Turbine à combustion interne. Dans le brevet No. 98411 est décrit un procédé consistant à refroidir les roues et spécialement les aubes des roues d'une turbine à combustion interne et) faisant passer dans ces roues et dans ces aubes l'air destiné à la combustion, ou les gaz d'échappement re froidis, ou ces deux sortes de gaz, et en utili sant ce passage des gaz clans les roues pour augmenter leur pression.
Diverses combi- maisons dérivant de ce procédé sont égale ment décrites dans ce brevet, lesquelles con sistent à rie faire passer dans les roues de la turbine qu'une partie des gaz en question, le mot "gaz" ayant la signification aussi bien de l'air destiné à la combustion que des gaz d'échappement, ou à ne donner à ces gaz, par leur passage dans les roues de la turbine, qu'une partie de la compression Né cessaire à la marelle de la turbine.
La présente invention est une turbine à combustion interne mettant en #uvre ces di verses combinaisons de ce procédé, c'est-à-dire une turbine à combustion dont les roues servent à la fois de roues de turbine et de roues de turbo-compresseur, mais sont dimen- sionées, pour ce qui concerne leur fonction de roues de turbo-compresseur. de façon à ne donner à l'air destiné à la combustion on aux gaz d'échappement refroidis qu'une parti de la compression nécessaire à la marelle de la turbine, le reste (le la compression étant fournie à ces gaz par un turbo-compresseur centrifuge auxiliaire. qui fait en quelque sorte partie intégrante de la turbine.
Il est en effet certain que le rendement des roues de la turbine. considérées dans leur fonction de turbo-compresseur, sera moins élevé que le rendement d'un turbo-compres seur centrifuge d'un type normal. Comme il importe beaucoup que la compression des gaz ait lieu avec le meilleur rendement possible. il conviendra donc de n'envoyer à la turbine que la quantité de gaz strictement nécessaire pour le refroidissement des roues et de leur aubes, que ces gaz soient du l'air destiné à la combustion ou des gaz d'échappement re froidis.
Plus la quantité de gaz admise par chaque roue de la turbine sera petite, par rapport à la quantité totale des gaz et plus l'augmentation théorique de pression donnée à ces gaz pal' leur passage (laps (111e l'@Illï# de turbine et dans soir diffuseur sera faible, par rapport à l'augmentation de pression totale nécessaire entre la pression d'échappement et la pression de combustion,
plus forte sera la part prise par le turbocompresseur auxiliaire dans le travail total de compression, et meil leur sera le rendement avec lequel ce travail total sera accompli. Cependant, pour la pre- mière ou les premières roues de la turbine, qui nécessitent un refroidissement énergique par suite de la haute température des gaz actifs qui la ou les traversent, il pourra être nécessaire d'employer pour leur refroidissement la totalité de l'air de combustion ou des gaz d'échappement refroidis.
La turbine pourra être du type de turbine décrit dans le brevet No. 98411 avec aubes pleines et avec au moins un secte ur-turbi lie et un secteur-compresseur, ou bien elle pourra être dut type décrit dans le brevet No. 99381 avec aubes creuses, ou bien elle pourra être. d'un type intermédiaire mixte, ayant certaines roues avec aubes pleines, et certaines roues avec aubes creuses, ou même n'avant qu'une seule roue d'un de ces type et toutes les autres roues de l'autre type. L'exemple choisi pour être décrit et illustré ci-dessous com porte, pour simplifier, une turbine ne compre nant que des roues du premier type, c'est-à- dire des roues ayant les aubes pleines et possédant un secteur-turbine et un secteur compresseur.
Les fig. 1, 2 et 8 du dessin ci-annexé re présentent, à titre d'exemple et schématique ment, une turbine a combustion constituant une forme d'exécution de l'objet de l'invention. Dans la combinaison choisie et représentée par ces figures, la turbine à combustion pos sède cinq étages de pression, dont chacun n'a<B>qu'un seul</B> étage de vitesse. Les trois premiers étages (le la turbine fonctionnent au-dessus de la pression atmosphérique, le quatrième approximativement à la pression atmosphérique, et le cinquiémc au-dessous (le la pression atmosphérique.
La cinquième roue de la turbine est refroidie par le passage d'une partie des gaz d'échappement ou gaz brûlés préalablement refroidis, le reste des gaz d'échappement passant par une roue cor- respondante du turbocompresseur auxiliaire. Les deuxième, troisième et quatrième roues de la turbine sont refroidies par le passage d'une partie de l'air froid destiné à la coi ii- bustion de la turbine, le reste de l'air passant par des roues correspondantes du turbo-com presseur auxiliaire.
La première roue de la turbine est refroidie par tout l'air de com bustion, qui passe entièrement par le secteur- compresseur de cette roue. Enfin les cinq roues de la turbine ne donnent à l'air de combustion ou aux gaz d'échappement qui les traversent qu'une partie de l'augmentation (le pression nécessaire. Les roues du turbo compresseur auxiliaire qui fonctionnent paral lèlement aux roues deuxième, troisième, quatrième et cinquième de la turbine ne don nent à l'air de combustion et ans gaz d'échap pement que la même augmentation (le pres sion que ces roues de la turbine. Le reste (le l'augmentation (le pression nécessaire aux gaz leur est donné par les autres roues du turbo-compresseur auxiliaire.
La fig. 1 représente une coupe verticale- axiale schématique de cette turbine. La partie gauche de cette fig. 1, jusqu'à la ligne A--B est une coupe faite par le plan brisé E-F-G de la fig. 2, et la partie droite. à, partir de la ligne A--B, est une coupe faite par le plan brisé E--F--H de la fig. 2.
La fig. 2 représente une coupe transver sale (le cette turbine. La partie Gauche (le cette fig '3 est une coupe pratiquée par le plan de coupe A--B (le la lis. 1 et la partie droite est une coupe pratiquée par le plan (le coupe C-D de la fig. 1. Ces deux demi- coupes transversales représentées dans la fig 2 sont censées être vutes (le la droite de la fig. 1.
La fig. 3 représente tout à fait schéma- tiquenmeut une coupe verticale-axiale de la même turbine, une cOulie longitudinale dit turbo-coinpresseur auxiliaire (le cette turbine, et une. vue de soit ru 1-éiiératcur et (Fini réfri- sérant pour les gaz d'écliappeilictit. avec les tuyauteries (le gaz d'échappement et d'air mettant en relation les
divers éléments de l'ensemble de l'installation. Dans la fig.1, a est l'arbre de la turbine, sur lequel sont fixées les cinq roues b1 b2 b3 b4 b5,. Ces roues sont formées par un disque principal et un flasque, laissant entre eux un espace circulaire e divisé cri une série de canaux radiaux, cette division étant réalisée par des nervures du disque principal, ou par des aubes spéciales, ou par le prolongement à l'intérieur de la roue des aubes f, ou par l'emploi simul tané de ces divers dispositifs.
Les aubes f, fixées entre le disque principal et le flasque, dépassent la circonférence extérieure de la roue, et leur partie dépassant la roue fonc tionne comme aubes (le turbine, dans le sec teur-turbine, qui est placé dans les fig. 1, et 3 à la partie supérieure de la turbine. Dans le secteur-compresseur, placé à, la partie inférieure de la turbine, ruais comprenant plus de la moitié de la circonférence de celle-ci, ces aubes f fonctionnent comme aubes de roues de turbocompresseurs, de même due leurs prolongements intérieurs, et que les aubes spéciales ou nervures qui divisent l'es pace circulaire intérieur e en une série de canaux. Des diaphragmes ou cloisons p p séparent l'un de l'autre les différents étages de la turbine.
