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"NOUVRAUX PRINCIPES DE RRLATIVITR PHYSIQUR ET ±FURS APPLICATIONS
EMI1.1
A#MACHTNRS RN GFNRRAL'
Le présent brevet a pour objet plusieurs nouveaux principes de relativité physique et leurs applications aux machines en géné- ral.
Afin de permettre la compréhension du fonctionnement des machines envisagées il est nécessaire d'exposer les principes.
, Principe de relativité physique sur l'inégalité de puis- sance dynamique entre tous les corps fluides ou liquides et autres sous l'action de la pression atmosphérique ou de toute au- tre pressa devant le vide.
I) Si on examine les vitesses d'entrée de 1 eau et du mercure dans la colonne de vide, on trouve que l'eau, par suite de la théorie des vases communiquants, entrera dans le tube à une vitesse correspondant aune chute de 10 m,33 tandis que le meroure
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lui n'aura qu'une chute de 76 cm.
En appliquant la formule de la chute des corps V= v 2gh on trouve pour l'eau V = V2x9,81x10,33 = 14,20 m. sec onde. pour le meroure VI = V2x9, 81x0,76 = 3,86 à la seconde.
Si on considère que les deux corps entrent dans le vide par une même section, la quantité de liquide à la seconde ne sera par la même dans le cas de l'eau et du mercure puisque le débit Q = S x V = Section x Vitesse.
Le débit par om2 sera dono pour l'eau Q = Icm2 x I420cm = 1420 om3 Le débit par cm2 pour le meroure sera Q' =Icm2 x 386 cm = 386 cm3 Rn examinant les poids P et P': Pour l'eau P = 1,420 xI =I kg 420.
Pour le mercure P' = 0,386 x 13,6 = 5 kg 250.
Si on veut examiner la puissance vive récupérable P V pour l'eau et le mercure à l'entrée du tube à vide ,on aura:
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V = 14,20 mètr.seconde.
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d 1 ot PV = MV2 = 14,65 kilogramm. seconde 2 Plvl mercure = M'V'2 2 MI= Pi = ..250 = 0,536 g 9,81 V' = 3,86 pll = 0,536 x z4, 9 = 3, 99 kilogrammetraa seconde.
2
On remarque donc par ce principe deux faits importants c'est que : I La vitesse est variable pour tous les liquides ou fluides à l'entrée dans le vide 2 Que la puissance vive récupérable est aussi variable pour tous les liquides entrant dans le vide ,plus le corps est léger , plus grande puis sanve vive donne-t-il.
2) Principe de relativité physique sur le vide dynamique..?.
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Le vide dynamique dépend de la vitesse de déplacement du corps en mouvemant dans le fluide où liquide à la pression atmosphé- rique où à touteautre pression donnée.
La vide dynamique dépend aussi de la vitesse de dépla- cement d'un corps dans un liquide ou fluide de densité et de pression variables.
Le vide dynamique., quel que soit le corps fluide ou liquide en mouvement qui se déplace dans un autre corps flui- de ou liquide; est toujours admis sans possibilité de détente.
Si l'eau est à la pression atmosphérique, sa vitesse pour entrer dans le vide correspond à V = v 2gh ou h = 10 m,33 et V comme on l'a vu plus haut correspond à 14 m, 20 environ.
Dons un corps qui se déplacerait à une vitesse de 14 m,20 à la seconde dans de l'eau à la pression atmosphérique créerait un vide dynamique = 0
Si maintenant un corps se déplace à une vites se de 28 m seconde dans de l'eau à la pression atmosphérique il en résulte que le vide dynamique sera supérieur à zéro. Si on considère en effet la vitesse du corps comparé à celle de l'eau pour en- trer dans le vide, on constate que la vitesse de celui-ci est deux fois plus grande .
Pour pouvoir évaluer l'intensité du vide dynamique, il suffit de calculer la hauteur qui permettrait à l'eau de lui donner une Vitesse capable de poursuivre le corps en mouvement,
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on a toujours V=V25Th =v = 33 -7.r. mètres, ou correspond toujours Vws V2g Y r96 40 luètress correspond à une pression de 4 kgs d'eau. Si donc il faut descendre à 40 mètres pour obentir un vide nul la dépression ou vide dynami- que oorrespond donc à moiss- 4 kgs par cm2 pour le corps, qui est considéré se déplaçant dans 1 eau.
Il n'y a pas égalité de vide dynamique suivant qu'un même corps se déplace à une même vitesse seconde dans des fluides ou liquides soumis à une égale pression mais de densités diffé- rentes.
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On vient de voir qu'un corps marchant à la vitesse de 28 mètre s seconde dans de l'eau à la pression atmosphérique produisait une vide de - 4 kgs .On doit dons prouver que si on fait déplacer ce corps à la même vitesse de 28 mètres à la 'seconde dans du mercure à la pression1 atmosphérique on obtien- dra pas un vide dynamique exact' à - 4 kgs.
