(Invention de Robert Pouit.) L'invention a pour objet une installation motrice, qui pourrait être, par exemple, l'ins tallation motrice d'un aérodyne.
L'installation selon l'invention est caracté risée par un moteur à combustion interne entraînant un compresseur, par une turbine à gaz entraînant un compresseur dynamique, par une chambre de combustion alimentant la turbine à gaz en gaz moteur, par des conduits reliant le refoulement du compresseur dyna mique, à l'admission du compresseur entraîné par le moteur et à l'admission de ce moteur, par un conduit reliant le refoulement du com presseur entraîné par le moteur à la chambre de combustion, par un dispositif pour injec ter du combustible dans cette chambre et par des conduits reliant les échappements du mo teur et de la turbine à au moins un dispositif d'utilisation des gaz d'échappement du moteur et de la turbine.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 montre, schématiquement, une première forme d'exécution.
Les fig. 2, 3 et 4 montrent un robinet fai sant partie de l'installation représentée par la fig. 1, dans trois positions de travail diffé rentes. La fig. 5 montre, également schématique ment et en coupe longitudinale, une deuxième forme d'exécution.
L'installation représentée aux fig. 1 à 4 comprend un moteur à combustion interne à pistons 1 entraînant un compresseur à pistons 2, et une turbine à gaz 3 entraînant un com presseur dynamique 4. La. turbine 3 est. ali mentée par des gaz moteurs fournis par de l'air débité par le compresseur 2 et dans lequel est. injectée et brûlée une certaine quantité de combustible, au moyen d'un injec teur 5 monté sur une chambre de combustion 6 qu'une conduite relie au refoulement du compresseur 2, tandis que le refoulement du compresseur dynamique 4 est relié par des conduites à l'admission du moteur 1 et à l'ad mission du compresseur 2.
Les échappements du moteur 1 et de la turbine 3 sont, reliés par des conduites à l'ad mission d'une deuxième turbine à gaz 7 en traînant une hélice 8. Les deux courants de gaz d'échappement se mélangent avant d'en trer dans la. turbine 7.
Un radiateur 9 est intercalé dans le con duit qui amène une partie de l'air comprimé par le compresseur 4 à l'admission du com presseur 2.
Dans l'installation de la fig. 1, on pourra avoir, au sol, une compression dans le coin- presseur 4 de 1 atmosphère absolue à 5 atmo sphères absolues, une compression dans le compresseur 2 de 5 atmosphères absolues à 20 atmosphères absolues, et un taux de dé tente dans la turbine 3 de 20 atmosphères absolues à 5 atmosphères absolues, en sorte que la pression d'alimentation de la turbine 7 soit égale à environ 5 atmosphères absolues. La quantité du combustible injecté dans la chambre de combustion 6 petut être détermi née de façon telle que la température, à l'en trée de la turbine 3, ne dépasse pas 800 .
Pour faciliter le démarrage de l'installa tion décrite ci-dessus, le conduit de refoule ment 39 du compresseur 4 est relié par une conduite de by-pass 40, directement à l'entrée de la chambre de combustion 6, cette conduite de by-pass court-circuitant ainsi le radiateur 9 et le compresseur 2.
A l'endroit d'embran chement de la conduite 40 est disposé un robi net à trois voies 41 pouvant prendre trois positions une première (voir fig. 2) dans laquelle ce robinet ferme la conduite 40 et permet le passage de l'air refoulé par le compresseur 4 vers le moteur 1 et le compresseur 2; une deuxième, représentée par la fig. 3, dans laquelle le robinet 41 fait communiquer l'intérieur du conduit de refoulement 39 avec la conduite de by-pass 40 et sépare le conduit 3 9 d'avec le moteur 1 et le compresseur 2, et une troisième enfin, représentée par la fig. 4, dans laquelle le robinet fait communi quer le conduit de refoulement 39 à la fois avec la conduite de by-pass 40, le moteur et le compresseur.
Dans le conduit d'échappement 42 de la turbine 3 est monté tun robinet 43 permettant de faire communiquer ce conduit d'échappe ment 42 avec l'atmosphère.
L'installation clé la fig. 1 présente un organe unique de commande du réglage du combustible. Cet organe est constitué par une tige 47 pouvant coulisser axialement sous l'im pulsion donnée, par exemple, par le surveil lant de l'installation ou par tun régulateur entraîné par la turbine 7. L'une des extré mités de la tige 47 est articulée à deux biel- lettes 48 et 49 dont les extrémités libres, por tant cles galets 50, 51, sont appuyées, sous la traction d'un ressort 52, contre les rampes 53, 54 d'une camne 55 normalement fixe.