Dans le secteur-turbine, ces diaphragmes possèdent une partie p1 qui est placée très près de Feutrée de l,espace cir culaire e de chaque roue, de façon à obturer cette entrée pour la partie de la roue qui se trouve dans le secteur-turbine. Dans le sec teur-compresseur au contraire, cette partie obturatrice p1 est remplacée par des aubes directrices q qui amènent l'air ou les gaz vers l'entrée de l'espace circulaire e de chaque roue. Cet air ou ces gaz pénètrent entre les aubes q cri venant des chambres h1 h2 h3 h4 h5, lesquelles chambres entourent les aubes q et précédent ainsi chaque roue; si l'on considère les rosies dans le sens de la marche des gaz qui sont comprimés par elles.
Chaque chambre h1 h2 ... h4 communique avec l'ex térieur au moyen d'une tubulure, et la fig. 1 indique trois de ces tubulures in il 15, qui correspondent aux chambres h3 h4 h5.
Dans le secteur-compresseur, la partie des aubes f qui dépasse la roue est entourée étroitement par les parois des diaphragmes p avoisinant chaque roue, respectivement pour la première roue par la paroi extériéure p2= de la turbine. De sorte que ces parties des aubes f qui dépassent la roue continuent à fonctionner comme aubes de turbocompres seur centrifuge jusqu'à leur extrémité radiale externe. La partie des aubes f qui se trouve comprise entre le disque principal et le flasque de chaque roue, et le prolongement intérieur de ces aubes, et les aubes spéciales qui divisent cri un certain nombre de canaux l'espace circulaire e fonctionnent de même comme des aubes de turbo compresseur centri fuge, à partir de l'entrée de l'espace circu laire e, cri face de la sortie des aubes q.
Enfin à l'extérieur de chaque roue et autour des aubes f, est disposé dans le secteur- compresseur un diffuseur muni de ses aubes g. Chaque diffuseur conduit l'air ou les gaz d'échappement sortant de chaque roue dans une chambre extérieure l1 l2 l3i l4 l5 correspon dant respectivement à chaque roue b1 b2 b3 b4 b5 Chaque chambre ll l2 ... l5 communique avec l'extérieur au moyen d'une tubulure y1 y2 ...y3.
Ces tubulures y rie font que traverser l'enve loppe extérieure s ou bâche de la turbine, tandis qlue les tubulures i dles chambres h doivent traverser d'abord les chambres 1, puis l'envéloppe s (voir fig. 1).
Dans le secteur-turbine, x est fat tubulure amenant les gaz chauds de la chambre de combustion, lion représentée sur la fig. 1, aux aubes directrices vas (lui premier étage de la turbine. Les gaz chauds ayant traversé les aubes directrices m1 cri se détendant et en transformant une partie de leur pression cri vitesse, traversent les ;
tubes f de la pre- inière roue, et pénètrent clans la chambre let qui les amène aux aubes directrices ttt_ du deuxième étage de la turbine. et ainsi de suite jusqu'à la tubulure de sortie.-- après la cinquième roue et la cinqui@nle clianibre 1,;,.
Dans fat<B>fi-.</B> ? les mêmes lettres<B>repré-</B> sentent les mêmes parties de la turbine. Dans cette fil;. _, la roue de la turbine (partie gauche de la figure) n'est pas représentée coupée par le plan de coupe A B de la 11g.1, mais vue de la droite de la fig. 1. De sorte nue l'on aperçoit dans la moitié de gauche de la fig.2. l'entrée el de l'espace circulaire intérieur de la roue, et que l'on voit que cette entrée el est divisée eu un assez grand nombre de canaux par des aubes spéciales.
Dans la moitié de droite de la fig. 2, l'on aperçoit les aubes directrices q qui amènent l'air en face de l'entrée el de la roue, et l'on remarque que ces aubes q cessent en face du secteur-turbine, et sont remplacées par la partie obturatrice p, du diaphragme p. Cette partie obturatrice pl obture l'entrée el de l'espace circulaire intérieur de la roue, pendant que les aubes f passent dans le secteur-turbine.
L'on remarque encore que ces aubes il sont courbées à gauche, de façon diriger l'air dans la direction nécessaire à son entrée sans choc entre les nervures ou aubes de la partie e1 Dans la fig. 3 l'on retrouve à la partie supé rieure la même turbine à cinq roues b1 b2... b5 fixées sur l'arbre a1, avec dans le secteur- turbine les chambres k1 f 2 . . . k3, recevant les gaz chauds sortant de chaque roue, la der- niére chambre k5 se terminant par la tubulure et le tuyau Z1.
il représente la chambre de comubustion de la turbine, qui reçoit l'air comprimé par la tubulure et le tuyau tes, et le pétrole brut par le tuyau v3 Le pétrole brille dans l'air et les gaz chauds de la com bustion sont amenés aux aubes directrices mi, du premier étage de la turbine par la tubu lure x. L'on voit schématiquement représen tées les parties obturatrices p1 des dia phragmes séparant les étages de pression les uns des autres.
Dans le secteur-compresseur de la turbine, qui occupe la partie inférieure de celle-ci, l'on retrouve schématiquement représentées, les chambres h1 h2 . . . h5 qui reçoivent du turbo-compresseur auxiliaire, par les tuyaux i1 i2 ... i5 I'air ou les gaz d'échap- pemeut et les conduisent, par l'intermédiaire des aubes directrices ql, à l'entrée des espaces circulaires intérieurs (le chaque roue b1 b2 ... b5.
L'on retrouve egalement les chambres exté rieures Il -z <I>...1;,</I> qui re#oiveiit l'air ou les gaz cl'écliappement sortant du diffuseur de chaque
EMI0004.0013
roue, <SEP> et <SEP> les <SEP> conduisent <SEP> au <SEP> turbocompresseur
<tb> auxiliaire <SEP> par <SEP> les <SEP> tuyaux <SEP> yi <SEP> y= <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> @@:.
<tb> au-dessous <SEP> de <SEP> la <SEP> turbine <SEP> e-,st <SEP> fi-tiré <SEP> le
<tb> tui-b()-conipresseur <SEP> auxiliaire, <SEP> avec <SEP> son <SEP> arbre <SEP> (r_
<tb> sur <SEP> lequel <SEP> sont <SEP> fiées <SEP> douze <SEP> roues <SEP> < le <SEP> turbo compresseur <SEP> ri <SEP> l-2 <SEP> r:
i <SEP> <B>...</B> <SEP> r-1_. <SEP> Chaque <SEP> roue <SEP> est
<tb> construite <SEP> comme <SEP> utie <SEP> roue <SEP> de <SEP> turbocompres seur <SEP> centrifuge <SEP> ordinaire. <SEP> Autour <SEP> de <SEP> chaque
<tb> roue. <SEP> titi <SEP> diffuseur <SEP> <I>gi <SEP> g_ <SEP> <B>y</B># <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.</B></I><B> <SEP> q-,2</B> <SEP> reçoit <SEP> l'air
<tb> ou <SEP> les <SEP> gaz <SEP> sortant <SEP> des <SEP> aubes <SEP> de <SEP> la <SEP> roue. <SEP> et
<tb> les <SEP> conduit <SEP> à <SEP> une <SEP> chambre <SEP> de <SEP> retour <SEP> fi <SEP> fa <SEP> ... <SEP> t"
<tb> qui <SEP> raméne <SEP> l'air <SEP> ou <SEP> les <SEP> gaz <SEP> de <SEP> hestérieur <SEP> du
<tb> compresseur <SEP> vers <SEP> le <SEP> centre. <SEP> et <SEP> les <SEP> conduit
<tb> à <SEP> l'entrée <SEP> de <SEP> la <SEP> roue <SEP> suivante.