Rn effet la vitesse du mercure pour Entrer dans le vide =3 m, 86 à la seconde et cela correspond à la pression de Ikgom2. si on doit avoir une vitesse de 28 m. le mercure doit tonber
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d'une hauteur de h = V = 40 mètres de hauteur. V2g La pression da mercure correspondant à 40 mètres
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= p = 52 Kgs 63.
6% Le vide dynamique serait donc de moins 52 Kgs 63 par cm2 dans du mercure.
L'intensité du vidé dynamique négatif est proportionnel à la densité du liquide ou fluide dans le quel se meut un corps de même section et dont la trajectoire reste toujours la même.
Il en résulte qu'il y a avantage à lancer un corps dans un fi- quide ou fluide de densité très légère pour ne pas arriver à lutter o entre un vide dynamique qui peut atteindre des valeurs considérables et nuire au bon fonctionnement d'une machine.
Dans le tourniquet hydraulique ordinaire voir fig I tel qu'il est décrit ci-dessus il n'y a qu'un principe appliqué;, celui de la réaction de l'eau sur l'air en admettant de l'eau sous pression au moyeu , pression qui reste constante dans tout le système depuis son entrée jusqu'à la sortie de l'ajutage si l'on ne tient pas compte despertes par frottement dans le moyeu et lebras.
On va examiner maintenant le tourniquet hydraulique non plus à pression constante entre le moyeu et la sortie nais à pression variable et basé sur différents principes de mécanique dynamique de relativité physique tels qu'ils sont énoncés plus haut et d'autre dont l'exposé suivra.
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Le tourniquet hydraulique dont on représente les figures 2-3 et 4 possède un arbre creux cônique A , un moyeu M et quatre bras Bl,B2. B3 B4 de forme conique, au bout de ces bras se trouve quatre courbes à 90 C1, C2,C3,C4 au bout desquelles sont raooordés des ajutages a1,a2,a3,a4 de section appropriée et de forme déterminée par les calculs.
L'ensemble des bras creux et courbes forme corps dans une roue pleine de dimensions appropriées ayant encore des oaraotéristiques spéciales données suivants certains calculs de relativité.
L'ensemble en une partie de 1 ensemble des principes appliqués à cette roue formant l'objet de la présente invention.
Le présent tourniquet hydraulique est conçu pour tourner dans un plan horizondal et doit être lancé à une vitesse appro- priée pour donner à l'eau sortant des ajutages a1,a2,a3,a4 une pression de sortie très grande. L'eau ou le liquide ou fluide admis à l'entrée de la roue étant admise à une pression iffé- rieure, égale ou supérieure à la pression atmosphérique.
On supposera par conséquent une roue qui sera commandée par une roua dentée et un pignon cônique ét tournant dans l'air à la pression atmosphérique et qui est conçue comme ci-dessus voir fig.4. On donne ci-après tous les principes applicables à oette roue commandée pour qu'elle soit susceptible de donner une réaction et de donner une pression assez conséquente à la sortie deajutages sans devoir développer la force motrice nécessaire à donner la puissance vive récupérable à la sortie des dits ajutages.
Dans les figures 2,3 et 4 annexées on remarquera:
I ) que la tuyauterie d'amenée A. ,qui peut être une tuyaute- rie d'aspiration ou encore une tuyauterie sous pression, à une forme conique dirigée vers le moyeu.
Pour éviter toute contreverse on fera remarquer que cette forme conique est calculée d'après la loi V = V2 gh ou g = l'ac- oélératicn 9,81 qui oblige tout corpsfluide à amincir son épais- Beur*
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En effet, si,on verse une tasse d'eau, on constatera que la colonne liquide s'amincit au fur et à mesure de sa chu te pour devenir un mince filet au sol.
La vite sse étant variable pendant la chute ou l'admis- sion à la tuyauterie, on devra observer la loi Q = S x v.
Canne le débit q est constant et que la vitesse est varia- ble, on doit en tout temps dans la tuyauterie d'amenée A avoir l'égalité S x v = s x V, d'oÙ la forme conique appliquée à l'arbre creux considéré comme tuyau d'amenée au centre du moyeu.
La. tuyau d'amenée A doit être calculé aussi pour donner un débit Q suffisant, qui sera réclamé par la rotation des bras de la machine.
Dans le mcyeu M aboutissant les quatre bras B1,B2 B3 et B4 voir fig. 4.
La forme même du moyeu doit être calculée pour qu'en tout temps le débit 0 reste une constante malgré l'augmentation de section due à l'entrée du liquide dans le bras.
