des variétés susindiquées et qui seraient montées en série pour le fluide actif) pour lequel les caractéristiques rapport de pression total/débit massique seraient en conformité avec les exigences de l'objet de la pré- sente invention. 



   Les figs. 4 à 17, des dessins ci-annexés, montrent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention. 



   Les figs.   4   à 9 montrent, respectivement en élévation, en vue de côté depuis la gauche de la figo 4, en vue de côté   depuis   la droite de la fig.   4,   en coupe selon IV-IV fig. 4, et en coupe selon V-V fig. 5 et-en coupe selon VI-VI fige 5, une installation motrice établie selon l'invention. 



   La fig. 10 montre, à plus-grande échelle et en coupe, ana- logue à celle de la fig. 7, la turbine B entraînant le compresseur avec le mécanisme pour faire varier les orientations des ailettes de tuyère. 



   La fig. 11 montre, schématiquement, les ailettes (avec le mécanisme adjoint) de la tuyère de la turbine montrée sur la fig. 10, ces ailettes étant vues suivant la direction de la flèche XI de la   fig.10.   



   La fig. 12 montre, en perspective, les liaisons entre les commandes de l'installation. 



   Les figo 13 et 14 montrent, respectivement en coupe axiale et en coupe selon XIV-XIV fige 13, un compresseur d'un autre genre. 



   La fig. 15 montre, semblablement à la fig. 13, une variante du diffuseur. 



   La fig. 16 montre, en développement, les aubes du diffuseur de la figo 15, suivant la flèche XVI de la fige   15,.   



   La fige 17 montre, schématiquement, une variante et des moyens plus simples pour obtenir l'étranglement de la tuyère de la turbine. 



   La machine est agencée de manière à convenir à la propulsion d'une automobile et comprend, d'une manière générale, un compresseur cen- trifuge A entraîné par une turbine B avec arbre commun et une turbine mo- trice C, tournant d'une manière indépendante et montée sur un arbre per- pendiculaire à l'arbre commun du compresseur A et de sa turbine d'entraîne- ment B, sans couper cet arbre. Le fluide 'actif comprimé est préchauffé 

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   da  un échangeur de chaleur D dans lequel passent les gaz d'échappement de la machine. Ce fluide est chauffé davantage en   faisant'brûler'du   com- bustible dans une chambre de combustion unique .E établie, par rapport à   1-'écoulement   du fluide actif, entre l'échangeur de chaleur D et la tur- bine A.

   La machine peut   être   supportée dans une quelconque de diverses positions mais une position, qui convient bien pour un châssis d'automo- bile, est celle pour laquelle l'arbre commun est vertical alors que l'ar- bre de la turbine motrice est horizontal et s'étend, par exemple, sui- vant la longueur du châssis. 



     On   voit sur les figs. 4 à 9 que la roue 1 du compresseur centrifuge unilatéral A aspire de l'air par une ouie centrale 2 et débite cet air dans un espace diffuseur libre 3 (donc sans ailettes) dont la di- mension radiale doit convenir aux caractéristiques voulues du compresseuro Depuis l'espace 3, l'air comprimé est déchargé dans une volute 4 reliée à un conduit 5 qui aboutit à l'échangeur de chaleur D dans lequel l'air comprimé absorbe de la chaleur apportée par les gaz d'échappement de la turbine L'air comprimé quitte l'échangeur D par la sortie 6 et traverse le dispositif de combustion qui comprend une chambre de combustion unique E dans laquelle le combustible est admis par le tube d'alimentation 7 avant d'être brûlé dans la chambre.

   Le dispositif débitant le combusti- ble est supposé être du type bien connu avec alimentation "en excès", le tube de retour étant désigné par 8 alors que 9 désigne un organe d'alluma- ge pour déclencher la combustion dans la chambre D. 



   Depuis la chambre dé combustion, les gaz comprimés et chauf- fés s'écoulent par le conduit   10   vers une volute 11 communiquant avec la tuyère annulaire, à admission variable, de la turbine B, qui entraîne le compresseur A et qui est du type centripète avec aubes radiales. La tuyè- re annulaire comprend un jeu d'ailettes 11 qui peuvent pivoter simultané- ment autour de leurs axes respectifs, comme expliqué ci-après. Le ro- tor 15, de la turbine B, comprend des aubes radiales 16 à l'aide desquel- les le fluide actif est déchargé par une ouie centrale 17. Le rotor 15 est calé sur un arbre 18 qui porte 'la roue 1 du compresseur. 