<SEP> -Mais <SEP> tous <SEP> les
<tb> diffuseurs <SEP> n'aboutissent <SEP> pas <SEP> à <SEP> nue <SEP> chambre <SEP> de
<tb> retour. <SEP> Le <SEP> diffuseur <SEP> g2 <SEP> (le <SEP> I:i <SEP> roue <SEP> 1-2 <SEP> aboutit
<tb> à <SEP> une <SEP> chambre <SEP> circulaire <SEP> <I>i,_.</I> <SEP> (lui <SEP> communique
<tb> avec <SEP> l'atwosphère <SEP> par <SEP> le <SEP> ttivali <SEP> ._l. <SEP> Le <SEP> dif fuseur <SEP> rg,) <SEP> de <SEP> la <SEP> roue <SEP> r-;
, <SEP> aboutit <SEP> à <SEP> une <SEP> chambre
<tb> circulaire <SEP> ttq, <SEP> (lui <SEP> communique <SEP> avec <SEP> la <SEP> turbine
<tb> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> il. <SEP> Elifin <SEP> le <SEP> diffuseur <SEP> v,_ <SEP> de <SEP> la
<tb> dernière <SEP> roue <SEP> ï'1= <SEP> aboutit <SEP> à <SEP> ttue <SEP> chambre <SEP> cir culaire <SEP> <I>tti_</I> <SEP> qui <SEP> communique <SEP> avec <SEP> un <SEP> ré_-@né ratelll' <SEP> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> (r <SEP> ... <SEP> La <SEP> i'Uti._ <SEP> i'1 <SEP> reçoit
<tb> les <SEP> gaz <SEP> d'('cbappenient <SEP> vunant <SEP> d*uiie <SEP> chambre
<tb> circulaire <SEP> o, <SEP> (lui <SEP> communique <SEP> avec <SEP> un <SEP> réfri gérant <SEP> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> ...;
<SEP> et <SEP> avec <SEP> la <SEP> titi-bine
<tb> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> <I>fia.</I> <SEP> La <SEP> roue <SEP> r3 <SEP> reeoit <SEP> Faill.
<tb> venant <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> circulaire <SEP> (%a <SEP> qui <SEP> com munique <SEP> avec <SEP> l'extérieur <SEP> par <SEP> le <SEP> tu@-aii <SEP> in <SEP> et
<tb> avec <SEP> la <SEP> turbine <SEP> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> fis. <SEP> La <SEP> roue <SEP> /*,(,
<tb> reçoit <SEP> l'air <SEP> venant <SEP> de <SEP> la <SEP> cll,tlilbre <SEP> cii-t:3ileiire <SEP> oi".
<tb> laquelle <SEP> communique <SEP> avec <SEP> la <SEP> tuil,ine <SEP> par <SEP> le
<tb> tuyau <SEP> y,. <SEP> En <SEP> outre, <SEP> les <SEP> chambres <SEP> de <SEP> retour
<tb> <I>Ii <SEP> t:, <SEP> fi <SEP> f5 <SEP> ta</I> <SEP> et <SEP> <I>t;
</I> <SEP> communiquent <SEP> avec <SEP> la <SEP> tur bine <SEP> au <SEP> moyen <SEP> des <SEP> tuyaux <SEP> respectif, <SEP> <I>i=</I>
<tb> et
<tb> Dans <SEP> le <SEP> bas <SEP> de <SEP> la <SEP> fier. <SEP> 3. <SEP> -il <SEP> ust <SEP> (111 <SEP> ré ge11é1'atelll', <SEP> (lue <SEP> Voit <SEP> petit <SEP> se <SEP> représenter <SEP> sclié illatiqueilient <SEP> construit <SEP> coillnie <SEP> titi <SEP> (*.illdetisetir
<tb> ci) <SEP> surface <SEP> à <SEP> contre-courant. <SEP> Les <SEP> gaz <SEP> d'écliap pcinent <SEP> chauds <SEP> arrivent <SEP> <B>dans</B> <SEP> cet <SEP> appareil
<tb> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> =I <SEP> à <SEP> droite. <SEP> et <SEP> en <SEP> s@@rtent <SEP> re froidis <SEP> à <SEP> ;;
anche <SEP> par <SEP> le <SEP> t1ivati <SEP> <B>2-2.</B> <SEP> L'air <SEP> coin prinié <SEP> arrive <SEP> à <SEP> gauche, <SEP> encore <SEP> relativement
<tb> froid, <SEP> par <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> r!:z. <SEP> et <SEP> il <SEP> en <SEP> sort <SEP> à <SEP> droite.
<tb> l'(@lI1tL(lll(', <SEP> pal' <SEP> le <SEP> tuyau <SEP> i('::
. <SEP> COIllIlle <SEP> bail' <SEP> coin primé <SEP> qui <SEP> arrive <SEP> par <SEP> le <SEP> tu1-au <SEP> il*--, <SEP> a <SEP> cepen- fiant été porté par la, ou les dernières roues du turbocompresseur à une température de 50 à 80 centigrades, par exemple, les gaz d'échappement sortant du régénérateur par le tuyau z2a auront une température supérieure à ces chiffres, de sorte qu'il faut encore les faire passer par un réfrigérant R2, avant de les envoyer au turbocompresseur par le tuyau z3. L'eau de refroidissement entre dans ce réfrigérant par le tuyau v1 et en sort par le tuyau v2.
Le fonctionnement de l'ensemble de la turbine et de ses appareils auxiliaires est le suivant: L'air atmosphérique est pris dans l'atmosphère par le tuyau w1, qui l'améne à la chambre circulaire os du turbocompresseur. De cette chambre, la plus grande partie de l'air entre dans la roue v3 du turbo-compres seur, passe par le diffuseur g3 et la chambre de retour l3, puis entre dans la roue r4 et ainsi de suite, en augmentant la pression à chaque roue et à chaque diffuseur, comme dans un turbo-compresseur ordinaire. Mais une partie de l'air à la pression atmosphé rique est dérivé de la chambre o3 par le tuyau i4, qui le mène à la chambre ha du secteur-compresseur de la turbine, doit l'air pénètre par les aubes cl dans la roue b4 (le la turbine, et de là, à travers le diffuseur de cette roue, dans la chambre l4.
L'air; en traversant la roue de la turbine, refroidit cette roue et spécialement ses aubes, en même temps qu'il se comprime dans la roue et dans son diffuseur. Si tout est bien cal culé et dimensionné dans ce but, l'air ainsi dérivé de la chambre o3 arrivera clans la chambre l4 sensiblement à la même pression que le reste de l'air, qui aura passé de o3 à travers la roue rn du turbo-compresseur et son diffuseur, et arrivera de son côté à lit chambre de retour t3 De sorte que l'air venant de la chambre l4 retournera à, t3 par le tuyau y4 et que la quantité d'air totale passera dès lors par la roue r4 du turbo compresseur. Tout l'air de combustion arri vera ainsi, au sortir du diffuseur g4 de la roue r4, dans lit chambre de retour t4.
De là, une partie de l'air sera conduit à la roue suivante r5 du turbocompresseur, et une partie sera dérivée dans la portion de la roue b3 de la turbine correspondant au secteur- compresseur, par l'intermédiaire du tuyau i3 et de la chambre h3. Cet air refroidit la roue b3 et ses aubes, et se comprime dans cette roue et son diffuseur, de sorte qu'en sortant du diffseur de la roue b3 l'air entre dans la chambre la avec sensiblement la même pres sion que le reste de l'air arrivant dans la chambre f3, après avoir passé par la roue r3, du turbocompresseur et son diffuseur g5. De sorte que la quantité d'air qui aura été dé rivée dans la roue b3 de la turbine sera ra menée de la à t5 par le tuyau y3.
