Installation comportant au moins un auto-générateur de gaz sous pression à au moins un piston libre et au moins une machine réceptrice alimentée par ces gaz. L'invention est relative à une installation comportant au moins un auto-générateur de gaz sous pression à au moins un piston libre et au moins une machine réceptrice, par exemple une turbine, alimentée par ces gaz, le cylindre compresseur de l'auto-générateur étant alimenté pour certains régimes au moins de l'installation en air sous pression au moyen d'une soufflante.
On sait que dans les installations de ce genre, la température du gaz débité par l'auto-générateur augmente avec la pression de ce gaz.
Dans ces installations, on ne peut donc pas dépasser une certaine pression maximum, si l'on ne veut pas dépasser une température limite permettant encore un fonctionnement convenable de la machine réceptrice. Dans le cas d'une turbine, par exemple, cette tempé rature limite est généralement comprise entre 600 et 700 C, les matières utilisées cou- ramment pour les aubes de turbines à gaz résistant encore fort bien à ces températures.
La courbe a du diagramme de la fig. 4 montre, par exemple, comment, dans une telle installation, la température du gaz débité par l'auto-générateur peut varier en fonction de la pression de ce gaz. On voit que l'on ne peut pas dépasser une pression p,, sans que la température dépasse une valeur limite t1. En. soumettant l'air, avant son entrée dans le cylindre moteur de l'auto-générateur, notam ment en amont du cylindre compresseur, à un refroidissement constant, on pourrait abaisser la température de débit, par exemple, de façon telle qu'elle varie en fonction de la pression de débit selon la courbe b.
On voit que, dans ce cas, la température t n'atteint la température limite t1 que pour une pres sion de débit égale à<B>Pb</B> supérieure à<B>p.,.</B> Par ledit refroidissement constant, on aurait donc élargi essentiellement le champ d'application de l'alimentation sous pression de l'auto- générateur, mais on obtiendrait un rendement peu satisfaisant. En effet, pour obtenir un rendement maximum, il convient de se rap procher autant que possible de la température limite t1, sans la dépasser, pour une gamme de pressions de débit aussi étendue que possible.
A cet effet, l'installation selon l'inven tion comporte un dispositif réfrigérant dont l'action est réglée en fonction d'un facteur de fonctionnement de l'installation,
de façon telle qu'il reste hors service aussi longtemps que la température du gaz débité par l'auto- générateur reste au-dessous d'une tempéra ture prédéterminée correspondant à la tempé rature maximum admissible pour la machine réceptrice et qu'il soit mis en service au mo ment où ladite température prédéterminée est atteinte et cela de façon qu'il abaisse la tem pérature de l'air d'alimentation du cylindre moteur de l'auto-générateur avant son entrée dans ce cylindre,
de manière à maintenir la température du gaz débité par cet auto-géné- rateur au voisinage de ladite température prédéterminée, sans dépasser la température maximum mentionnée.
En agençant convenablement le réglage de l'action du dispositif réfrigérant, on pour rait, par exemple, faire varier dans l'instal lation selon l'invention, la température du gaz en fonction de la pression de débit, de façon que cette variation soit représentée par la courbe c du diagramme de la fig. 4.
On voit donc que, grâce à l'invention, il est possible d'augmenter sensiblement les pressions de marche de l'installation sans dé passer la limite de température admissible et en conservant un bon rendement pour une gamme étendue de pressions de marche.
Le dessin représente, à titre d'exemples, trois formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 montre, de façon schématique, une installation établie conformément à la première forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 représentent, également de façon schématique, les deux autres formes d'exécution.
La fig. 4, enfin, est un diagramme ser vant à illustrer le principe de l'invention. L'auto-générateur de l'installation repré sentée à la fig. 1 comporte un cylindre moteur 1 et un cylindre compresseur 2, et dans ces deux cylindres travaille un piston libre com portant un élément moteur 3 et un élément compresseur 4, ce dernier élément divisant le cylindre compresseur en deux comparti ments 21 et 22, dont celui situé du côté inté rieur du piston 4 est muni de soupapes d'ad mission 5 et de refoulement 6, tandis que le compartiment extérieur 2 forme un matelas pneumatique qui assure le retour, vers son point mort intérieur, du piston 3-4.
La partie du cylindre moteur 1, dans la quelle sont situées les ouvertures d'admission 7, est entourée par un carter 8 alimenté par l'air sous pression comprimé dans le compar timent 21 du cylindre compresseur et re foulé à travers les soupapes 6; le mélange sous pression de l'air de balayage et des gaz de combustion s'échappe par les ouvertures 9.
Le cylindre moteur 1 est muni d'un injec teur 10 alimenté par une pompe d'injection 11 qui est réglable de façon connue par une tige de réglage 12. On déplace cette tige à l'aide d'un levier à main 13. La pompe 11 est entraînée par un poussoir 15 solidaire du piston libre 3-4.