Le diamètre D à l'entrée du moyeu correspond exactement à la section d'entrée de tous les bras ou aubes. L'intérieur du moyeu à partir de la maissance de ce s bras ou aubes possédera un cône plein C dont la section à la naissance des bras en com- mençant par le haut est nulle et dont la section au centre de sec- tion est égale à IID2 et dont la section à la base des bras sera IID2 Quelque soit le nombre de bras et la section des bras ,cette règle doit être appliquée.
L'application, du principe d'Arohimède sur la vitesse d'un corps se déplaçant sur un rayon, est appliquée pour les bras PljB2 'Les bras peuvent epouser toutes fuîmes quelconques, B1,B2,B3,B4.toutefois si on considère le bras dans la vue en plan figures 2 et 3 on remarquera: a) qu'un coté du bras, o'est à dire celui opposé au sens de rotation de la roue, épouse la génératrice d'un rayon ou d'une parallèle à un ray on. b) que l'autre côté du bras se trouvant dans le sens de rotation est oblique sur l'autre.
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Si on considère la fig.4 on remarquera qu'en outre l'axe du bras fait un angle Ó avec l'horizontale. Cet angle Ó est prévu pour lutter contre l'action de la pesanteur sur le liqui- de en mouvement dans le système qui tourne et dépend d'une part de la vitesse réelle du liquide dans le bras en tous les points et de la densité de ce liquide.
En supposant qu'une masse liquide ait une vitesse de 30 mètres /seconde en un point du bras et ce dans le sens de l'horizontal. L'action de la pesanteur agira sur cette masse, d'une part on aura le vecteur mv2 représentant la quantité de mouvement et d'autre part le poids de la masse.
Rn supposant que ce soit I litre seconde, on aura: m v2 = o,II x 900 = 99 et P = 1
On trace les deux vecteurs.
R étant la résultante donnera la, direction de 1 axe du bras Pour la forme à donner au bras, il faut donc suivre les trois règles précédentes.
Mais ce qui est de loin le plus important et d'où dérive la bonne marche de la roue, c'est de donner au bras une section d'en- trée et de sortie appropriée.
Le caloul des sections des bras dépend du principe d'Ar- chimède dur la vitesse en spirale d'un corps qui se déplace le long d'un rayon. Ce corps peut être solide, liquide ou fluide là se trouve les variantes du calcul de la section des bras à l'en- trée et à la sortie.
La forme des bras sera conique ou d'autre forme quelcon- que mais dont la section va en diminuant vers la sortie.
3) Un nouveau principe de relativité dynamique y est appli- qué- La vitesse de translation de la masse liquide dans les bras dépendant de la vitesse de rotation de la roue et découlant de l'ac- oélération dans le mouvement relatif #2x qui est produit par la force centrifuge combinée avec la force d'entrainement. Cette accélération #2x n'est pas une constante et elle varie avec la
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densité du fluide ou liquide pour une même vite sse de rotation.
De telle sorte que pour chacun des cas, on doit rechercher la valeur desaccélérations suivant les liquides ou fluides que l'on a à transporter ou à lancer hors des ajutages. Il résulte que ,le on doit rechercher l'accélération pour tous les corps fluides et liquides pour pouvoir calculer la section et à l'entrée et à la, sortie desbras.
Il résulte des expériences qu'en hydrodynamique d'après les calculs de l'accélération dans le mouvement relatif on peut faire sortir l'eau d'une roue semblable dans les con- ditions différentes ci-:prés. a) à une vitesse inférieure à la vitesse tangentielle de la roue b) à une vitesse égale à la vitesse tangentielle de la roue c j, à une vite sse supérieure à la vitesse tangentielle de la roue
Les vitesses inférieures et égales à la vitesse de la roue sont nuisibles à la bonne marche de la roue, car, si la vitesse est inférieure l'eau est entraînée dans le sens de rotation de la raue et sa réaction est nulle d'ou résultat inverse,
la roue joue le rôle de frein.Si la vitesse est égale on obtient un équilibre de puissance absorbée.
Dans les cas ou la vitesse de l'eau est supérieure à la vitesse tangentielle de la roue,alors un a la réaction qui se produit et cette réaction est d'autant plus grande que l'écart entre la vitesse de rotation et la vitesse de sortie à l'aju- tage est grand.
Aucune roue hydraulique ou autre ne peut, jusqu'à. ce jour, donner une puissance vive à la sortie,capable d'une réaction si elle doit produire cette réaction par sa conception même et en partant d'une pression pour ainsi dire nulle au départ.