   Depuis l'ouie 17 les gaz, sortant de la turbine B, sont dé- chargés directement dans une volute 19 qui aboutit à la tuyère annulaire de la turbine motrice C analogue à la turbine B c'est-à-dire qu'elle est du type centripète avec une tuyère annulaire à admission variable et avec des ailettes pivotantes 20 par lesquelles les gaz sont dirigés vers les aubes radiales 21 d'un rotor 22, monté sur l'arbre   23.   Depuis le rotor 22, les gaz sont déchargés par une sortie axiale 24 et   s'é@@dent   vers l'échangeur de chaleur D hors duquel ils s'échappent par un conduit 25. 



  L'emplacement de la chaleur 23 perpendiculairement à l'arbre   18   sans cou- per celui-ci présente l'avantage que le conduit, aboutissant à la.volute 19, peut être court et pour ainsi dire droite L'arbre 23 entraîne le vé- hicule à l'aide d'une transmission réductrice 26, à engrenages, logée dans des boîtes 27 et 28. 



   Le réglage de l'orientation des ailettes de la tuyère pour la turbine B a lieu comme suit et comme montré sur les   figso   10 et 11. 



  Les ailettes 12 sont montées sur des pivots   13   portant des bras 14 dont les extrémités libres portent des ergots 14a logés dans des rainures radiales 29 d'un anneau 30 qui peut tourner sur des galets 31. Des dents internes 32 de l'anneau 30 engrènent avec un pignon 33 monté sur un ar- bre court 34 qui porte également un levier   35.   Par le mouvement angulaire du levier 35 on fait tourner le pignon 33 et l'anneau 30 ce qui règle si- multanément l'orientation des ailettes 12. 



   Les ailettes 20 de la tuyère de la turbine motrice C sont réglées d'une manière analogue à celle des ailettes 12 de la tuyère de la 

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 turbine B. 



   La fig. 12 montre, schématiquement, les liaisons établies entre les commandes de la machine. Une seule pédale d'accélérateur 36 est reliée à un arbre 37 qui, par un couple conique 38, entraîne un ar- bre 39 portant des bras 40,   41   et   42,   articulés respectivement à des tiges 43,   44   et   45.   La tige 43 commande un organe d'étranglement 46 logé dans le tube de retour 8 pour faire varier la quantité de combus- tible "en excès" ramenée au réservoir ce qui modifie donc la quantité de combustible effectivement brûlé. La tige   44   est articulée au levier 35 qui règle l'orientation des ailettes de la tuyère de la turbine B. 



  La tige   45   commande un organe mobile 47 dans laquelle est ménagée une fente curviligne   48   dans laquelle peut coulisser l'extrémité d'un levier   49   par lequel on règle l'orientation des ailettes de la tuyère de la tur- bine motrice C et dont la fonction correspond à celle du levier 35. 



   La manoeuvre de la pédale 13 modifie la quantité de combus- tible utilisé pour la combustion et, en même temps, provoque une   varia-   tion appropriée du débit massique du fluide actif dans les deux turbines. 



   La zône des vitesses du compresseur est relativement pe- tite ce qui présente cet autre avantage que si la pédale 36 est complète- ment abaissée, l'installation fonctionne plus rapidement à pleine charge que lorsque la machine est réglée uniquement en faisant varier l'alimen- tation en combustible et pour laquelle, aux faibles charges, la vitesse du compresseur est trop faible alors que pour fonctionner à pleine char- ge il faut un   temps: appréciable   pour entraîner le compresseur à la vi- tesse nécessaire. 



   De plus un effort moindre est indispensable pour la mise en marche de la machine car le débit massique est faible quand la pé- dale 36 est peu abaissée. 



   Diverses variantes constructives du compresseur centrifuge paraissent convenir pour obtenir une courbe caractéristique convenable- ment aplatieo 
Le compresseur   A   peut être constitué, par exemple, comme le compresseur centrifuge montré sur les figs.   13-14   ou 15-16. Pour ce- lui des figs.   13-14,   le fluide est déchargé par le rotor 1 dans un diffu- seur primaire 3, sans ailettes, d'où il est amené à un diffuseur secon- daire avec des passages divergents délimités par des ailettes fixes 50. 