L'air se trouvant dans le carter 8 entre dans le cylindre moteur 1, lorsque le piston libre 3-4 se trouve au voisinage de son point mort extérieur, pour balayer ainsi les gaz de combustion dudit cylindre et l'alimen ter en air frais. Le mélange desdits gaz de combustion et de l'air de balayage ayant en core une forte pression est introduit, par le conduit 16, dans la turbine à gaz 17 où ledit mélange se détend, tandis que la turbine, ainsi mise en rotation, entraîne une dy namo 18.
Un dispositif réfrigérant est intercalé entre une soufflante d'alimentation 21 et les soupapes d'admission 5 du cylindre com presseur. Ce dispositif comprend un réfrigérant 20 et une conduite de by-pass 22, dans laquelle est disposé un clapet d'étranglement 23 et montée parallèlement au réfrigérant 20 entre l'entrée et la sortie de celui-ci. Le clapet 23 est commandé en fonction de la température régnant dans le conduit d'alimentation 16 de la turbine 17 à l'aide d'un thermostat 231. Dans une variante de cette installation, ce clapet pourrait aussi être commandé en fonc tion de la pression régnant dans le conduit 16.
Dans une autre variante, le clapet 23 pourrait aussi être commandé en fonction de la température et de la pression de gaz sous pression débité par l'auto-générateur.
Dans le cas de l'installation selon la fig. 1 ainsi que dans les cas des deux variantes in diquées, la soufflante 21 pourrait comporter plusieurs étages, et au moins une partie du dispositif réfrigérant pourrait être disposée entre deux de ces étages.
La soufflante 21 est entraînée par une turbine à. gaz 24 qui est alimentée parallèle ment à la turbine 17 en gaz sous pression provenant de l'auto-générateur.
Sur le conduit amenant le gaz sous pres sion à la turbine 24 est monté un organe@de réglage (non représenté dans la fig. 1) per mettant de faire échapper du gaz dans l'at mosphère afin de régler la puissance du groupe turbosoufflante 21-24.
Cette installation fonctionne de la façon suivante: Le clapet 23 est commandé par le tli,er- mostat 231 en fonction de la température du gaz débité par l'auto-générateur, de manière telle qu'il soit complètement ouvert, tant que la température du gaz débité est inférieure à une température prédéterminée, légèrement inférieure à la température maximum ad missible pour les turbines 17 et 24.
Dès que ladite température prédéterminée est atteinte, le clapet 23 se ferme progressi vement pour obliger une partie de plus en plus importante de l'air refoulé par la souf flante 21 à passer par le réfrigérant 20, et cela de telle façon qu'après avoir atteint ladite valeur prédéterminée, la température du gaz sous pression dans le conduit 16 reste au voisinage de cette valeur en augmentant légè rement lorsque la pression de débit augmente mais sans jamais dépasser la. valeur maximum admissible.
Lorsque le clapet 23 est commandé en fonction de la pression régnant dans le con duit 16, ce clapet reste complètement ouvert tant que cette pression est inférieure à celle correspondant à la température maximum encore compatible avec le bon fonctionnement des turbines 17 et 24. Dès que cette pression est atteinte, ce clapet se ferme progressive ment de façon que la température du gaz sous pression dans le conduit 16 reste au voisinage de cette température maximum sans jamais la dépasser.
Dans le cas de la deuxième variante, le fonctionnement serait analogue à celui de la première.
Au lieu de munir le dispositif réfrigérant d'un by-pass pourvu d'un clapet d'étrangle ment pour régler l'action de ce dispositif, il pourrait, dans certains cas, être avantageux d'utiliser d'autres moyens; on pourrait no tamment faire agir en fonction de la tempé rature ou en fonction de la pression du gaz sous pression un organe de réglage agissant directement sur la quantité de l'eau ou de l'air servant comme fluide de refroidissement alimentant le réfrigérant 20.
En ce qui concerne la température qu'on utilise comme facteur de réglage de l'action du dispositif réfrigérant, on peut, dans cer tains cas, se servir, au lieu de la température du courant gazeux se trouvant en amont de la turbine 17, de la température des gaz d'échappement de ladite turbine ou d'une autre température variant en même temps que la température de débit de l'auto-généra- teur. De même, à la place de la. pression de débit, on peut se servir d'une autre pression variable en même temps que ladite pression pour régler l'action de refroidissement.
Dans l'installation selon la fig. 2, l'auto- générateur de gaz sous pression, ainsi que le dispositif réfrigérant de l'air d'alimenta tion dudit auto-générateur sont agencés et fonctionnent de la même façon que dans l'ins tallation selon la fig. 1. Le clapet 23 peut, notamment, être commandé par le dispositif 231 en fonction de la. pression du gaz débité par l'auto-générateur, le fonctionnement étant alors le même que celui décrit dans ce cas pour l'installation selon la fig. 1.