La roue que l'on décrit est calculée sur les principes ci-dessusnais une vitesse supérieure à la roue a donné comme résultat de permettre de donner à l'eau une puissance vive très grande. Une roue est parvenue à donner à 70 m de vitesse à
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la seconde une vitesse de sortie de 13om à la sec aide. Cette roue a démontré la réaction dans l'air à la pression atmosphé- rique car la dépense peur lancer I litre d'eau à 130 m seconde = Ú2gh = ce qui correspond à une chute de 900 mètres environ, a été en puissance absorbée 1,5 CV.
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Donc pour le calcul de la section des bras ¯S l ;2ep3e.4 il découle de l'accélération @2x suivant les liquides ou flui- des. Cette accélération donnant une vitesse qui s'accélère de plus en plus au fur et à mesure que 1 on s'éloigne du centre, on doit encore maintenir la formule Q = S x V.
A l'entrée on aurait une vitesse v1 à la sortie une gran- de vitesse v1 de telle sorte que pour le bras
B1, on devra avoir :
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81 x vl = 81 x Vi
Pour donner à l'appareil exactement le plus haut rende- ment il fait que le débit à la seconde depuis son entrée à l'ar- bre creux A ou tuyaux d'amenée jusqu'à la sortie desajutages al a a3 a4 ,soit égale à une constante.
On aura donc: Q = S x v
Q = s2x v2
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Q = nD2 x 2 dans le moyeu. Q = ITD2 x V2 au centre du rgoieu 8
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Q = ttD2 x v2 du moyeu = Ql = IID2 x Vl pour l'entrée au bras B1 Q2 = tID2 x V2 pour l'entrée au bras B2 Q3 = 2 x V3 pour l'entrée au bras B3 Q4 = r!D2 x V4 pour l'entrée au bras B4 16
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A la sortie Q = 1:11 x Vl + S2 x V2 + s3 x V3 + s4 x V4
Rn outre pour avoir un résultat tcut à fuit positif, il faut qu'on récupère la puissance vive instantanée qui peut être donnée par la pression atmosphérique devant le vide telle qu'elle a été établie dans le premier principe de relativité.
On suppose qu'au moyeu de la roue se produit un vide dy-
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namique, l'action de la pression atmosphérique se fera sentir àt la puissance récupérable serait égale à la masse x par la vi- tesse au carré sur deux ou MV2.
2
D'un autre côté, il faut essayer d'établir que la masse instantanée à la sortie soit m de ,telle sorte que l'on a mv2
2 Si ion. fait MV2 = mv2 la puissance à développer pour vaincre
2 2 l'inertie du liquide ou fluide sera égale à zéro de telle sorte que la puissance P
P = Mv2 - mv2= 0
2 2
Les coudes C1,C2,C3, et C4 doivent être courbés à 90 pour pouvoir produire un effort tangentiel: convenable lorsque la roue est en réaction.
Sur les coudes C1,C2,C3 et C4 on place ordinairement des ajutages al,a2,a3,a4 ayant la fomre de la figure 5 ci-jointe.
L'angLe prévu pour le cône de l'ajutage = 30 àt la longueur droi- te du trou de sortie pour un liquide est égalen au diamètre de la section de sortie.
Rn ce qui concerne les ajutages pour les corps fluides et gazeux on fera remarquer que ceux-ci épouseront la forme de la figure 6 et que la longueur droite du trou de sortie pour le fluide sera égale au diamètre et qu'en outre il y aura encore une même longueur épousant une courbe de détente à déterminer' sui- vant les cas que l' on a à résoudre.
Chaque ajutage outre son diamètre de sortie qui est bien détenniné à un diamètre extérieur qui est toujours égal à 3 à 4 fois son diamètre de sortie du liquide.
La surface Si de l'ajutage sert à laisser produire le videdynamique dans le milieu ambiant dans lequel tourne la roue telle que on l'examine dans le second principe qui a été exposé au début sur la relativité dynamique du vide d¯ à un corps qui se meut dans un fluide ou liquide.
Les roues des fig. 2 et 3 peuvent être conçues d'une seule
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pièce d' où l'on ferait sortir tous les détails des principes énoncés en la coulant d'une pièce en bronze ou en autre métal.
On fera enfin remarquer le rayon 1: voir fig.2 qui est imposé dans la construction pour éviter les frottements dus à un angle vif.
Après la sortie de l'ajutage la roue à encore une forme spéciale figure 7 pour combattre le vide dynamique qui freine à l'ajutage et pour permettre une réaction efficace du liquide sortant de l'ajutage sur le milieu ambiant ou elle tourne. Cette forme est aussi déterminée suivant le fluide ou liquide ou la roue ainsi que la pression de ces fluides ou liquides,
La figure 7 représente les vues de côté de la roue avec le came de l'ajutage mmtrant la sortie du liquide et l'endroit de rencontre de la veine liquide avec le milieu ambiant. Les deux triangles Tl et T2 hachurés légèrement montrant les cassures faites spécialement dans les flasques de la roue, afin de lutter contre le vide dynamique, ce que l'on appelle dans la suite les amincissements ou échancrures TI, T2.
