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Turbines à deux ou à plusieurs injections en couronne, avec distributeurs ramifiés.
Lorsqu'on cherche à réaliser, dans un moteur polycy- lindrique à combustion interne, la suralimentation et le balayage au moyen d'une soufflante qu'actionne une turbine alimentée par les gaz d'échappement, on est conduit, pour éviter que l'échappe- ment d'un cylindre ne vienne se superposer à l'échappement en et empêcher le balayage des gaz de ce cylindre. cours- dans un autre cylindre, /à ne recueillir dans un même collecteurque des échappements suffisamment décalés dans le teps pour exclure toute possibilité d'interférence.Mais cette solution exigerait que l'on utilisât autant de turbines à gaz que de collecteurs d'échappement distincts.
La présente invention permet de n'avoir qu'une seule et même roue de turbine pour recevoir plusieurs échappements, grâce à un nouveau genre de distributeur que, pour simplifier ; le langage, on appellera "ramifié".L'invention est caractérisée. par le fait que l'entrée dus distributeur est divisée, à l'aide de cloisons, en autant de couronnes qu'il y a de remeaux ou d'ar- rivées distinctes de, fluide.
'Dans les dessins annexés t La. fige 1 montre schématiquement un moteur à collée-. teurs d'échappement séparés reliés des distributeurs ramifiés
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selon la présente invention ;
La fig. 2 est une coupe axiale d'un distributeur rami- fié pour deux injections;
La fig. 3 est un développement d'une coupe partielle de la fig. 2 suivant le cylindre 3-3 parallèle à l'axe de la turbine, et
La fig. 4 est une coupe axiale d'un distributeur ramifié pour trois injections.
Si l'on prend, pour fixer les idées, le cas d'un moteur Diesel à 8 cylindres : C1, C2, C3, ..... 0 (fig. 1) fonctionnant à simple effet suivant le cycle à 4 temps, sur chacun des cylin.. dres est inscrit le rang dans lequel il allume, si l'on suppose que le cylcle d'allumage débute par le cylindre C1.
On sait que l'échappement d'un cylindre commence avec une avance de 40 environ par rapport au point moit inférieur, afin d'arriver à, une bonne évacuation des gaz brûlés; il se pro- longe pendant la course suivante du piston, correspondant à une rotation de 180 sur l'arbre manivelle, et se termine 50 envi-
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ron après le point mort supérieur, pour permettre le balayage des gaz restes dans l'espace mort; ainsi, la phase d'échappement d'un cylindre dure sensiblement pendant une rot$ti6a de 2700e soit 3/4 de tour du vilebrequin.
Or, le cycle du moteur à 4 tempe s'étend sur deiME tours du vilebrequin, de sorte que les échappements du. moteur à 8 cylindres qui a été pris comme exemple.se succèdent régulière- ment à intervalles ¯d.'un quart de tour. Si l'on veut éviter toute interférence entre les échappements, on doit donc, comme l'indique le brevet belge N déposé le mome jour au même nom pour : Dispositif pour utiliser l'énergie des dahap. pements d'un moteur à combustion et éviter leur interférence, ne recueillir dans un même collecteur que les gaz provenant de 07 - lindres dont les allumages sont séparés par un int3v111 di ' . <xi,< iYi,".i ".i
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moins 3/4 de tour.
Ceci conduit à munir le moteur, pris comme exemple, de 4 collecteurs.d'échappement séparés, comme l'indique la fige 1 le premier E1 pour les cylindres C1, C3; le deuxième
E2 pour les cylindres C2, C4; le troisième E3 pour les cylin- ares C5, 07. et le dernier E4 pour les cylindres C6et C8.Le groupe de balayage et de suralimentation comporte un seul mo- bile qui tourne sur deux paliers P1 et P2 Ce mobile se compo- se d'une soufflante S, au milieu, et de deux turbines à gaz
Tl, T2 montées en porte-à-faux aux extrémités.La soufflante S refoule'dans une canalisation R qui alimente en parallèle les huit cylindres du moteur. Chacune des turbines Tl, T2 possède une seule roue.alimentée par deux des quatre collecteurs d'é- chappement E.
Si l'on prend l'une d'elles, T1, par exemple; elle reçoit les flux gazeux arrivant par les collecteurs E1, %, flux présentant l'un par rapport à l'autre un décalage d'un quart de tour au minimum, d'après ce qui a été dit ci- dessus.
On pourrait, si l'on voulait n'utiliser qu'une seule roue pour les¯deux collecteurs, recourir à deux distributeurs séparés concentriques, ce qui conduirait à munir la roue d'ai- lettes possédant-une hauteur approxiriiativemeiit double de celle qu'exigerait le débit moyen d'un seul des deux collecteurs
E1, %.
Une telle hauteur d'ailettes présente plusieurs incon- vénients : elle donnerait lieu à une force centrifuge élevée; de plus, les flux s'échappant, tantôt'de l'un, tantôt de l'au- tre des distributeurs concentriques, feraient travailler alter- , nativement la partie supérieure et la partie inférieure de l'ai- lette en.engendrant des vibrations; enfin, la partie de la hau- teur d'ailette non parcourue par le flux gazeux donnerait lieu à des pertes par ventilation.