Puis la quantité d'air totale passera par la roue r6 du turbo-compresseur, et par son diffuseur g6. De la chambre de retour le, après ce diffu seur, une partie de l'air est dérivé clans la roue b2 de la turbine par le tuyau i2 et la chambre h2. Comme pour les roues précé dentes, l'air passe dans le secteur-compresseur à travers la roue b2 et ses aubes, les refroi dit, s'y comlprime, et arrive dans la chambre l2, et de là par le tuyau y2= dans la chambre de retour t7 du turbo-compresseur où règne sensiblement la même pression due clans la chambre l2 'fout l'air passe alors par la roue r8 du turbo-compresseur, son diffuseur g8, lat chambre de retour t8 et de là par la roue r9 et son diffuseur g9 et arrive ainsi à la chambre circulaire n9 de cette chambre.
toute la quantité d'air est emmenée clans la chambre h1 de la turbine par le tuyau il. traverse clans le secteur-compresseur la roue b1 et son diffuseur. et arrive dans la chambre l1 à une pression supérieure à celle régnant dans h1, tout e n ayant refroidi au passage la roue l1 et ses aubes. De la chambre Il, tout l'air est ramené à la chambre circulaire 010 du turbo-compresseur par le tuyau y1.
De la chambre o1o à la chambre (le sortie u12, l'air passera encore par les trois dernières roues du turbo-compresseur- r10 r10 et rl2, leurs diffuseurs yio r/ll ct Yi_ ct les chambres de retour 1.i" 1ct il,. 1)e lit chambre 11i=;
l'air comprimé il lit pression requise pour lit coin- bustion e-it conduit par 1o tuyau rr= au ré- générateur, oh il se réchauffe jusqu'à une température voisine de celle des gaz d'échap pement arrivant à cet appareil. L'air com primé chaud sortant du régénérateur est alors conduit par le tuyau w3 à la chambre de combustion n, où cet air comprimé entre tiendra la combustion sous pression constante du pétrole brut arrivant dans cette chambre par le tuyau va, combustion représentée schématiquement sur la figure.
Les gaz de combustion ainsi formés pénètrent par la tubulure x dans les premières aubes direc trices m1 du secteur-turbine de la turbine, et traversent respectivement les cinq secteurs d'aubes directrices, les aubes f des cinq roues motrices, et les cinq chambres k1 k2 ... k5, en se détendant et se refroidissant au fur et à mesure, et en transmettant leur énergie auxdites roues motrices de la turbine. A l'avant dernière roue S, les gaz ont atteint à peu près la pression atmosphérique. et c'est il cette pression approximative qu'ils traver sent la chambre k4.
Dans le dernier secteur daubes directrices m5 du secteur-turbine, les gaz se détendent au-dessous de la, pression atmosphérique, traversent les aubes de la roue l5 et arrivent dans la dernière chambre k5, à cette pression inférieure à la pression atmosphérique. Les gaz d'échappement sont a ce moment à une température encore assez. élevée, par exemple à 500 centigrades. Ils sont alors conduits par le tuyau z1 au régéné rateur il, où ils abandonnent leur chaleur à l'air comprimé. Mais ils ne sont refroidis dans cet appareil que jusqu'à par exemple, 100 à 130 centigrades. de Sorte que le tuyau z2 les amène au réfrigérant R2, dans lequel une circulation d'eau de refroidissement les refroi dit jusqu'aux environs de, par exemple, 30 à 40 centigrades.
A cette temperature, les gaz sont alors conduits par le tuyau z3 à la pre mière chambre o1 du turbo-compresseur. La plus grande partie des gaz passe de cette chambre à la première roue r2 du turbo compresseur, puis dans son diffuseur g1 et arrive dans la chambre de retour t1 a lire pression supérieure it celle régnant dans ni, mais qui n'est pas encore égale à la pression atmosphérique. Le reste des gaz est dérivé de 01 par le tuyau i5, dans la chambre h5, de la turbine, passe de là dans le secteur-com presseur. par la roue b5 et son diffuseur. cil refroidissant cette roue et ses aubes et eu se comprimant et arrive dans la chambre l5 sensiblement à la même pression qui règne en t1 de sorte que ces gaz soin ramenés de l5 à t1 par le tuyau y5.
Toute la quantité des gaz d'échappement passe alors par la roue r2 et son diffuseur go et arrive à la pression atmosphérique dans la chambre u2. De cette chambre. un tuyau 24 évacue ces gaz d'échappement dans l'atmosphère, par l'intermédiaire dune cheminée quelconque, lion représentée sur la figure.
Les dispositifs de refroidissement de l'air et éventuellement des gaz d'échappement pendant leur compres sion lie sont pas non plus représenté: sur la fig. 3. mais l'on sait que pour obtenir d'un compresseur un rendement satisfaisant, il faut refroidir les gaz pendant leur compression, ce que l'on réalise soit par une circulation d'eau dans des doubles parois du turbo-com presseur, on dans des serpentins loges dans le turbo-compresseur, soit en faisant circuler les gaz entre deux étages du turbo-compres seur dans des réfrigérants spéciaux à circula tion d'eau. L'un intercale ces réfrigérants spéciaux soit entre chaque étage ou roue du turbo-compresseur, soit entre des groupes de deux ou de trois étages ou roues.
Il faudra ici refroidir les gaz encore plu, énergique ment que dans un turbo-compresseur ordi naire. puisqu'il faut leur enlever lion seule ment leur chaleur propre clé compression, irais encore la chaleur que les gaz passant par la turbine ont prise aux aubes des roues de la turbine en les refroidissant. Aucun de ces moyens clé refroidissement des gaz n'ont été indiqués sur la fig. 3 pour ne pas com pliquer inutilement cette figure, puisque ces systèmes de refroidissement sont déjà bien conclus clans la pratique.
Won voit que dans l'exemple représenté par les fig. 1. 2 et 3, la première roue lie la itii'bine. <B>1,1.</B> e-t. -,lu point <B>de</B> vue de lai l'il'eil- :ation (le l'air de refroidissement. intercalée "en série" entre les deux roues ro et r1o du turbocompresseur. Tandis que les quatre roues suivantes b2 b3 b4 L5 de la turbine sont disposées "en parallèle" avec respectivement les quatre roues r7 r5 r3 r1 du turbocompres seur.
Pour que cette disposition "en parallèle" soit possible et soit compatible avec un bon rendement, il faut que la compression des gaz obtenue par une roue b2 de la turbine et son diffuseur, soit approximativement la même que la compression obtenue par la roue r7 du turbocompresseur et par sort dif fuseur g<B>7</B>, qui travaillent en parallèle avec la roue b2 et son diffuseur. Comme les rende ments en pression de ces roues b2 et r7 ne sont pas les mêmes, il faudra dimensionner ces deux roues en conséquence. Il en est de même pour toutes les roues du compres seur qui travaillent en parallèle avec celles de la turbine.
Il faudra donc dimensionner spécialement les roues du turbocompresseur, non seulement pour que certaines de ces roues (rs r4 r6 r8 r1o r11 r12) admettent la quan tité totale d'air ou de gaz d'échappement qu'il faut comprimer, tandis que les autres roues (r1 rs r5 r7) n'admettent qu'une partie de cette quantité, mais encore pour que ces roues r1 rs r5 r7, qui ne compriment qu'une partie de l'air on des gaz d'échappement, donnent à cet air ou à ces gaz d'échappe ment approximativement la même augmen tation de pression que les roues de la turbine qui travaillent en parallèle (h2 b3 W b5), et qui compriment le reste de l'air ou des gaz d'échappement.
L'espace circulaire e pourrait aussi être divisé en une série de canaux inclinés en arrière par rapport aux rayons de la roue.
Il est évident que le turbocompresseur auxiliaire pourra être commandé directement ou indirectement par la turbine, et qu'il pourra notamment, dans le premier cas, être accouplé en bout d'arbre avec la turbine.
Il est bien entendu que ce n'est qu'à titre d'exemple que la turbine choisie pour être décrite ici comprend cinq étages clé pression, dont le cinquième fonctionne au-dessous de la pression atmosphérique. La turbine pour- rait tout aussi bien avoir moins d'étages de pression, comme elle pourrait en avoir plus. L'un au moins de ces étages de pression pourrait être muni d'an moins deux étages de vitesse, au lieu que tous les étages de pression rie soient munis que d'un seul étage de vitesse, comme dans les fig. 1 à 3. L e nombre des étages de pression fonctionnant au-dessous de la pression atmosphérique pour rait être plus grand que un. La turbine pourrait aussi n'avoir aucun étage de pression fonc tionnant au-dessous de la pression atmosphé rique.