La fig.8 représente l'ensemble d'une installation avec tourniquet tournant dans un réservoir hermétiquement fermé.
L'installation se compose d'une chaudière 1 susceptible de recevoir de l'eau sous pression. Cette chaudière aura un cou- vercle 2 en fente ou acier coulé ou tout autre métal sur lequel viendra a même de fonderie la boite à bourrage 3. ainsi que les supports de paliers à bille 4 et 5- en outre un demi carter 6 contenant les pigeons de commande de la roue,
une plaque support 7. pour la pompe à huile 8 dans la partie inférieure du couvercle on aura deux supports 2.et 10sur lesquels vient se fixer la boite à butée II dans laquelle se trouve une bûtée à bille 12 et une buselure en bronze 13 guidant le bout d'arbre 14 de la roue tourniquet 15
A la partie inférieure du couvercle on remarquera encore
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le réservoir collecteur d'huile 16, dans lequel aboutit une con- duite 17 qui renvoit l'huile dans le réservoir 18 ou se fait l'aspiration de l'huile par la pompe à haute pression 8¯. Sur la oonduite 17 il sera prévu un robinet 19 ainsi qu'un indicateur de niveau d'huile 20.
Le réservoir 18. sera hermétiquement fermé par un couvercle 21. De ce réservoir partira la conduite d'aspi- ration) 22 allant à la pompe à huile 8
Sur le couvercle 2 on aura un manomètre de pressicn 23 en outre il seraprévu une soupape-de sûreté réglée à la pression maxima que peut subir la chaudière.
Dans la boite à bourrage 3 on remarquera une buselure en bronze pour la friction de l'arbre. Cette buselure en bronze sera prévue avec des encoches 25 pour forcer la chute de pression et diriger le graissage. Dans une de ces encoches 25 aboutira la conduire de refoulement 26, venant de la pompe à haute pression 8
Nn aura en outre dans la boite à bourrage 3 les bourrages 27 qui seront comprimés par la presse-étoupe 28.
Sur le demi-carter 6. viendra se fixer la partie supérieure du carter 29 dans lequel se trouve une boite à bourrage 30, ain- si que le chapeau du palier à bille 4..
Dans la boite à bourrage 30 on remarquera la buselure en, bronze 31 ainsi que le bourrage 32 qui sera comprimé par le pres- se étoupe spécial 33.
Sur une face du presse étoupe 33 sera placé un manomètre à vide avec robinet 34 qui enregistrera les dépressions s'il y an a ,en outre il aura un collet pour recevoir la vanne de décharge 35. qui communique aveo le réservoir 36,
Sur une face du presse étoupe 33 on aura encore un collet pour fixer une tuyauterie d'amenée 31. venant du refoulement de la chaudière I.
La turbine 15 est commandée par un arbre creux spécial 38 dont la forme intérieure est cônique. Cette arbre conique aura un collet spécial 3.2. 'pouvant recevoir une butée à bille 40
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Sur cette arbre creux 38 est fixé un pignon cônique 41 qui est commandé ou qui commande la roue dentée 42 qui est fixée à un arbre 43.
Sur l'arbre 43 se trouveune poulie :fixa 44 et folle 45 ainsi qu'un accouplement élastique 46 commandant la pompe à haute pression d'huile 8
Sur lachaudière I on aura à la partie inférieure une vanne ou robinet 47 ainsi que la tuyauterie de refoulement 48 sur la- quelle vient se fixer un bobine trois voies 49 permettant de diriger le refoulement par la tuyauterie 50 dans le réservoir
36 ou encore directement sur la roue par la tuyauterie ?il. qui est en communication avec le pre sse étoupe spécial 33.
Sur la chaudière I on aura encore un indicateur de ni veau d'eau 5I qui indiquera à tout manant le volume d'eau et d'air qui setrouve dans celle-ci.
Le fonctionnement ce comprend aisément comme suit.
I) La roue tourniquet tourne dans un réservoir pouvant , contenir de 1 air sous pression.
La figure 8 dont on a donné la description montre l'en- semble d'une installation pemblable,
L'eau sera ammeée en charge du réservoir 36 dans l'arbre creux 38 et de la au centre du moyeu de la roue 15 qui la lancera dans la chaudière I.
Le démarrage se fera à la pression atmosphérique,plus la hauteur de chute comprise entrele Béservoir et le centre de la roue.
On fera remarquer que la tuyauterie du réservoir jusque l'arbre creux est cônique et suit le lois donnéesprécédemment.