  Pour diminuer l'encombrement on peut adopter la construction selon les figs. 16-15 pour laquelle le carter du diffuseur a la forme d'une cuvette à paroi creuse de sorte que lE gaz suit un coude à angle droit avant de pénétrer dans la volute 4. Les ailettes fixes 50 sont établies au dela du coude et la divergence nécessaire du passage est obtenue par les pa- rois du carter alors que les ailettes 50 ne sont pas divergentes les unes par rapport aux autres (figo 16). Pour les dispositions selon les figs. 



    .13-14   et   15-16,   l'espace 3, exempt d'ailettes, est beaucoup plus grand que l'intervalle libre qui, dans un compresseur centrifuge normal, doit être prévu entre la périphérie de la roue et des ailettes du diffuseur, et il doit être assez grand pour que le compresseur ait les caractéristi- ques voulues. Il est, probablement, préférable que le diamètre extérieur de l'espace exempt d'ailettes soit au moins deux fois plus grand que le diamètre des extrémités libres de la roue, c'est-à-dire que sur la   fig.13   la distance x devrait être égale à deux fois au moins la distance y. 



   Suivant une autre variante, le compresseur A peut être un compresseur centrifuge du type normal à l'exception que les ailettes du diffuseur sont pivotantes afin que l'on puisse faire varier la section 

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 transversale et la configuration des passages formés entre elles. Le mé- canisme, pour actionner les ailettes simultanément pourrait, en substance, être analogue à celui des figs. 10 et Il de sorte qu'il n'y a pas lieu de le décrire à nouveau, Pour conserver la forme voulue de la caractéristi- que du compresseur, il est nécessaire que la section transversale des pas- sages, délimités par les ailettes 50, soit diminuée pas à pas avec réduc- tion du débit du combustible et de la section utile de la tuyère de tur- bine.

   Avec le dispositif de commande selon la fig. 12, ceci est obtenu aisément en fixant sur l'arbre 39 un autre levier 51 relié, par une tige 52, à un bras 53'qui peut faire tourner un pignon 54 qui remplit la même fonction que le pignon 33 des figs. 10 et 11. 



   La fig. 17 montre un dispositif plus simple pour faire varier la section utile de la tuyère des turbines 3 et/ou C et qui présente l'avan- tage constructif de ne pas comporter un jeu annulaire d'ailettes orienta- bles et le mécanisme adjoint. Sur la fig. 17, l'alimentation du fluide actif à la volute 11 de la turbine est réglée par étranglement à l'aide d'une seule ailette ou d'un volet 54 monté sur un pivot 55. Dans ce cas, la vitesse et la direction du courant gazeux vers le rotor de la turbine sont déterminées uniquement par les dimensions et la configuration de la volute 11, la quantité étant réglée par le déplacement du volet 54, qui est commandé par une tringlerie appropriée., reliée à l'arbre 39 (fig.12). 



   Au lieu de prévoir des tuyères variables pour les deux tur- bines, on peut, suivant une variante, prévoir une tuyère de ce genre pour une turbine seulement   c'est-à-dire   celle entraînant le compresseur ou l'autre. On admet que l'invention peut être avantageusement appliquée   à   une installation comportant seulement une turbine, c'est-à-dire celle en- traînant le compresseur et, dans ce cas, il est seulement nécessaire de prévoir une tuyère variable. 



   Il est à noter que la présente invention non seulement con- vient à une installation motrice constituée par ce qui peut être dénommé un seul "groupe générateur",   c'est-à-dire   un compresseur et une turbine entraînant ce compresseur et une seule turbine motrice indépendante, mais qu'elle peut être appliquée également à d'autres combinaisons de groupes générateurs et de turbines motrices. Par exemple une installation, éta- blie selon l'invention, peut comporter un seul groupe générateur (comme spécifié ci-dessus) pour fournir du fluide actif à deux turbines motrices dont chacune peut, dans le cas d'un véhicule routier, fournir de la.puis- sance utile à l'une ou l'autre des roues motrices.

   Ces deux turbines mo- trices, si elles sont du type centripète avec aubes radiales, peuvent être avantageusement établies dos à dos et elles peuvent être alimentées, avec du fluide actif, par un jeu de tuyères variables. Un tel dispositif peut être agencé de manière à produire un effet différentiel de manière que la décélération d'une turbine motrice, quand le véhicule tourne un coin, per- mette l'accélération de l'autre turbine motrice. 