En outre, en des points situés entre les extré mités des biellettes 48, 49 sont articulées d'au tres biellettes 56, 57 dont les extrémités libres sont articulées à des tiges clé réglage 58, 59 de deux pompes d'injection 60 et 61 dont l'une, entraînée à partir de la turbine 3 par l'intermédiaire d'un dispositif de démultipli cation 62, alimente l'injecteur 5 de la cham bre de combustion 6, tandis que l'autre pompe 61., qui est polycylindrique, alimente, par l'in termédiaire de plusieurs conduites 63, les di vers cylindres du moteur 1, cette dernière pompe étant. entraînée par ce dernier moteur.
En donnant aux rampes 53 et 54 de la came 55 des formes appropriées, on déplace, par un coulissement axial de l'organe de com mande 47, les tiges de réglage 58 et 59 de façon telle que, pour chaque position de la tige 47, les quantités de combustible débitées respectivement par les pompes 60 et 61 ont des rapports prédéterminés qui dépendent de la forme des rampes de la came 55.
Si on veut faire varier la loi de réglage réalisée par la came 55, on petit modifier la position de cette came qui reste normalement immobile.
A cet effet, la came 55 est pourvue d'une rainure 64 à l'aide de laquelle la came est enfilée sur un axe 65 solidaire dit bâti de l'ins tallation. On peut ainsi faire varier la posi tion de la came soit par un mouvement dans le sens de l'axe de ladite rainure, soit. par une rotation autour de l'axe 65. On peut immobiliser la. came dans la position désirée, à ]'aide d'un écrou de serra-e 66.
Lorsqu'il s'agit de faire démarrer l'instal lation représentée à la fig. 1, on met le robi net 41 dans la position de la fig. 3 et le robi net 43 dans la position dans laquelle il fait communiquer avec l'atmosphère le conduit d'échappement. 42. On lance alors le groupe 3-4, -à l'aide d'un moteur électrique 44 qui, une fois le démarrage obtenu, peut être dé- bravé. Lorsque le robinet 41 se trouve dans ladite position, l'ensemble de la turbine 3, du compresseur 4 et de la chambre de combus tion 6 constitue une installation ordinaire de turbine à gaz.
L'air débité par la soufflante 4 est introduit dans la turbine 3, après avoir été réchauffé par la combustion du combus tible qui est injecté par l'injecteur 5 dans la chambre de combustion 6. Cet air se détend dans la turbine 3, en entraînant cette dernière et s'échappe enfin par le robinet 43 dans l'atmosphère.
Le groupe 3-4 ainsi lancé arrive très vite à entretenir seul son mouvement de rotation et à accélérer. Quand la pression de refoule ment du compresseur 4 est devenue suffi sante, on donne au robinet 41 la position re présentée par la fig. 4 dans laquelle une par tie de l'air refoulé par la soufflante 4 peut passer au moteur 1 et au compresseur 2, tan dis qu'une autre partie de cet air continue à traverser la conduite de by-pass 40 pour aller directement dans la chambre de combustion 6.
On lance ensuite le moteur 1 du groupe moto-compresseur à l'aide d'un moteur 45. après avoir man#uvré un robinet 46 intercalé dans la conduite d'échappement du moteur 1, afin de permettre l'échappement des gaz de combustion de ce moteur dans l'atmosphère.
Lors du démarrage du moteur 1, le com presseur 2 fonctionne à vide. Ce dernier fonc tionnement se fait automatiquement lorsque le compresseur 2 est muni de clapets automa tiques, étant donné que la pression en amont et en aval, de ce compresseur sont les mêmes. Si le compresseur 2 possède une distribution à commande mécanique, il faut agir d'une façon appropriée sur cette commande, pour obtenir également. le fonctionnement à vide du compresseur 2. De cette façon, le moteur 1, une fois démarré, prend très rapidement son régime normal.
Lorsque ce régime est atteint, on met le robinet 41 dans la position repré sentée par la fig. 2 dans laquelle la. conduite de by-pass 40 est fermée et tout l'air débité par le compresseur 4 amené au moteur 1 et au compresseur 2 et on ferme les robinets 43 et 46, de sorte que les gaz d'échappement du moteur 1 et de la turbine 3 servent mainte nant à alimenter la turbine 7 qui se met ainsi en marche. De cette façon, la période de dé marrage est terminée et l'ensemble de l'ins tallation commence à fonctionner normale ment.
Dans une variante de l'installation repré sentée par la fig. 1, on pourrait faire fonc tionner le moteur 1 et la turbine 3 avec des pressions d'échappement différentes, en reliant les échappements de ce moteur et de cette turbine ,à deux turbines réceptrices distinctes ou, mieux encore, à deux étages différents d'une même turbine.