Un manomètre à vide est placésur le presse étoupe 33.pour pouvoir constater s'il y a une dépression à l'aspiration. Normalement le manomètre à ±/-de doit rester à zéro 08 est qu'alors la tuyauterie est calculée juste. Si on place un manomètre de pression à la place du manomètre à vide il doit aussi être à zéro. Sir les deux !::il manomètresrestent à zéro 0' est, que la tuyauterie est calculée exac-
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cément pour le débit de la roue. Voila en résumé le contrôle de la tuyauterie d'aspiration réalisée lorsque la roue est en mou- vement.
La roue!5. débitera son liquide par les ajutages dans la chaudière 1. au démarrage le liquide montera dans la chaudière et comprimera l'air qui s'y trouve d'après la loi de Mariotte.
On pourra aussi lancer de l'air sous pressions dans la chaudière pour avoir la pression désirée ou l'équilibre de pres- sien entre celle de l'eau à la sortie des ajutages.
On a trouvé précédemment qu'une roue tourniquet telle qu'elle a été décrite plus haut était à même de donner à la sor- tie des ajutages une pression très grande voir 100 atmosphères et plus si on le veut.
Toutefois on fera remarquer que toutes les roues qui serait utilisées pour la réalisation d'un appareil tell qu'il est décrit ci-dessus, doivent être à réaction'totale, c'est à di- re que la roue doit débiter l'eau à une vitesse supérieure à la vitesse de rotation. de la roue. L'écart entre la vitesse de sertie et l'ajutage peut atteindre des variantes de l'ordre de I% à 1000% et plus.
On fera remarquer que plus l'écant de Vitesse est grand. entre la vitesse de sortie à l'ajutage et la vitesse de' rotation de la roue,plus grande réaction obtiendra -t-on.
En examinant deux cas importants ou la roue tourne dans de l'air à des pressions différentes dans la chaudière.
±)La roue tourne dans de l'air à I kg de pression.
Pour réaliser cette première expérience, il suffit ,lors- que la roue débite, de laisser cotprimer l'air se trouvant dans la claaudière et on obtiendra I kg de pression lorsque l'eau occupera la moitié du volume de la .chaudière('. Il est important de connaitre à ce moment la densité de l'air et théoriquement ion trouvera 0,002586 kgs par litre. L'eau sortant des ajutages viendra donc frapper {air de pa puissance vive totale. En supposant que ce soit 100 mètres la vitesse de sortie et que la section des quatre ajutagesde la roue soit égale à Icm2.
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Le débit à la seconda correspondra donc I cm2 x 10.000- 10.000cm3 ou à 10 litres seconde.
La puissance vive que cette eau peut développer en réaction est égale à MV2
2
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MatE. = 10 lys = 1,019 - V = 100 m - V2 = 10.000 g 9,8I MV2 = 1,019 x 10.000 = 5095 kilograjnnetres seconde.
2 2 La puissance vive héoupérable en HP = 5095= 79 HP
75
Mais l'eau venant frapper aveo cette puissance vive,l'air se trouvant dans la chaudière à I kg de press ion produit une réac- tion sur cette puissance vive.
La valeur de la réaction correspond à la pression P ou à la foroe multipliée par le chemin parcouru à la seconde par l'eau multipliée par lasection unitaire de pression qui est le cm2
Rn effet la pression correspond à i kg par cm2 la veine qu' on vient de considérer soBtant des ajutages correspond également à un cm2 .Le chemin parcouru par l'eau en une seconde correspond à 100mètres
La puissance de réaotion sera donc de I kg x 100 maîtres x I seconde = 100 kilogrammètres seconde.
Donc la roue tournant dans des conditions déterminées ci- dessus ne peut faire qu'une réaction de 100 kilogrammètres con- tre une puissance vive de 5095 kilogrammètres.
2 Calcul de la pression idéale de réaotion sur le tour- niquet tournant dans les conditions ci-dessus.
Le maximum de réaction que l'on peut réaliser dansce cas correspond à la puissance vive de sortie de l'eau à la seconde ou à 5095 kilogrammètres.
On vient de voir ci-dessus que pour I kg et sur I cm2 de section de sortieon avaitureréaction de 100 kilogrammètres- la Vitesse de sortie de l'ajutage étant de 100mètres à la seoon- de.
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Comme dans les mêmes conditions de marche c'est à diremême vitesse de rotation donnera toujours T00 mètres à la seconde pour avoir une réaction de 5095 kilogramme très il faudra une pression correspondant à 5095 = 69,95/kgs cmw.
A la pression de 50,95 kgs cm2 on aura donc équilibre entre la puissance vive Bortie de l'eau et la réaction sera pour ainsi dire totale pour une vitesse de la roue qui est bien détenninée 50 mètres à la seconde.
Dans le cas ou lapression dépasserait 50,95 kgs par cm2 la réaction devenant plus grande que la puissance vive de sortie de l'eau à l'ajutage forcerait alors la roue à tourner à une vitesse plus grande.