   L'invention est avantageusement applicable aux installations avec turbine à gaz en général, de n'importe quelle puissance de sorte que l'invention ne doit pas nécessairement être limitée à des installations d'une puissance relativement basse. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS. l.- Une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de manière telle le compresseur que, pour tous les taux de compression jus- que et y compris le taux de compression maximum calculé, il puisse fonc- tionner d'une manière stable pour une gamme de débits massiques s'étendant au moins jusquà 50% du débit massique au point caractéristique calculé <Desc/Clms Page number 9> pour le taux de compression maximum,
    la ou les turbines étant du type cen- tripète à aubes radiales alors que l'installation comprend également un dispositif de réglage de la puissance fournie comportant en combinaison des moyens propres à faire varier le débit du combustible servant à la combustion et des moyens propres à imposer à l'installation (quand on fait varier le débit du combustible) une modification appropriée du débit mas- sique dans un sens pour lequel on tend à conserver la température maxi- mum du cycle et une pression aussi élevée que possible, les derniers des deux moyens susdits étant adjoints à l'entrée des gaz dans la turbine ou,
    dans le cas où une turbine à rotation indépendante fournit la puissance utile à l'entrée des gaz dans chaque turbine (ces moyens pouvant égale- ment comporter des éléments séparés'adjoints chacun à l'entrée d'une des turbines) pour faire varier la quantité de gaz admise dans les passages du rotor de la, de chacune ou des deux turbines, suivant le cas.
    2.- Une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de manière telle le compresseur que, pour tous les taux de compression jusque et y compris le taux de compression maximum calculé, il puisse fonctionner d'une manière stable pour une gamme de débits massiques s'étendant au moins jusqu'à 50% du débit massique au point caractéris- tique calculé pour le taux de compression maximum, le compresseur étant entraîné par une turbine et la puissance fournie ou prise sur l'arbre étant obtenue à l'aide d'une turbine qui tourne d'une manière indépen- dante,
    les deux turbines étant du type centripète avec aubes radiales alors qu'un dispositif de réglage de la puissance fournie comprend des moyens propres à faire varier le débit du combustible servant à la com- bustion et des moyens propres à imposer à l'installation (quand on fait varier le débit du combustible) une modification appropriée du débit massique dans un sens pour lequel on tend à conserver la température ma- ximum du cycle et une pression aussi élevée que possible, les derniers des deux moyens susdits comprenant des tuyères à section variable ou ana- logues adjointes à l'entrée de chaque turbine en vue de faire varier la quantité de gaz admise dans les passages des rotors de turbine.
    3.- Une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de manière telle le compresseur que, pour tous les taux de compression jusque et y compros le taux de compression maximum calculé, il puisse fonctionner d'une manière stable pour une gamme de débits massiques s'étendant au moins jusqu'à 33,33% du débit massique' au point caracté- ristique calculé pour le taux de compression maximum, le compresseur étant entraîné par une turbine et la puissance fournie ou prise sur l'ar- bre étant obtenue à l'aide d'une turbine qui tourne d'une manière indé- pendante,
    les deux turbines étant du type centripète avec aubes radia- les alors qu'un dispositif de réglage de la puissance fournie comprend des moyens propres à faire varier le débit du combustible servant à la combustion et des moyens propres à imposer à l'installation (quand on fait varier le débit du combustible) une modification appropriée du débit mas- sique dans un sens pour lequel on tend à conserver la température maxi- mum du cycle et une pression aussi élevée que possible, les deux moyens susdits étant reliés entre eux de manière que la manoeuvre d'un seul or- gane de commande permette de faire quantitativement et dans des propor- tions convenables le débit du combustible et le débit massique.
    40- Une installation avec turbine à gaz selon la revendica- tion 2 ou 3, caractérisée par le fait que l'on rend la courbe caractéris- tique du compresseur, quelle que soit sa vitesse de rotation, exempte d'une pente positive.
    5.- Une installation avec turbine à gaz selon les reven- <Desc/Clms Page number 10> dications 2 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte un compresseur centrifuge dont la.roue décharge radialement dans un espace diffuseur li- bre et annulaire,convenablement calculé, cet espace ayant une dimension radiale constante et son rayon extérieur étant au moins une et demie fois plus grande que le rayon des extrémités de la roue.