Cependant, la turbine auxiliaire 24, qui entraîne la souf flante 21 alimentant l'auto-compresseur en air comprimé, est disposée en série avec la turbine principale 17 entraînant l'hélice 19. Une telle disposition convient pour des instal lations terrestres et maritimes pour lesquel les, contrairement à ce qui se produit pour des installations se trouvant sur une aéro- dyne, la pression ambiante est essentielle ment constante.
On dimensionne les deux turbines 17 et 24 de telle façon que, même pour des grandes variations de la puissance de la turbine prin cipale 17, aucun réglage du groupe turbo- soufflante 21-24 n'est nécessaire, au moins pour les régimes normaux.
La turbine auxiliaire 24 est disposée en amont de la turbine principale 17; en outre, un by-pass 25 est monté parallèlement à la turbine auxiliaire 24 et est muni d'un registre 26 pourvu d'une ouverture 27.
Ce registre ferme le by-pass 25 pour les régimes normaux de l'installation, mais ouvre ledit by-pass pour les bas régimes, de sorte que, dans ce dernier cas, la plus grande partie, voire la totalité du gaz débité par l'auto-générateur, passe par ledit by-pass sur son chemin vers la turbine principale 17.
La commande du registre 26 est reliée à la tige de réglage 12 de la pompe d'injection 11, cette tige 12 réglant la quantité de com bustible injectée dans le cylindre 1 et ainsi la puissance de l'installation. Ainsi, en actionnant le levier 13, on déplace simulta nément la tige 12 et le registre 26.
De cette façon, on supprime, pour la marche à vide et pour des régimes à puis sance réduite, l'alimentation sous pression provoquée par le groupe turbosoufflante 21-24. Pour les régimes normaux, lorsque le by- pass 25 est fermé et lorsque l'alimentation a lieu à l'aide dudit groupe turbosoufflante, le réglage de la puissance de l'installation s'effectue uniquement par variation de la quantité de combustible refoulée par la pompe d'injection 11 et injectée dans le cylindre mo teur 1 à l'aide de l'injecteur 10.
On obtient ainsi, lorsque la pression des gaz moteurs débités par l'auto-générateur varie par suite d'une variation de la puis sance demandée à la turbine principale 17, une adaptation automatique de la pression de refoulement de la soufflante 21 entraînée par la turbine auxiliaire 24.
La disposition en série des deux turbines 17 et 24 a pour effet d'assurer à l'installa tion un rendement élevé qui s'explique du fait que la totalité des gaz débités par l'auto-générateur traverse chacune des deux turbines.
Dans l'installation selon la fig. 3, l'auto- générateur et le dispositif réfrigérant sont agencés et fonctionnent de la même façon que dans les installations selon les fig. 1 et 2. L'installation selon la fig. 3 se différencie de celle selon la fig. 2 notamment par le fait que la turbine auxiliaire 24, quoique disposée en série avec la turbine principale 17, est située en aval de celle-ci.
Sur le conduit 28, qui relie l'échappement de la turbine princi pale 17 à l'admission de la turbine auxiliaire 24, est monté un clapet 30 permettant de faire échapper du gaz sous pression à l'at mosphère par l'ajutage 29, afin d'obtenir la mise hors d'action du groupe turbosoufflante 21-24; la commande de ce clapet peut être reliée, d'une façon analogue à celle décrite pour l'installation représentée par la fig. 2, à la tige 12 qui règle la quantité du com bustible injectée dans le cylindre moteur de l'auto-générateur.
La tige 12 est commandée automatique ment au moyen d'un régulateur 14 qui est entraîné par la turbine principale 17.
Etant donné que, dans l'installation selon la fig. 3, la turbine auxiliaire 24 est montée également en série avec la turbine principale 17, 1e réglage de la puissance de l'installation selon cette dernière figure a lieu, pour les régimes normaux, uniquement par variation de la quantité de combustible injectée dans le cylindre moteur de l'auto- générateur, ainsi que cela a déjà été exposé au sujet de l'installation de la fig. 2.
Enfin, on peut compléter chacune des installations qui viennent d'être décrites par un dispositif permettant l'injection de com bustible additionnel dans le gaz sous pres sion débité par l'auto-générateur, dont le contenu en oxygène permet la combustion du combustible ainsi injecté.
Dans le cas des installations selon les fig. 2 et 3, on injectera ledit combustible additionnel de préférence à un endroit situé entre les deux turbines 17 et 24, de préfé rence à la sortie des gaz de la première tur- bine, notamment lorsque cette dernière est la turbine auxiliaire 24; on peut ainsi rétablir la température maximum qui a régné avant cette turbine.
L'injection du combustible dans le gaz sous pression aura lieu notamment pour la marche à surcharge ou lorsqu'on veut accé lérer la montée en pression de l'installation.