On a démontré que l'on pouvait donné à l'eau une puissan- ce vive à l'ajutage très grande sans être obligé de dépenser la force motrice nécessaire à cette puissance vive nn a obtenu des écarts de I à 10 comme résultat, écart queon peut encore augnenter suivant lescas.
Pour le cas présent, si on tient le rapport I à 10 pour l'écart entre la puissance vive nécessaire pour lancer l'eau à 100 mètres à la seconde et la puissance vive récupérable à. l'ajutage , on aurait dore, une dépense de 5095 kilogrammètres x 1 10 =509,5 kilogrammètres pour faire tourner la roue au démarrage ce quicorrespond à 7,9 Cv de puissance absorbée. fin admettant avec les coefficientsde frottement qu'on absorbe encore 2,1 CV la puissance absorbée totale serait égale à 10 CV à la mise en marche ou à 750 kilogrammètres.
On vient de voir que la réaction donnait 100 kilogrammètres de réc upér ati on par kgs de pression.
Il faut done vaincre les frottements et l'absorption de puissance de l'eau pour la lancer à 100 mètres seconde ce qui cor- respond à 750 kilogramme très.
La. pression qui permettra la réaotion pour vaincre les
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frottement sera donc de 750 = 7,5 kgs par cm2
100 Il restera (moere dans les mêmes conditions de vitesse de la roue comme force motrice la différence entre 50,95 kgs - 7,5 kgs = 43 kgs 45 de réaction par cm2 et sur 100 mètres à laseconde ou 4345 kilogrammètres seconde ce qui correspond à 69 HP.
Il est bien entendu axe ce cas est prévu pour une roue tournant à 50 mètres seconde donnant un débit de 10 litres à la seconde par une section d'ajutage correspondant à I cm2 donnant de ce fait une vitesse de sortie de 100 m. à la secon- de pour tous les autres cas il s'agira de contrôler les écarts de vitesse et la réaction que l'on. peut obtenir.
La roue automul tiplicatrice de réaction et de puissance.
Dans le premier cas on a pris, le cas de la roue tourniquet débitant de l'eau arrivant à la pression atmosphérique plus une faible hauteur de chute pour arriver au centre de la roue.
Il en est résulté qu'on à trouva une augnentation de puis- sance et prouvé que l'appareil devenait de lui-même automoteur tout en débitant del'eau sous pression.
Le cas qu'on va considérer ci-après se rapporte à la même turbine seulement au lieu d'admettre l'eau au centre de a roue on renvoi l'eau sous pression de la chaudière directement sur la roue.
Pour réaliser ce cas particulier on a plasé (figure 8) ' sur la conduite de refoulement 48,un robinet '. trois voies 49 qui peut se mettre en communication avec l'admission centrale de la roue 38 par la'tuyauterie37, Lorsqu'on réalise ce qu' on appelle le circuit fermé on ferme la vanne 35 se trouvant en dessous du réservoir d'alimentation 36.
Pourquoi réalise-t-on ce cas de renvoyer la pression d'eau venant de la chaudière directement au centre de roue ? I) Pour avoir une plus grande pression à l'entrée de s bras du tourniquet et pour augmenter encore de cefait la vitesse
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de sortie de l'eau aux ajutages de la roue ce qui provoquera une réaction beaucoup plus grande..... !
Dans le )cas qu'on a considéréplus haut si en prenant l'eau à la pression atmosphérique plus une faible hauteur des chuteson parvient à donner à cette eau une impulsion, de 100 mètres à la seconde. Si on quadruple la pression de l'eau arrivant au centre de la roue on doublera la vitesse de sortie et on la portera à 200 mètres seconde au lieu de 100 mètres.
La réaction sera deux fois plus grande pour une même pression considérée entre le I) cas et le cas présent mais par contre une plus grande vitesse de sortie permettra aussi d'avoir une puissance vive récupérable beaucoup- plus grande.
EMI18.1
soit MV2 = 2,018 x 40.000 = 40760 kilogrammètres. 2 2
Ce qui représente huit fois la -valeur que l'on a atteint dans le premier cas.
La réaction ne sera que doublée mais par contre on pourra atteindre des pressions de réaction totale huit fois plus grandece qui donnerait à la machine toutes les possibilités pour les écarts de puissance que l'on voudrait réaliser avec un même type de roue
On n'approfondira pas plus ce problème qui est une résul- tante de ce qu'on a expliqué précédemment. on pourrait emcoreremplacerla tuyauterie 37 par une tur- bine hydraulique noyée qui. renverrait sa décharge dans la tuyau- terie d'aspiration de la roue toumiquet.