Dans ce dernier cas, les roues r1 et r2 du turbocompresseur auxiliaire de la fig. 3 seraient supprimées. Les gaz d'échappement encore chauds quittant la chambre k4 de la turbine seraient conduits au régénérateur R1, et en quittant le régénérateur par le tuyau z2 ces gaz seraient évacués directement dans l'atmosphère, de sorte que le réfrigérant lis serait également supprimé.
La turbine pourrait au contraire avoir tous ses étages fonctionnant au-dessous clé la pression atmosphérique. Dans ce cas, l'air de combustion pris dans l'atmosphère ne serait comprimé que jusqu'à une faible sur pression au-dessus de la pression atmosphé rique par les dernières roues du turbo-com presseur, par exemple par les cieux ou trois dernières roues, tandis due toutes les autres roues du turbocompresseur et celles de la turbine serviraient à recomprimer jusqu'à la pression atmosphérique les gaz d'éelrappeinent refroidis.
L'on pourrait même, à la limite, faire brûler le combustible dans de l'air pris directement dans l'atmosphère, après avoir fait passer cet air dans le régénérateur pour le réchauffer, ruais sans le faire passer par aucun compresseur.
La pression dans la chambre de combustion serait alors lé(rère- ment inférieure à la pression atmosphérique, à cause des pertes de charge, frottements etc., dans le régénérateur.
Toutes les roues du turbo-conipresseur auxiliaire, ainsi que celles de la turbine, serviraient à recomprinier lus gaz d'échappement refroidis, de manière à les ramener à la pression atmosphérique à laquelle ils doivent être évacués.
D'antre part, ait lien que la turbine ait une rosie fonctionnant "en série" avec les roues du turbo-compresseur, et quatre roues fonctionnant "en parallèle" avec des roues cor respondantes du turbo-coin presseur, comme dans l'exemple de la fig.3 elle pourrait avoir deux out plusieurs roues fonctionnant en série, avec les routes du turbo-compresseur, c'est-à- dire recevant tout l'air ou tous les gaz d'échappement refroidis. Ou bien ait con traire la turbine pourrait n'avoir atteinte de ses rosies fonctionnant en série avec les roues du turbocompresseur, c'est-à-dire aucune roue recevant tout l'air oui toits les gaz d'échappement.
La turbine attrait alors tontes ses rosies fonctionnant en parallèle avec cer taines des rosies du turbo-compresseur, et chaque roule de la turbine lie recevrait qu'une partie de l'air out des gaz d'échappement. Enfin, le turbo-compresseur auxiliaire pourrait n'avoir, tout ait moins dans une de ses par ties, que des rosies fonctionnant en parallèle avec celles de la turbine, l'augmentation de pression à chaque roue ou étage du turbo compresseur étant alors égale à la chûte de pression dans l'étage correspondant de la turbine.
Bien entendu, ait lieu de disposer tontes les roues du tubo-compresseur auxiliaire sur un seul arbre et dans mie seule enveloppe oul bâche, comme l'indique la fia. 3, on pour rait tout aussi bien grouper ces roues, et avoir alors deux turbo-compresseurs auxiliaires, ou plus.
Toutes ces diverses combinaisons rentrent dans l'invention revendiquée, et ce n'est qu'à titre d'exemple que la fig.3 indique d'une manière détaillée l'une des combinaisons pos sibles.
Internal combustion turbine. In patent No. 98411 is described a process consisting in cooling the impellers and especially the vanes of the impellers of an internal combustion turbine and) passing through these impellers and through these vanes the air intended for combustion, or the gases. cooled exhaust, or both kinds of gases, and using this passage of the gases through the wheels to increase their pressure.
Various combination houses deriving from this process are also described in this patent, which consist in passing through the wheels of the turbine only part of the gases in question, the word "gas" having the meaning of both. air intended for combustion as exhaust gases, or to give these gases, by their passage through the wheels of the turbine, only a part of the compression necessary for the hopscotch of the turbine.
The present invention is an internal combustion turbine implementing these various combinations of this method, that is to say a combustion turbine whose wheels serve both as turbine wheels and as turbo-compressor wheels. , but are dimensioned with regard to their function as turbo-compressor wheels. so as to give the air intended for combustion or the cooled exhaust gases only a part of the compression necessary for the hopscotch of the turbine, the rest (the compression being supplied to these gases by a turbo- auxiliary centrifugal compressor, which is in some way an integral part of the turbine.
It is in fact certain that the efficiency of the turbine wheels. considered in their function as a turbo-compressor, will be lower than the efficiency of a centrifugal turbo-compressor of a normal type. As it is very important that the compression of the gases takes place with the best possible efficiency. it will therefore be necessary to send to the turbine only the quantity of gas strictly necessary for cooling the impellers and their blades, whether these gases are air intended for combustion or re-cooled exhaust gases.
The smaller the quantity of gas admitted by each wheel of the turbine, compared to the total quantity of gases, the greater the theoretical increase in pressure given to these gases during their passage (laps (111th l '@ Illï # of turbine and in evening diffuser will be small, compared to the total pressure increase necessary between the exhaust pressure and the combustion pressure,
the greater the part taken by the auxiliary turbocharger in the total compression work, the better the efficiency with which this total work will be accomplished. However, for the first or the first impellers of the turbine, which require vigorous cooling owing to the high temperature of the active gases which pass through it or them, it may be necessary to use for their cooling the whole of the gas. combustion air or cooled exhaust gases.
The turbine could be of the type of turbine described in patent No. 98411 with full blades and with at least one ur-turbi sector and a sector-compressor, or it could be of the type described in patent No. 99381 with blades. hollow, or it may be. of a mixed intermediate type, having certain impellers with solid vanes, and certain impellers with hollow vanes, or even having only one impeller of one of these type and all the other impellers of the other type. The example chosen to be described and illustrated below comprises, for simplicity, a turbine comprising only impellers of the first type, that is to say impellers having solid blades and having a turbine sector and a compressor sector.
Figs. 1, 2 and 8 of the appended drawing show, by way of example and diagrammatically, a combustion turbine constituting an embodiment of the object of the invention. In the combination chosen and represented by these figures, the combustion turbine has five pressure stages, each of which has <B> only one </B> speed stage. The first three stages (the turbine operate above atmospheric pressure, the fourth at approximately atmospheric pressure, and the fifth below (the atmospheric pressure.
The fifth wheel of the turbine is cooled by the passage of part of the exhaust gases or burnt gases which have been cooled beforehand, the remainder of the exhaust gases passing through a corresponding wheel of the auxiliary turbocharger. The second, third and fourth impellers of the turbine are cooled by the passage of part of the cold air intended for the coi ii- bustion of the turbine, the rest of the air passing through the corresponding impellers of the turbo-com auxiliary presser.
The first impeller of the turbine is cooled by all the combustion air, which passes entirely through the compressor sector of this impeller. Finally, the five impellers of the turbine only give the combustion air or the exhaust gases which pass through them a part of the increase (the necessary pressure. The wheels of the auxiliary turbo compressor which work parallel to the second impellers. , third, fourth and fifth of the turbine give the combustion air and exhaust gas the same increase (the pressure as these turbine wheels. The rest (the increase (the pressure necessary for gas is given to them by the other wheels of the auxiliary turbo-compressor.
Fig. 1 shows a schematic vertical-axial section of this turbine. The left part of this fig. 1, up to the line A - B is a section made by the broken plane E-F-G of fig. 2, and the right part. from, from line A - B, is a section made by the broken plane E - F - H of fig. 2.
