Machine thermique à flux de gaz continu La présente invention concerne une machine ther mique à flux de gaz continu, comprenant un passage dans lequel le gaz pénètre à la pression dé l'isobare supérieure du cycle et aboutissant à un dispositif de, chauffage du gaz, suivi d'un canal dans lequel le gaz s'écoule à la pression de l'isobare inférieure, un dispositif échangeur de chaleur pour refroidir le gaz s'écoulant dans, ledit deuxième passage, lequel est suivi d'un dispositif compresseur comprimant le gaz à la pression de l'isobare supérieure, à laquelle il sort de la machine.
Dans une telle machine, il est nécessaire de pré voir des moyens de refroidissement pour l'évacuation de la chaleur abandonnée par le gaz pendant son écoulement à la pression de l'isobare inférieure.
L'invention a pour but de réduire la quantité de chaleur extérieure à fournir au gaz, grâce à un échan geur thermique agencé pour transmettre les calories abandonnées par le gaz en amont de l'orifice de sor tie au gaz circulant en aval de l'orifice d'entrée.
A cet effet, la machine selon l'invention est ca ractérisée en ce que lesdits passages par lesquels s'écoule le gaz sont disposés côte à côte sur une partie au moins, de leur longueur de façon à former ledit dispositif échangeur de chaleur dans lequel le gaz s'écoulant dans le passage en aval du dispositif de chauffage est refroidi par le gaz s'écoulant dans le passage en amont de ce dispositif.
Le dessin représente, à titre d'exemples, deux formes de réalisation de la machine selon l'inven tion. Dans ce dessin la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une pre mière forme de réalisation; la fig. 2 est une vue en coupe transversale selon 11-II de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue en coupe transversale selon 111-11I de la fig. 1 ;
la fig. 4 représente le cycle de fonctionnement de la machine représentée aux fig. 1 à 3, en coordon nées: entropie, température ; la fig. 5 est une vue en coupe axiale de la deuxiè me forme de réalisation.
La machine représentée aux fig. 1 à 3 comporte une enveloppe extérieure 1 comprenant une partie antérieure cylindrique et dont la paroi constitue un bon isolant thermique. Elle est ouverte à son extré mité 2 et son fond comporte une partie centrale 3 saillante.
Une roue de turbine 4 est montée à l'inté rieur de l'enveloppe 1 dans l'axe du fond 3, des au bes directrices 5 étant fixées sur ladite partie 3 de l'enveloppe 1. Les gaz s'échappant de la roue de tur- bine 4, pénètrent dans des tubes 6, munis d'ailettes 7 de refroidissement et formant un faisceau de sec tion annulaire, d'axe parallèle à l'axe de l'enve loppe 1.
Le faisceau comprend un premier tronçon cylin drique et dans celui-ci, à partir d'une certaine dis, tance de la turbine et sur une partie de, sa longueur, les tubes 6 sont reliés par des cloisons intermédiai res 8 destinées, à partager le flux d'air entre les, zones intérieure et extérieure aux tubes. 6 à refroidir. Ce premier tronçon est suivi d'un deuxième dans lequel les tubes 6 sont recourbés vers l'axe pour déboucher, à leur extrémité 9, dans. la partie la plus étroite 10 d'un diffuseur <B>Il</B> à orifice de sortie à l'atmosphère 12.
A l'intérieur de ce diffuseur 11, est montée une aiguille de réglage 13 dont la queue 14 peut coulis ser dans une enveloppe 15.
La roue de turbine 4 est portée par l'arbre 18 tournant dans des paliers, 19, 19' et entrame une charge par l'intermédiaire d'un réducteur disposé dans un boitier 17 fixé à l'extrémité postérieure de l'enveloppe 1 par des pattes 16 et contenant les or ganes de réduction de la vitesse de la turbine et éga- lement les commandes d'accessoires entraînées par l'arbre <RTI
ID="0002.0005"> 1â. Une cloison cylindrique, et à paroi épaisse calorifugée 20, délimite intérieurement, à la partie arrière de l'enveloppe 1, le passage par lequel l'air s'écoule vers la turbine, et des injecteurs 21 sont disposés dans ledit passage en amont de la turbine dans des, zones, constituant les chambres de com bustion de la machine, qui comprend en outre un dispositif, non représenté, tel qu'une soufflante, pour amorcer la circulation de l'air.