Or, dans le cas actuel, les échappements provenant de deux cylindres différents et débouchant séparément dans les col-
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lecteurs E1. E2, ne se superposant pas constamment dans toute leur étendue. Un an a profité pour donner aux ailettes de la turbine seulement la hauteur qui convient pour le débit moyen d'un seul des deux collecteurs E, ce qui est possible grâce au, nouveau distributeur ramifié (fig. 2 et 3), qui est constitue de la façon suivante :
Une cloison circulaire c le divise en deux couronnes concentriques indépendantes ou "rameaux", recevant chacune le débit d'un collecteur. Cette cloison s'arrête vers le milieu de la largeur du distributeur, qui se trouve ainsi partagé en deux zones, l'une d'amont m et l'autre d'aval n.
Dans la zone d'amont, on fait varier la hauteur de la couronne et le profil des aubes directrices d de manière à cons- tituer des tuyères dont le col se trouve à la sortie de cette zone, à l'endroit oà se termine la cloison 0. Dans la zone d'aval, les aubes d, communes aux flux provenant des deux ra- meaux, se poursuivent en continuant à infléchir les filets ga- zeux pour les amener à prendre la direction donnant l'angle d'in- jection voulu.
La zone d'aval est proportionnée de telle manière que la section au col de chaque rameau soit égale à la section de sortie ou plus généralement un peu plus grande on un peu plus petite, par exemple 20 c/o en plus ou en moins; de plus, l'orien- tation donnée à la veine, dans chaque rameau, est telle que le prolongement de son filet moyen passe sensiblement par le centre de la section de sortie du distributeur.
Dans le cas où les deux rameaux ne fonctionnent pas simultanément à plein débit, ce qui a lieu s'ils reçoivent l'un après l'autre des échappements suffisamment décalés dans le temps, la veine la plus copieuse et la plus rapide entratne l'autre comme dans un éjecteur, en même temps qu'elle s'épanouit dans la zone d'aval.
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En général, la détente du gaz a lieu à peu près en- tièrement dans le zone d'amont, de façon que dans la zone d'a- val il n'y ait pas de variations sensibles de pression et que les aubes n'y jouent qu'un rôle de guidage. Cependant, cette circonstance n'est pas essentielle; le distributeur ramifié est, en effet, applicable également aux turbines à vapeur, par exemple pour réaliser de façon avantageuse une injection de surcharge.
Dans ce cas, le distributeur pourra comprendre deux couronnes inégales, dont l'une sera en service permanent; l'autre n'inter- viendra qu'au moment de la surcharge et son débit s'ajoutera au débit normal dans la zone d'aval. Si le flux de surcharge et le flux normal débouchent, dans la zone d'aval avec des vitesses différentes. le plus rapide des.'deux entraîne l'autre.
L'exemple d'application qui vient d'être décrit dans le cas d'un moteur à huit cylindres comporte deux roues de tur- bines distinctes alimentées chacune par deux des quatre collec- teurs, mais il est possible, en combinant la présente invention de distributeur ramifié avec celle de distributeur combiné, qui fait l'objet du brevet belge n 209.574 du 24 Juillet 1908, de n'utiliser qu'une seule roue' de turbine, au lieu de deux. Cette roue est alors alimentée par un distributeur ratifie, du type ci-dessus décrit, mais comportant, en outre, une cloison dia- métrale qui le divise en deux moitiés distinctes. Les 4 collec- teurs d'échappement alimentent chacun un rameau constitué cette fois seulement par une demi-couronne.
Bien entendu, le nombre d rameaux peut être quelcon- que; on a représenté sur la figure 4, à titre d'exemple, la coupe radiale d'un distributeur à trois rameaux a, a', a". Les aubes directrices.!, interrompues par deux cloisons circulaires c, c' dans la zone d'amont n, deviennent communes aux trois radeaux dans la zone d'aval n.Mais, en pratique, le nombre des rameaux sera souvent limité à deux, à cause de la difficulté que l'on
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éprouve à réaliser effectivement en plus grand nombre les tores d'admission distincts correspondants.
Le distributeur ramifié s'applique aussi bien aux tur-, bines hélicoides qu'aux turbines centrifuges et aux turbines centripètes; pour ces dernières, la réalisation de plusieurs teres d'admission séparés serait particulièrement commode.
REVENDICATIONS 1 ) Un dispositif d'alimentation, à l'aide de plu- sieurs arrivées distinctes de fluide, d'une même roue de tur- bine dont la hauteur d'ailette est adaptée pour une, ou quelques.. unes seulement, de ces arrivées, caractérisé par un distribu- ramifié teur/ dont l'entrée est divisée, à l'aide de cloisons, en autant de couronnes qu'il y a de rameaux ou d'arrivées distinctes de fluide.
2 )- Ces cloisons s'arrêtent vers le milieu du dis- tributeur, qui est partagé ainsi en deux zones, l'une d'amont et l'autre d'aval. Les aubes directrices, interrompues dans la zone d'amont par les cloisons, délimitent, concurremment aveo celles-ci, des tuyères dont le col est situé au droit de l'ex- trémité des cloisons et qui réalisent la détente du fluide moteur sensiblement jusqu'à la pression de sortie définitive du dis- tributeur, tnut au moins lorsque les rameaux ne débitent pas tous simultanément au maximum; la veine provenant d'un rameau en activité s'épanouit dans la section de sortie et exerce un effet d'électeur sur les rameaux dont le débit est ralenti.
En tout cas, celui des flux qui est animé de la plus grande vi- tesse entraîne les autres.
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