Fig. 2 represents a cross section (the this turbine. The left part (this fig '3 is a cut made by the plane of section A - B (the line 1 and the right part is a cut made by the plane (the CD section of fig. 1. These two transverse half-sections shown in fig 2 are supposed to be cut (the right of fig. 1.
Fig. 3 represents quite schematically a vertical-axial section of the same turbine, a longitudinal cOulie called auxiliary turbo-coinpressor (the this turbine, and a. View from either ru 1-éiiératcur and (Finished refrigerant for gases ecliappeilictit.with the pipes (the exhaust gas and air connecting the
various elements of the whole installation. In fig. 1, a is the turbine shaft, on which the five wheels b1 b2 b3 b4 b5, are fixed. These wheels are formed by a main disc and a flange, leaving between them a circular space divided by a series of radial channels, this division being effected by ribs of the main disc, or by special blades, or by the extension to the 'inside the blade wheel f, or by the simultaneous use of these various devices.
The vanes f, fixed between the main disk and the flange, protrude beyond the outer circumference of the impeller, and their part protruding from the impeller functions as vanes (the turbine, in the turbine-sector, which is placed in fig. 1 , and 3 at the upper part of the turbine. In the sector-compressor, placed at, the lower part of the turbine, ruais comprising more than half of the circumference of this one, these vanes f function as impeller vanes. turbochargers, likewise due to their internal extensions, and that the special vanes or ribs which divide the internal circular space e into a series of channels. Diaphragms or partitions pp separate the different stages of the turbine from one another .
In the turbine sector, these diaphragms have a part p1 which is placed very close to the felt of the circular space e of each wheel, so as to close this inlet for the part of the wheel which is in the turbine sector. . In the compressor sector, on the other hand, this shutter part p1 is replaced by guide vanes q which bring the air or gases towards the inlet of the circular space e of each wheel. This air or these gases penetrate between the blades q cry coming from the chambers h1 h2 h3 h4 h5, which chambers surround the blades q and thus precede each wheel; if we consider the rosies in the direction of the progress of the gases which are compressed by them.
Each chamber h1 h2 ... h4 communicates with the outside by means of a tubing, and fig. 1 indicates three of these tubes in il 15, which correspond to the chambers h3 h4 h5.
In the compressor sector, the part of the vanes f which projects beyond the impeller is closely surrounded by the walls of the diaphragms p neighboring each impeller, respectively for the first impeller by the exterior wall p2 = of the turbine. So that those parts of the vanes f which protrude from the wheel continue to function as centrifugal turbocharger vanes up to their outer radial end. The part of the vanes f which lies between the main disc and the flange of each wheel, and the internal extension of these vanes, and the special vanes which divide a certain number of channels in the circular space e likewise function as Centrifugal turbo compressor blades, from the entrance of the circular space, cry in front of the exit of the blades q.
Finally, on the outside of each wheel and around the vanes f, a diffuser fitted with its vanes g is placed in the compressor sector. Each diffuser leads the air or the exhaust gases leaving each wheel in an external chamber l1 l2 l3i l4 l5 corresponding respectively to each wheel b1 b2 b3 b4 b5 Each chamber ll l2 ... l5 communicates with the outside at by means of a tubing y1 y2 ... y3.
These pipes only pass through the outer casing s or tarpaulin of the turbine, while the pipes i dthe chambers h must first pass through the chambers 1, then the casing (see fig. 1).
In the turbine sector, x is a fat tubing bringing the hot gases from the combustion chamber, the lion represented in fig. 1, with the guide vanes vas (him first stage of the turbine. The hot gases having passed through the guide vanes m1 cry relaxing and by transforming part of their pressure cry speed, pass through them;
tubes f of the first impeller, and enter the chamber let which brings them to the guide vanes ttt_ of the second stage of the turbine. and so on up to the outlet manifold .-- after the fifth wheel and the fifth free wheel 1,;,.
In fat <B> fi-. </B>? the same letters <B> represent- </B> mean the same parts of the turbine. In this thread ;. _, the turbine wheel (left part of the figure) is not shown cut off by the section plane A B of 11g.1, but seen from the right of fig. 1. So naked we can see in the left half of fig.2. the entrance to the inner circular space of the wheel, and that we see that this entrance is divided into a fairly large number of channels by special vanes.
In the right half of fig. 2, we see the guide vanes q which bring the air in front of the inlet el of the wheel, and we notice that these q vanes cease in front of the turbine sector, and are replaced by the shutter part p, diaphragm p. This shutter part pl closes the entrance to the inner circular space of the wheel, while the vanes f pass through the turbine sector.
It is also noted that these vanes are curved to the left, so as to direct the air in the direction necessary for its entry without impact between the ribs or vanes of the part e1 In fig. 3 we find at the upper part the same five-wheel turbine b1 b2 ... b5 fixed on the shaft a1, with the chambers k1 f 2 in the turbine sector. . . k3, receiving the hot gases leaving each wheel, the last chamber k5 terminating in the tubing and the pipe Z1.
it represents the comubustion chamber of the turbine, which receives the compressed air by the tubing and the pipe, and the crude oil by the pipe v3 The oil glows in the air and the hot gases of combustion are brought to the guide vanes mi, from the first stage of the turbine through the tube x. We see schematically represented the shutter parts p1 of the diaphragms separating the pressure stages from one another.
In the sector-compressor of the turbine, which occupies the lower part of the latter, we find schematically represented, the chambers h1 h2. . . h5 which receive from the auxiliary turbo-compressor, through the pipes i1 i2 ... i5 the air or the exhaust gases and lead them, through the guide vanes ql, to the inlet of the internal circular spaces (the each wheel b1 b2 ... b5.
There are also the external chambers Il -z <I> ... 1 ;, </I> which receives the air or the gases in addition coming out of the diffuser of each
EMI0004.0013
wheel, <SEP> and <SEP> the <SEP> lead <SEP> to the <SEP> turbocharger
<tb> auxiliary <SEP> by <SEP> the <SEP> pipes <SEP> yi <SEP> y = <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> @@ :.
<tb> below <SEP> of <SEP> the <SEP> turbine <SEP> e-, st <SEP> fi-tir <SEP> the
<tb> tui-b () - auxiliary <SEP> conipressor, <SEP> with <SEP> its <SEP> tree <SEP> (r_
<tb> on <SEP> which <SEP> are <SEP> fiées <SEP> twelve <SEP> wheels <SEP> <the <SEP> turbo compressor <SEP> ri <SEP> l-2 <SEP> r:
i <SEP> <B> ... </B> <SEP> r-1_. <SEP> Each <SEP> wheel <SEP> is
<tb> constructed <SEP> as <SEP> using <SEP> wheel <SEP> of <SEP> turbochargers <SEP> centrifugal <SEP> ordinary. <SEP> Around <SEP> of <SEP> each
<tb> wheel. <SEP> titi <SEP> diffuser <SEP> <I> gi <SEP> g_ <SEP> <B> y </B> # <SEP>. <SEP>. <SEP> <B>.</B></I> <B> <SEP> q-, 2 </B> <SEP> receives <SEP> air
<tb> or <SEP> the <SEP> gases <SEP> leaving <SEP> from the <SEP> vanes <SEP> of <SEP> the <SEP> impeller. <SEP> and
<tb> the <SEP> leads <SEP> to <SEP> a <SEP> chamber <SEP> of <SEP> return <SEP> fi <SEP> fa <SEP> ... <SEP> t "
<tb> which <SEP> brings back <SEP> the air <SEP> or <SEP> the <SEP> gases <SEP> of <SEP> above <SEP> of the
<tb> compressor <SEP> to <SEP> the <SEP> center. <SEP> and <SEP> the <SEP> leads
<tb> to <SEP> the <SEP> entry of <SEP> the next <SEP> wheel <SEP>.