    6.- Une installation avec turbine à gaz selon la revendi- cation 5, caractérisée par le fait que l'on fait passer le fluide actif, après qu'il a été déchargé hors de l'espace diffuseur libre, dans un diffuseur secondaire, constitué par des passages divergents délimités par un jeu d'ailettes de guidage entouré d'une' enveloppe.
    7.- Une installation avec turbine à gaz selon la revendi- cation 5 ou 6, caractérisée par le fait que l'on donne au rayon extérieur de l'espace diffuseur libre une valeur au moins deux fois plus grande qu'au rayon des extrémités libres de la roue.
    8.- Une installation avec turbine à gaz selon la revendi- cation 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un compresseur cen- trifuge dont la roue décharge directement dans un diffuseur comprenant des passages divergents constitués, de pair avec un carter enveloppant, par un peu d'ailettes de guidage qui sont réglables pour faire varier la section transversale et la configuration desdits passages, le mécanisme de réglage desdites ailettes étant relié aux moyens de tuyères avec sur- face variable ou analogues afin que l'on obtienne simultanément et par la manoeuvre d'un unique organe de commande une relation convenable entre la variation du débit du combustible à brûler, celle desdits moyens à tuyères ou analogues et celle desdites ailettes de guidage.
    9.- Une installation avec turbine à gaz selon l'une quelcon- que des revendications 2 à 8, caractérisée par le fait que l'on constitue les moyens, par lesquels on obtient une variation du débit massique par un jeu annulaire d'aubes réglables, formant tuyères et qui sont ajoutés à l'entrée de chaque turbine et auquel le fluide actif est fourni par une volute.
    10.- Une installation avec turbine à gaz selon l'une quelcon- que des revendications 2 à 8, caractérisée par le fait que l'on obtient la variation du débit massique par des moyens (adjoints à chaque turbine) pour étrangler l'entrée vers une volute qui fournit le fluide actif aux canaux du rotor de la turbine.
    11.- Une installation avec turbine à gaz selon la revendi- cation 10, caractérisée par le fait que l'on fait comporter aux organes l'étrangement pour chaque turbine une seule ailette pivotante ou volet établi à l'entrée vers la voluteo 12.- Une installation motrice avec turbine à gaz à cycle ouvert, du genre spécifié, caractérisée par le fait que l'on agence de ma- nière telle le compresseur que, pour tous les taux de compression jusque et y compris le taux de compression maximum calculé, il puisse fonctionner d'une manière stable pour une gamme de débits massiques s'étendant au moins jusqu'à 50 % du débit massique au point caractéristique calculé pour le taux de compression maximum et dont les courbes caractéristiques sont, en substance, exemptes de pente positive,
    ledit compresseur étant centri- fuge et sa roue déchargeant radialement dans un espace diffuseur libre, convenablement calculé et de forme annulaire avec une dimension radiale constante, (qu'il soit suivi ou non d'un diffuseur à ailettes) une turbi- ne entraînant le compresseur, une turbine tournant indépendamment pour fournir de l'énergie utile par son arbre, lesdites turbines étant toutes deux du type centripète à aubes radiales et étant alimentées en série avec du fluide actif dans l'ordre indiqué, et un dispositif de réglage <Desc/Clms Page number 11> de la puissance fournie et qui comprend, en combinaison, des moyens pour faire varier l'alimentation en combustible à brûler et des moyens à tuyè- res avec surface variable, adjoints à chaque turbine et à faire varier la quantité de gaz admise dans celle-ci,
    les moyens susdits des deux turbines étant reliés de manière telle entre eux, que par la manoeuvre d'un seul organe de commande on fasse varier, suivant une relation ap- propriée, le débit massique et le débit du combustible pour la combus- tion.
    13.- Une installation motrice avec turbine à gaz selon la revendication 12, caractérisée par le fait que l'on monte la tur- bine, tournant indépendamment, sur un arbre perpendiculaire à l'arbre com- mun du compresseur et de la turbine qui l'entraîne, le fluide actif étant amené depuis la turbine, qui entraîne le compresseur, à l'autre turbine par un conduit qui débouche progressivement dans l'entrée d'une volute, adjointe à cette autre turbine.
    14.- Une installation avec turbine à gaz, en substance comme décrite et comme montrée sur les figs. 4 à 17 des dessins ci-an- nexéso
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