Le fonctionnement de la machine qui vient d'être décrite est le suivant La circulation étant amorcée, un flux d'air d'ali mentation provenant de l'atmosphère pénètre dans l'enveloppe 1 par l'orifice antérieur (point a du cycle représenté à la fig. 4) 2, et circule d'abord à la pression atmosphérique dans le passage délimité par la paroi de l'enveloppe 1 et la paroi du diffuseur 11, dans sa partie antérieure, et formée, dans sa partie postérieure, par l'espace compris entre les tubes 6 et l'enveloppe 1.
La section de ce passage d7écoule- ment est choisie de façon que la vitesse de l'air, qui est faible, demeure constante jusqu.'après la zone des injecteurs 21.
Pendant ce parcours, qui corres pond à l'isobare supérieure<I>a, b,</I> c, du cycle indiqué sur la fig. 4, l'air est réchauffé, tout d'abord, par contact avec les tubes 6 de l'échangeur thermique, dans lesquels circule l'air après son passage dans la turbine 4, 5, puis, à partir de d, par la combustion du combustible injecté par les injecteurs 21.
A par tir de la zone située un peu en aval des injecteurs 21, la section du passage d'écoulement du gaz, qui est délimité par renveloppe 1 et la cloison 20, diminue de façon à provoquer une détente du gaz jusqu'à une pression inférieure à la pression atmosphérique, cor respondant à une vitesse, mesurée en nombre de Mach, qui peut être voisine ou inférieure à 1,1 , qui convient bien; à l'utilisation sur une turbine. C'est la partie c, e du cycle (fig. 4).
Le gaz traverse ensuite l'aubage directeur 5 et la roue de turbine 4 où il abandonne une partie de sa vitesse, donc de son énergie. II parcourt ensuite les tubes 6, à une pression et une vitesse constantes., où sa température est abaissée, et où les calories cé dées par lui sont transmises au gaz arrivant à la pres sion atmosphérique à l'extérieur desdits tubes 6. On parcourt ainsi l'isobare e, f du cycle (fig. 4).
A la sortie des tubes 6, le gaz pénètre dans le diffuseur 11, où il subit un ralentissement<B>;</B> sa pres sion augmente donc, pour regagner la pression atmo sphérique d'origine à laquelle il est déchargé. Cette phase correspond à la partie f, <I>b</I> du cycle (fig. 4). L'aiguille 13 permet de régler la compression, par son déplacement en translation, qui fait varier, à vo lonté les sections de passage dans le diffuseur.
Dans la forme de réalisation représentée à la fig. 5, la machine est un stato-réacteur.
On y retrouve les mêmes organes que pTécédem- ment, qui portent les mêmes chiffres de référence, à l'exception de la turbine 4 et de ses aubes direc trices 5 qui sont supprimées. Il comporte, par con tre, un diffuseur 22 d'admission d'air assurant, lors du déplacement du statoréacteur, une compression statique préalable avant l'entrée dans le conduit 1.
La circulation du gaz étant amorcée, un flux d'air d'alimentation provenant de l'atmosphère pénètre dans l'orifice antérieur de l'enveloppe 1 par le diffu seur 22, dans lequel il subit une compression, circule ensuite à la pression atteinte dans ce diffuseur dans le passage délimité par l'enveloppe 1 et la paroi du diffuseur 11, dans, sa partie antérieure, et formé, dans sa partie postérieure, par l'espace compris entre les tubes 6 et l'enveloppe 1.
La section de cette por tion du passage d'écoulement est choisie de façon que la vitesse de l'air, qui est faible, demeure cons- tânte jusqu'après la zone des injecteurs 21.
Pendant ce parcours, l'air est réchauffé, tout d'abord, par contact avec les tubes 6 dans lesquels circule le gaz après détente, et ensuite par la combustion du com bustible injecté par lesdits injecteurs 21.A partir de la zone située un peu en aval des injecteurs 21, la section, du passage d'écoulement du gaz, qui est déli mitée par l'enveloppe 1 et la cloison 20, diminue de façon. à provoquer une détente du gaz jusqu'à une pression inférieure à la pression atmosphérique.
Le gaz parcourt ensuite les tubes 6 à une pres sion et une vitesse constantes, où sa température est abaissée, et où les calories cédées par lui sont trans mises à l'air circulant à l'extérieur desdits tubes 6.
A la sortie des tubes 6, le gaz pénètre dans le diffuseur 11, où il subit un ralentissement ; sa pres sion augmente donc, pour regagner la pression atmo sphérique d'origine à laquelle il est déchargé. L'ai guille 13 permet de régler la compression, par son déplacement en translation, qui fait varier, à volonté, les sections de passage dans le diffuseur.
Après la compression dans le diffuseur 11, la vitesse restante du gaz fournit la poussée.