Dans une autre variante, on pourrait uti liser directement. une came à double rampe analogue à la came 55 comme organe unique de commande, came qui., dans ce cas, serait, par exemple, montée de façon à pouvoir tour ner autour d'un axe de rotation, pour imposer ainsi aux tiges de réglage qui s'appuieraient. sur les rampes de la came les diverses posi tions désirées conformes aux diverses posi tions qui seraient données à la came elle- même, sous l'influence des impulsions de com mande provenant d'un régulateur ou du sur veillant de l'installation. Enfin, on pourrait relier l'échappement de la turbine 7 à une tuyère de propulsion, ou bien encore relier les échappements du moteur 1 et de la tur bine 3 directement à, une telle tuyère.
L'installation représentée par la fig. 5 est une installation de propulsion d'un aérodyne et est composée de deux parties: une partie basse pression et une partie haute pression. La partie basse pression comprend une turbine 15, dont l'échappement alimente une tuyère de propulsion 16, entraînant un compresseur dynamique 10.
La partie haute pression est analogue à l'installation de la fig. 1.
Le compresseur 10 est muni d'une prise d'air 11 et comprend une première partie alimentant, d'une part, par les conduites 12, une tuyère de propulsion 13 et, d'autre part, une partie à moyenne pression 14. Au refoulement de la partie à moyenne pression 14 est reliée une chambre de com bustion 18 qui communique avec l'admission de la turbine 15 par une conduite 17. En amont de cette chambre de combustion 18 est disposée une vanne 19.
La partie haute pression comprend le com presseur dynamique à haute pression 20 coin- poilant deux étages centrifuges avec un re froidisseur 21 entre ces deux étages et un refroidisseur 22 en aval du deuxième étage, ce compresseur 20 alimentant parallèlement les parties moteur et compresseur du moto- compresseur 23 à combustion interne à pis tons libres.
Le compresseur 20 est entraîné par une turbine à gaz 24 alimentée par l'air refoulé par la partie compresseur du moto-compres seur 23 et chauffé par du combustible injecté dans une chambre de combustion 26. Les gaz d'échappement de la partie mo teur du moto-compresseur sont mélangés avec les gaz d'échappement, de la turbine 24 dans une enceinte 27 agencée comme chambre de combustion dans laquelle est brûlée, dans ledit mélange, une quantité supplémentaire de com bustible.
Ce mélange sert à alimenter une turbine à gaz 28 entraînant une hélice 29.
Le refoulement de la partie à moyenne pression 14 du compresseur 10 est en outre relié par un conduit 30 muni d'un volet 31 à l'admission du compresseur dynamique à bautre pression 20. De plus, un conduit 32 muni d'un volet 33 relie directement le refou lement de la première partie du compresseur 10 à l'admission du compresseur à haute pression 20.
Un conduit 34 relie l'échappement de la turbine 28 à l'admission de la turbine 15. Une chambre de combustion 35 est intercalée dans le conduit 34 qui, à l'aide d'un clapet 36, peut être séparé de l'admission de la turbine 15 pour être relié à la tuyère de propul sion 13. Un radiateur 37 servant à refroidir le fluide refroidisseur des dispositifs de refroi dissement 21 et 22, ainsi que le fluide refroi disseur du moto-compresseur 23, est logé à l'intérieur du conduit 12 alimentant en air comprimé la tuyère 13. Dans ce même con duit, il est également disposé un ou plusieurs injecteurs de combustible 38 servant à ré chauffer l'air alimentant cette tuyère.
Le fonctionnement de l'installation repré sentée par la fig. 5 est le suivant Pour le vol en haute altitude, la vanne 19 et les volets 31, 33 et 36 ont la position indi quée dans le dessin, e'est-à-dire que la vanne 19 et le volet 33 ferment respectivement l'en trée de la chambre de combustion 18 et le conduit 32, tandis que le volet 31 ouvre le conduit 30 et le volet 36 fait communiquer l'échappement de la turbine 28 avec l'admis sion de la turbine 15.
L'air aspiré dans l'atmosphère est. com primé dans la première partie du compresseur basse pression 10 et est refoulé en partie directement dans la tuyère 1.3 et en partie dans la partie à moyenne pression 14. L'air comprimé dans cette partie 14 est amené, par le conduit 30, à l'admission du compresseur haute pression 20 qui comprime cet air une troisième fois pour alimenter, d'une part, l'élément moteur et, d'autre part, l'élément compresseur du moto-compresseur 23.
