CH274969A - Turbo-générateur à vapeur de mercure. - Google Patents

Description

  Turbo-générateur à vapeur de mercure.    La présente invention est relative à un  turbo-générateur à vapeur de mercure.  



  La combinaison d'une dynamo et d'une  turbine dans une seule enveloppe étanche per  met de réaliser     différents    avantages     impor-          tants    parmi     lesquels        l'accroissement    du ren  dement, la réduction du volume des     éléments     combinés et l'élimination des scellements her  métiques à la vapeur entre la dynamo et la  turbine. Dans les petites     turbines    à faible  puissance, une considération importante est  l'influence de la vapeur ambiante sur les per  tes par friction de la roue de la turbine; lors  que le rotor d'une dynamo est également en  présence d'une telle vapeur, lesdites pertes  sont encore plus importantes.

   Toutefois, lors  qu'on peut utiliser des pressions réduites tout  en maintenant une grande     vitesse    d'expansion  de la vapeur en même temps qu'un rendement  thermodynamique élevé, la réalisation méca  nique d'un turbo-générateur devient possible.  Si l'on utilise le mercure comme fluide dont  la vapeur fait fonctionner la turbine, il est  possible de remplir toutes ces conditions si  multanément.  



  Une     combinaison    de générateur et de tur  bine à vapeur de mercure     absolument    étan  che permet au mercure et à sa vapeur de par  courir un cycle fermé à partir d'un élément  de vaporisation ou bouilleur jusqu'à la tur  bine et, au-delà des ailettes, vers un dispositif  de condensation, pour revenir ensuite au  bouilleur. Les     systèmes    de ce type sont très    stables et d'un fonctionnement efficace et  n'exigent qu'un     minimum    d'entretien.

   Le sys  tème électrique peut     consister    en un alterna  teur avec un rotor     constitué    par un aimant  permanent et un enroulement de stator ren  fermé     dans    un     compartiment        distinct    inté  rieur au boîtier de la turbine, mais non her  métique à la pénétration des vapeurs de mer  cure. Des connexions électriques entre les en  roulements du stator et les     circuits    extérieurs  peuvent être effectuées à travers des scelle  ments de verre étanches aux vapeurs dans le  boîtier de la turbine.

   Des problèmes secon  daires que l'invention résout à l'aide de     dis-          ,fositifs    perfectionnés sont soulevés par la  friction relativement élevée des portages et  par le retour sous     pression    du mercure con  densé de la turbine au bouilleur.  



  Le turbo-générateur à vapeur de mercure  d'après l'invention comprend une pompe pour  amener le mercure au bouilleur, et est carac  térisé en ce qu'il comprend une enveloppe  étanche aux vapeurs, une turbine à vapeur  de mercure enfermée avec son arbre dans la  dite enveloppe, l'arbre étant :

  destiné à tour  ner -sur un .axe sensiblement vertical, un géné  rateur     électrique    enfermé     dans    ladite enve  loppe et actionné par ledit arbre, des     moyens     de     conduction        couplant    électriquement ledit  générateur à travers ladite enveloppe à des  circuits extérieurs, un réservoir à l'intérieur  de ladite enveloppe pour y recueillir le mer  cure condensé, un logement-support inférieur,      et en ce que la pompe à mercure est logée à  l'intérieur de ladite enveloppe et en ce qu'il  comprend au moins un palier de sécurité pour       l'extrémité    supérieure dudit arbre.  



  Le     dessin    joint représente, à     titred'exem-          ple,    une forme d'exécution de l'objet de l'in  vention.  



  La figure unique représente en partie en  coupe et en partie symboliquement sous forme  de rectangles une     vue,du    système complet.  



  Le fonctionnement du     turbo-générateur    re  présenté est le suivant: Le mercure liquide  contenu dans un bouilleur est chauffé et  transformé en vapeur; la vapeur est intro  duite dans la tuyère d'une turbine à vapeur  de mercure et amenée à traverser les     aubes     du rotor de la     turbine,    ce qui entraîne la rota  tion dudit rotor et d'un rotor d'alternateur  qui lui est accouplé;

   la vapeur de mercure est  ensuite condensée par suite de l'effet d'un  fluide -de refroidissement qui circule autour  d'un dispositif de condensation du boîtier de  la turbine et le mercure liquéfié est pompé en       retour    vers .le     bouilleur.    La figure repré  sente un élément de chauffage et de vapori  sation 1 alimenté en mercure liquide par l'in  termédiaire d'une conduite 2 et envoyant de  la vapeur -de mercure par l'intermédiaire  d'une seconde conduite 3 et d'un étranglement  4 à la tuyère 5 d e l'ensemble turbo-générateur  désigné par la référence générale 6.

   La section  de la     tuyère    vapeur augmentant, un ensemble  <B>'de</B> déflecteurs 7 est     disposé    à l'intérieur de la  section adjacente à l'ouverture de la tuyère 8.  Un second ensemble de déflecteurs 9 est éga  lement utilisé pour .diriger la vapeur de mer  cure jusqu'aux ailettes tournantes 11 de la  turbine fixées au rotor 12 de ladite turbine.  Après application de la vapeur aux ailettes  de la turbine, la vapeur de mercure pénètre  dans la chambre de     condensation    13 où elle       edt    refroidie     suffisamment    pour revenir à  l'état liquide.