<SEP> -But <SEP> all <SEP>
<tb> diffusers <SEP> do not <SEP> not <SEP> to <SEP> bare <SEP> chamber <SEP> of
<tb> back. <SEP> The <SEP> diffuser <SEP> g2 <SEP> (the <SEP> I: i <SEP> wheel <SEP> 1-2 <SEP> is successful
<tb> to <SEP> a <SEP> chamber <SEP> circular <SEP> <I> i, _. </I> <SEP> (him <SEP> communicates
<tb> with <SEP> the atomosphere <SEP> by <SEP> the <SEP> ttivali <SEP> ._l. <SEP> The <SEP> dif fusor <SEP> rg,) <SEP> of <SEP> the <SEP> wheel <SEP> r-;
, <SEP> results in <SEP> at <SEP> a <SEP> room
<tb> circular <SEP> ttq, <SEP> (him <SEP> communicates <SEP> with <SEP> the <SEP> turbine
<tb> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> it. <SEP> Elifin <SEP> the <SEP> broadcaster <SEP> v, _ <SEP> of <SEP> the
<tb> last <SEP> wheel <SEP> ï'1 = <SEP> leads <SEP> to <SEP> ttue <SEP> chamber <SEP> circular <SEP> <I> tti_ </I> <SEP> which <SEP> communicates <SEP> with <SEP> a <SEP> re _- @ born ratelll '<SEP> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> (r <SEP> ... <SEP> The < SEP> i'Uti._ <SEP> i'1 <SEP> receives
<tb> the <SEP> gases <SEP> of ('cbappenient <SEP> vunant <SEP> of uiie <SEP> chamber
<tb> circular <SEP> o, <SEP> (him <SEP> communicates <SEP> with <SEP> a <SEP> refri manager <SEP> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> ...;
<SEP> and <SEP> with <SEP> the <SEP> titi-bine
<tb> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> <I> fia. </I> <SEP> The <SEP> wheel <SEP> r3 <SEP> receives <SEP> Fault.
<tb> coming <SEP> from <SEP> the <SEP> chamber <SEP> circular <SEP> (% a <SEP> which <SEP> communicates <SEP> with <SEP> outside <SEP> by < SEP> the <SEP> tu @ -aii <SEP> in <SEP> and
<tb> with <SEP> the <SEP> turbine <SEP> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> made. <SEP> The <SEP> wheel <SEP> / *, (,
<tb> receives <SEP> air <SEP> coming <SEP> from <SEP> the <SEP> cll, tlilbre <SEP> cii-t: 3ileiire <SEP> oi ".
<tb> which <SEP> communicates <SEP> with <SEP> the <SEP> tile, ine <SEP> by <SEP> the
<tb> pipe <SEP> y ,. <SEP> In <SEP> in addition, <SEP> the <SEP> rooms <SEP> of <SEP> return
<tb> <I> Ii <SEP> t :, <SEP> fi <SEP> f5 <SEP> ta </I> <SEP> and <SEP> <I> t;
</I> <SEP> communicate <SEP> with <SEP> the <SEP> tur bine <SEP> at the <SEP> mean <SEP> of the respective <SEP> pipes <SEP>, <SEP> <I> i = </I>
<tb> and
<tb> In <SEP> the <SEP> bottom <SEP> of <SEP> the proud <SEP>. <SEP> 3. <SEP> -il <SEP> ust <SEP> (111 <SEP> ré ge11é1'atelll ', <SEP> (read <SEP> Sees <SEP> small <SEP> to represent <SEP> < SEP> illaticilient sclié <SEP> constructed <SEP> coillnie <SEP> titi <SEP> (* .illdetisetir
<tb> ci) <SEP> surface <SEP> to <SEP> against the current. <SEP> The hot <SEP> gases <SEP> from pcinent <SEP> <SEP> are entering <SEP> <B> in </B> <SEP> this <SEP> appliance
<tb> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> = I <SEP> to <SEP> right. <SEP> and <SEP> in <SEP> s @@ rtent <SEP> re chill <SEP> to <SEP> ;;
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<tb> cold, <SEP> by <SEP> the <SEP> pipe <SEP> r!: z. <SEP> and <SEP> it <SEP> in <SEP> outputs <SEP> to <SEP> right.
<tb> l '(@ lI1tL (lll (', <SEP> pal '<SEP> the <SEP> pipe <SEP> i (' ::
. <SEP> COIllIlle <SEP> lease '<SEP> award-winning corner <SEP> which <SEP> arrives <SEP> by <SEP> on <SEP> tu1-au <SEP> il * -, <SEP> has <SEP > however been brought by the, or the last wheels of the turbocharger to a temperature of 50 to 80 centigrade, for example, the exhaust gases leaving the regenerator through pipe z2a will have a temperature higher than these figures, so that 'they must still pass through an R2 refrigerant, before sending them to the turbocharger through pipe z3. The cooling water enters this refrigerant through pipe v1 and leaves it through pipe v2.
The operation of the assembly of the turbine and its auxiliary devices is as follows: Atmospheric air is taken from the atmosphere through pipe w1, which leads it to the circular chamber bone of the turbocharger. From this chamber, most of the air enters the impeller v3 of the turbo-compressor, passes through the diffuser g3 and the return chamber l3, then enters the impeller r4 and so on, increasing the pressure. at each wheel and at each diffuser, as in an ordinary turbo-compressor. But part of the air at atmospheric pressure is diverted from the chamber o3 by the pipe i4, which leads it to the chamber ha of the sector-compressor of the turbine, must the air enter through the vanes cl in the impeller b4 (the turbine, and from there, through the diffuser of this impeller, into chamber l4.
The air; passing through the turbine wheel, cools this wheel and especially its blades, at the same time as it compresses in the wheel and in its diffuser. If everything is well calculated and dimensioned for this purpose, the air thus derived from the chamber o3 will arrive in the chamber l4 at substantially the same pressure as the rest of the air, which will have passed from o3 through the wheel rn of the turbo-compressor and its diffuser, and will arrive from its side to the bed return chamber t3 So that the air coming from the chamber l4 will return to, t3 through the pipe y4 and that the total quantity of air will therefore pass through the r4 wheel of the turbo compressor. All the combustion air will thus arrive, on leaving the diffuser g4 of the impeller r4, in the return chamber bed t4.
From there, part of the air will be led to the next wheel r5 of the turbocharger, and part will be diverted into the portion of the wheel b3 of the turbine corresponding to the sector-compressor, through the pipe i3 and the room h3. This air cools the impeller b3 and its vanes, and compresses in this impeller and its diffuser, so that on leaving the diffseur of the impeller b3 the air enters the chamber la with substantially the same pressure as the rest of the air. the air arriving in chamber f3, after having passed through the wheel r3, from the turbocharger and its diffuser g5. So that the quantity of air which will have been diverted in the wheel b3 of the turbine will be carried from la to t5 by the pipe y3.
Then the total quantity of air will pass through the wheel r6 of the turbo-compressor, and through its diffuser g6. From the return chamber le, after this diffuser, part of the air is diverted from the impeller b2 of the turbine via the pipe i2 and the chamber h2. As for the previous impellers, the air passes into the sector-compressor through the impeller b2 and its vanes, cools them, compresses there, and arrives in the chamber l2, and from there through the pipe y2 = in the return chamber t7 of the turbo-compressor where there is substantially the same pressure due to the chamber l2 'the air then passes through the wheel r8 of the turbo-compressor, its diffuser g8, the return chamber t8 and from there through the wheel r9 and its diffuser g9 and thus arrives at the circular chamber n9 of this chamber.
all the quantity of air is taken into the chamber h1 of the turbine through the pipe 11. crosses in the sector-compressor the wheel b1 and its diffuser. and arrives in the chamber 11 at a pressure greater than that prevailing in h1, all e n having cooled the impeller 11 and its vanes in passing. From chamber II, all the air is returned to circular chamber 010 of the turbo-compressor through pipe y1.