L'air comprimé par l'élément compresseur de ce moto-compresseur est débité dans la chambre de combustion 26 où une certaine quantité de combustible est injectée et brûlée dans ledit air qui, ensuite, entre dans la turbine '224. Les gaz s'échappant de la turbine 24 sont. mélan gés avec les gaz d'échappement de l'élément moteur du moto-compresseur 23 dans la. cham bre de combustion 27 où une nouvelle quan tité de combustible est brûlée dans le mélange qui est. ensuite introduit dans la turbine 28.
Les gaz, après s'être détendus dans cette der nière turbine, sont. amenés par le conduit. 34 dans la turbine 15, après avoir été éventuelle ment réchauffés une nouvelle fois dans la. chambre de combustion 35. Après leur détente dans la. turbine 15, les gaz d'échappement s'échappent dans l'atmosphère à travers la tuyère de propulsion 16.
En supposant que l'altitude de vol est d'environ 12000 ni, les compressions et dé tentes que les gaz subissent dans les diffé rents dispositifs de l'installation peuvent être, par exemple, les suivantes: l'air est aspiré à une pression de 0,266 atmosphère et, il est comprimé dans la première partie du compres seur basse pression 10 à 0,465 atmosphère. Ensuite, cet air est comprimé dans la partie à moyenne pression 14 de 0,465 à 1,775 atmo sphère. Dans le compresseur haute pression, la compression a lieu de 1,775 à 6,6 atmosphères. Dans l'élément compresseur du moto-compres- seur 23, la compression a lieu de 6,5 à 26 atmosphères.
C'est avec cette dernière pres sion que l'air, après avoir été chauffé dans la chambre de combustion 26, entre dans la tur bine 24 où cet air se détend à 6,5 atmosphères, c'est-à-dire à la pression d'alimentation et de balayage de l'élément moteur du moto-com presseur. La détente des gaz à partir de la pression 6,5 atmosphères, a successivement lieu dans les turbines 28, 15 et dans la tuyère de propulsion 16.
Pour le vol à basse altitude et le décollage de l'aérodyne, on ouvre la vanne 19 et le volet. 33, on ferme le volet 31 et on donne ail volet 36 la position pour laquelle ce volet fait com muniquer le conduit 34 avec la tuyère de pro pulsion 7 3. Pour cette marche, la première partie du compresseur basse pression 10 ali mente parallèlement, d'une part, la partie à moyenne pression 14 de ce compresseur et, d'autre part, le compresseur haute pression 20. L'air comprimé par la partie à moyenne pres sion 14 est introduit dans la chambre de com bustion 18 d'où il est amené à l'admission de la turbine 15 pour s'échapper, après s'être détendu dans cette turbine, par la tuyère de propulsion 16 dans l'atmosphère ambiante.
L'air comprimé par le compresseur haute pres sion 20 traverse de la manière susindiquée le moto-compresseur 23 et les turbines 24 et 28 pour s'échapper ensuite dans l'atmosphère ambiante à travers la tuyère 13 qui reçoit également. et directement par les conduits 12 une partie de l'air qui a. été comprimé par la. première partie du compresseur basse pres sion 10.
Au décollage, la. pression ambiante étant de 1 atmosphère, la première partie du com presseur basse pression comprime l'air aspiré dans l'atmosphère par exemple à 1,8 atmo sphère. La partie de cet air qui alimente la partie moyenne pression 14 est comprimée, dans cette dernière, à environ 7 atmosphères, pour se détendre ensuite dans la turbine 15 et la tuyère 16. Les compressions et détentes dans la partie haute pression de l'installation sont pratiquement les mêmes que pour la marche décrite en premier. Il est à noter ici que la pression d'alimentation du compresseur haute pression 20 est. pratiquement constante dans les deux cas décrits<B>(1,775</B> atmosphère dans le premier cas, 1.,8 dans le second).
Les dispositifs d'alimentation en combustible ne sont. pas représentés à la fig. 5.
Dans l'installation représentée par la fig. 5, un dispositif à roue libre, non repré senté, relie l'arbre commun de la turbine 15 et du compresseur 10 à l'arbre commun de la turbine 23 et du compresseur 20. Pour faire démarrer l'installation, on lance le groupe 10, 1.5,à l'aide d'un moteur auxiliaire non repré senté, et l'on entraîne en même temps le groupe 20, 23 au moyen de ladite roue libre. Une fois le démarrage obtenu, l'entraînement par la roue libre cesse automatiquement, étant donné qu'alors la partie haute pression tourne à une vitesse supérieure à, celle de la partie basse pression.
Lire installation analogue à l'installation représentée à la. fig. 1 pourrait être utilisée comme installation stationnaire oui comme ins tallation d'entraînement d'un véhicule ter restre.