   Ensuite, le liquide est recueilli  au fond de la chambre 14 et est pompé en re  tour vers le bouilleur à travers la conduite 2  par le dispositif de pompage 15. Une autre  chambre 16 entoure le boîtier à proximité de  la chambre de condensation 13. Un fluide de    refroidissement circule à travers la chambre  16, grâce à l'action d'un dispositif circulatoire  coopérant avec une source de fluide de refroi  dissement, la .combinaison de ces organes étant  indiquée par la référence générale 17.  



  Une     chemise    18 est disposée à l'intérieur  du boîtier du     turbo-générateur    19 et entoure  un enroulement de stator d'alternateur 20 et  un rotor 21 constitué par un aimant     pernia-          nent    monté sur un arbre vertical 22 qui sup  porte également le rotor 12 .de la turbine. Les  connexions électriques telles que 23 peuvent  être sorties à travers le boîtier 19 et peuvent.  être rendues étanches aux vapeurs au moyen  de scellements de verre 24. D'une manière  analogue, les     sections    du boîtier, les conduites  et la chambre -de refroidissement peuvent être       scellées        ensemble    .par des soudures 25.

   L'ar  bre 22, qui porte à la fois le rotor 12 de la  turbine et le rotor 21 de l'alternateur, est dis  posé verticalement et maintenu le long d'un  axe de rotation par deux paliers. L'extrémité  inférieure dudit arbre est en forme de tronc  de cône et est logée dans une partie .de forme  analogue 26 du boîtier 19. En plus du rôle  de support pour l'arbre, le logement en tronc  de cône coopère avec ledit arbre pour pomper  le mercure recueilli en 14. Ce pompage est  rendu possible par une rainure en spirale     \?7     ménagée dans la surface en tronc de cône de  l'arbre. La rotation de l'arbre de rotor pro  voque la pénétration     @du    mercure dans la rai  nure et le mercure     est    forcé dans la conduite  2.

   A condition que l'effet de pompage soit  suffisamment puissant, il y a une réaction du  mercure sur la surface en tronc de cône de  l'arbre qui tend à compenser la pression de  l'arbre contre la surface de portage. Ce sys  tème, non seulement réduit la pesée sur le  palier de l'arbre en rotation, mais encore per  met au mercure     d'agir    comme lubrifiant entre  l'arbre et les surfaces .de     portage.     



  A l'extrémité supérieure de l'arbre, si l'on  désire obtenir une surface de contact plus ré  duite, le diamètre .de     L'arbre    peut être réduit  pour former une broche 28. Un coussinet 29,  dont- une faible surface     est    en contact avec  ladite     broche,    est disposé dans une monture      élastique 30 qui permet un certain mouve  ment du coussinet et par effet d'élasticité  tend à amener le coussinet et la broche jus  qu'à une position où l'arbre est convenable  ment centré. La pression superficielle du por  tage est ainsi réduite et la zone de contact  entre la broche et la     surface    de portage égale  ment. Les effets de friction sur le palier su  périeur sont ainsi     considérablement    réduits.

         Etant    donné que la broche est susceptible  d'être facilement endommagée, un palier de  sécurité 31 est prévu en face d'une partie de l'ar  bre de diamètre normal. L'arbre ne peut se dé  placer que d'une petite distance avant d'entrer  en contact avec le palier de sécurité 31 et, de  cette manière, des déplacements accidentels  dus à     des    chocs ne provoquent pas     la,détério-          ration    de la broche. Pour plus de précautions,  le rotor 12 de la turbine est     disposé    :de ma  nière à entrer en contact avec la surface inté  rieure 32, avant que la broche puisse être en  dommagée par contact avec la partie 33 lors  que des déplacements longitudinaux de l'ar  bre se produisent.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Turbo-générateur à vapeur de mercure, comprenant une pompe pour amener le mer cure au bouilleur, caractérisé en ce qu'il com prend une enveloppe étanche aux vapeurs, une turbine à vapeur de mercure enfermée avec son arbre dans ladite enveloppe, l'arbre étant destiné à tourner sur un axe sensible ment vertical, un générateur électrique en- fermé dans ladite enveloppe et actionné par ledit arbre, des moyens de conduction cou plant électriquement ledit générateur à, tra vers ladite enveloppe à des circuits extérieurs, un réservoir à l'intérieur de ladite enveloppe pour y recueillir le mercure condensé, un lo- gement-support inférieur,

   et en ce que la pompe à mercure est logée à l'intérieur de ladite enveloppe et en ce qu'il comprend au moins un palier élastique et au moins un pa lier de sécurité pour l'extrémité supérieure dudit arbre. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Turbo-générateur à vapeur de mercure selon la revendication, caractérisé en ce que ledit logement-support inférieur de la pompe à mercure est constitué par une extrémité du- dit arbre pourvue d'une rainure hélicoïdale coopérant avec un palier ajusté pour ladite extrémité de l'arbre, par quoi le mercure ren fermé dans ledit réservoir est forcé à travers ladite rainure lorsque l'arbre tourne. 2.

   Turbo-générateur à vapeur de mercure selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le palier élastique est constitué par un coussinet disposé autour d'une partie réduite dudit arbre et porté par une monture élas- i tique supportée par ladite enveloppe et le pa lier de sécurité formé par une partie perforée dont la surface est normalement séparée dudit arbre et disposée en face .d'une partie dudit arbre qui n'est pas réduite en diamètre. f