From the o1o chamber to the chamber (the u12 outlet, the air will still pass through the last three wheels of the turbo-compressor - r10 r10 and rl2, their diffusers yio r / ll ct Yi_ ct the return chambers 1.i "1ct there ,. 1) th bed room 11i =;
the compressed air it reads the pressure required for the corner- bustion bed e-it led by 1o pipe rr = to the regenerator, where it heats up to a temperature close to that of the exhaust gases arriving at this device. The hot compressed air leaving the regenerator is then led through pipe w3 to the combustion chamber n, where this compressed air enters will keep the combustion under constant pressure of the crude oil arriving in this chamber through the va pipe, combustion shown schematically on the figure.
The combustion gases thus formed enter through the pipe x into the first guide vanes m1 of the turbine sector of the turbine, and respectively pass through the five guide vane sectors, the vanes f of the five drive wheels, and the five chambers k1 k2 ... k5, by expanding and cooling as it goes, and by transmitting their energy to said driving wheels of the turbine. At the penultimate wheel S, the gases have reached approximately atmospheric pressure. and it is he this approximate pressure that they cross feels the chamber k4.
In the last guide vane sector m5 of the turbine sector, the gases expand below atmospheric pressure, pass through the vanes of impeller l5 and arrive in the last chamber k5, at this pressure below atmospheric pressure. The exhaust gases are still at a sufficient temperature at this time. high, for example at 500 centigrade. They are then led through pipe z1 to the regenerator il, where they release their heat to compressed air. But they are cooled in this device only up to, for example, 100 to 130 centigrade. so that the pipe z2 brings them to the refrigerant R2, in which a circulation of cooling water cools them up to around, for example, 30 to 40 centigrade.
At this temperature, the gases are then conducted through pipe z3 to the first chamber o1 of the turbo-compressor. Most of the gas passes from this chamber to the first wheel r2 of the turbo compressor, then in its diffuser g1 and arrives in the return chamber t1 to read the pressure greater than that prevailing in ni, but which is not yet equal at atmospheric pressure. The rest of the gas is diverted from 01 by the pipe i5, in the chamber h5, of the turbine, passes from there into the sector-compressor. by the wheel b5 and its diffuser. cil cooling this wheel and its vanes and compressing itself and arrives in the chamber l5 substantially at the same pressure which prevails in t1 so that these gases carefully reduced from l5 to t1 by the pipe y5.
All the quantity of exhaust gas then passes through the wheel r2 and its diffuser go and arrives at atmospheric pressure in the chamber u2. From this room. a pipe 24 discharges these exhaust gases into the atmosphere, via any chimney, which is shown in the figure.
The devices for cooling the air and possibly the exhaust gases during their compression are not shown either: in fig. 3. but we know that to obtain a satisfactory performance from a compressor, the gases must be cooled during their compression, which is achieved either by circulating water in the double walls of the turbo-compressor, one in coils housed in the turbo-compressor, or by circulating the gases between two stages of the turbo-compressor in special refrigerants with water circulation. One interposes these special refrigerants either between each stage or wheel of the turbo-compressor, or between groups of two or three stages or wheels.
Here, the gases will have to be cooled even more energetically than in an ordinary turbo-compressor. since it is necessary to remove from them only their own heat key compression, would still go the heat which the gases passing by the turbine have taken to the blades of the wheels of the turbine by cooling them. None of these key gas cooling means have been indicated in FIG. 3 so as not to unnecessarily complicate this figure, since these cooling systems are already well concluded in practice.
Won sees that in the example represented by figs. 1. 2 and 3, the first wheel links the itii'bine. <B> 1.1. </B> e-t. -, read point <B> de </B> from the eye-: ation (the cooling air. interposed "in series" between the two wheels ro and r1o of the turbocharger. While the four The following impellers b2 b3 b4 L5 of the turbine are arranged "in parallel" with the four impellers r7 r5 r3 r1 of the turbochargers respectively.
For this arrangement "in parallel" to be possible and to be compatible with good efficiency, the compression of the gases obtained by a wheel b2 of the turbine and its diffuser must be approximately the same as the compression obtained by the wheel r7 of the turbine. turbocharger and by sort dif fusor g <B> 7 </B>, which work in parallel with the wheel b2 and its diffuser. As the pressure yields of these wheels b2 and r7 are not the same, these two wheels must be sized accordingly. It is the same for all the wheels of the compressor which work in parallel with those of the turbine.
It will therefore be necessary to specially size the turbocharger wheels, not only so that some of these wheels (rs r4 r6 r8 r1o r11 r12) admit the total quantity of air or exhaust gas that must be compressed, while the other wheels (r1 rs r5 r7) only admit a part of this quantity, but also so that these r1 rs r5 r7 wheels, which only compress a part of the air or exhaust gases, give this air or these exhaust gases has approximately the same pressure increase as the turbine wheels which work in parallel (h2 b3 W b5), and which compress the rest of the air or exhaust gases.
The circular space e could also be divided into a series of channels inclined backwards with respect to the spokes of the wheel.
It is obvious that the auxiliary turbocharger can be controlled directly or indirectly by the turbine, and that it can in particular, in the first case, be coupled at the end of the shaft with the turbine.
It is understood that this is only by way of example that the turbine chosen to be described here comprises five pressure stages, the fifth of which operates below atmospheric pressure. The turbine could just as easily have fewer pressure stages, as it could have more. At least one of these pressure stages could be provided with at least two speed stages, instead of all the pressure stages being provided with only one speed stage, as in Figs. 1 to 3. The number of pressure stages operating below atmospheric pressure could be greater than one. The turbine could also have no pressure stage operating below atmospheric pressure.
In the latter case, the wheels r1 and r2 of the auxiliary turbocharger of FIG. 3 would be deleted. The still hot exhaust gases leaving the chamber k4 of the turbine would be conducted to the regenerator R1, and on leaving the regenerator through the pipe z2 these gases would be discharged directly into the atmosphere, so that the refrigerant lis would also be removed.
The turbine could instead have all of its stages operating below atmospheric pressure. In this case, the combustion air taken from the atmosphere would be compressed only to a low pressure above the atmospheric pressure by the last wheels of the turbo-compressor, for example by the heavens or three last wheels, while all the other wheels of the turbocharger and those of the turbine would be used to recompress the cooled exhaust gases to atmospheric pressure.
We could even, ultimately, burn the fuel in air taken directly from the atmosphere, after having passed this air through the regenerator to heat it, but without passing it through any compressor.
The pressure in the combustion chamber would then be slightly lower than atmospheric pressure, because of pressure drops, friction, etc., in the regenerator.
All the wheels of the auxiliary turbo-compressor, as well as those of the turbine, would be used to recomprinier the cooled exhaust gases, so as to bring them back to the atmospheric pressure at which they must be evacuated.
On the other hand, the turbine has a link that operates "in series" with the wheels of the turbo-compressor, and four wheels operating "in parallel" with the corresponding wheels of the presser turbo-wedge, as in the example. in fig.3 it could have two or more wheels operating in series, with the turbo-compressor routes, that is to say receiving all the air or all the cooled exhaust gases. Or, on the contrary, the turbine could not have reached its rosies operating in series with the wheels of the turbocharger, that is to say no wheel receiving all the air or even the exhaust gases.
The turbine then attracts all its rosies running in parallel with some of the rosies of the turbo-compressor, and each run of the turbine would receive only part of the air and the exhaust gases. Finally, the auxiliary turbo-compressor could have, all less in one of its parts, only rosies operating in parallel with those of the turbine, the increase in pressure at each wheel or stage of the turbo compressor then being equal. to the pressure drop in the corresponding stage of the turbine.
Of course, takes place to have all the wheels of the auxiliary tubo-compressor on a single shaft and in a single casing oul tarpaulin, as indicated by the fia. 3, we could just as easily group these wheels, and then have two auxiliary turbo-compressors, or more.
All these various combinations come within the claimed invention, and it is only by way of example that FIG. 3 indicates in detail one of the possible combinations.