@
On pourrait encore arriver ainsi à maintenir une pression très grande à l'entrée de la turbine et une pression de sortie représentant une pression encore assez: conséquente pouvant permettre de réaliser l'automultiplicatrice de réaction et de puissance.
Si la, turbine hydraulique se plaçait' en, lieu et @ place du tuyau de' refoulement 50. dans ce oas, on récupérerait la
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puissance de la pression de l'eau sortant de la chaudière,en agissant directement sur la turbine l'eau d'échappement revien- drait dans le réservoir d'alimentation 36 de la roue tourniquet.
Ce cas est une variante qui n'est pas à conseiller.
Finalement on peut signaler l'application du vide dyna- Inique, pour la réalisation d'un ftain hydrauliqw au moyeu d'une roue comportant unefonne périphérique comme décrits ci-dessus formant un vide derrière les plans radiaux voir fig.9 .
Ce sont là les diverses applications complètes d'une ins- tallation automotrice avec tous les stades nécessaires à la réa- lisaticn et contribuant la récupération. maximum de l'énergie qui serait donnée par la roue tourniquet dont on a développé tous les principes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"NEW PRINCIPLES OF PHYSICAL RRLATIVITR AND ± FOUR APPLICATIONS
EMI1.1
A # MACHTNRS RN GFNRRAL '
The present patent relates to several new principles of physical relativity and their applications to machines in general.
In order to allow an understanding of the operation of the envisaged machines, it is necessary to explain the principles.
, Principle of physical relativity on the inequality of dynamic power between all fluid or liquid bodies and others under the action of atmospheric pressure or any other pressure before vacuum.
I) If we examine the inlet velocities of water and mercury into the vacuum column, we find that water, following the theory of communicating vessels, will enter the tube at a velocity corresponding to a drop of 10 m, 33 while the meroure
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he will only have a 76 cm drop.
By applying the formula for the fall of bodies V = v 2gh we find for water V = V2x9.81x10.33 = 14.20 m. second. for the meroure VI = V2x9, 81x0.76 = 3.86 per second.
If we consider that the two bodies enter the vacuum through the same section, the quantity of liquid per second will not be the same in the case of water and mercury since the flow Q = S x V = Section x Velocity .
The flow rate per om2 will therefore be for water Q = Icm2 x I420cm = 1420 om3 The flow rate per cm2 for the meroure will be Q '= Icm2 x 386 cm = 386 cm3 Rn examining the weights P and P': For water P = 1.420 xI = I kg 420.
For mercury P '= 0.386 x 13.6 = 5 kg 250.
If we want to examine the recoverable live power P V for water and mercury at the inlet of the vacuum tube, we will have:
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V = 14.20 meters per second.
EMI2.2
d 1 ot PV = MV2 = 14.65 kilogramm. second 2 Plvl mercury = M'V'2 2 MI = Pi =. 250 = 0.536 g 9.81 V '= 3.86 pll = 0.536 x z4, 9 = 3, 99 kilogrammetraa second.
2
We therefore note by this principle two important facts is that: I The speed is variable for all liquids or fluids entering the vacuum 2 That the recoverable live power is also variable for all liquids entering the vacuum, the lighter the body, the bigger then sanve vivid he gives.
2) Principle of physical relativity on dynamic vacuum ..?.
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The dynamic vacuum depends on the speed of movement of the body while moving in the fluid or liquid at atmospheric pressure or at any other given pressure.
Dynamic vacuum also depends on the speed of movement of a body in a liquid or fluid of varying density and pressure.
The dynamic vacuum., Whatever the fluid or liquid body in motion which moves in another fluid or liquid body; is always admitted without the possibility of relaxation.
If the water is at atmospheric pressure, its speed to enter a vacuum corresponds to V = v 2gh or h = 10 m, 33 and V as we have seen above corresponds to approximately 14 m, 20.
Donations a body moving at a speed of 14 m, 20 per second in water at atmospheric pressure would create a dynamic vacuum = 0
If now a body is moving at a speed of 28 m second in water at atmospheric pressure, the dynamic vacuum will be greater than zero. If we indeed consider the speed of the body compared to that of water to enter a vacuum, we see that the speed of the latter is twice as high.
To be able to assess the intensity of the dynamic vacuum, it suffices to calculate the height that would allow the water to give it a speed capable of following the moving body,
EMI3.1
we always have V = V25Th = v = 33 -7.r. meters, where always corresponds Vws V2g Y r96 40 luètress corresponds to a pressure of 4 kgs of water. If therefore it is necessary to descend to 40 meters to obtain a zero vacuum, the depression or dynamic vacuum therefore corresponds to moiss- 4 kgs per cm2 for the body, which is considered to be moving in 1 water.
There is no equality of dynamic vacuum depending on whether the same body moves at the same second speed in fluids or liquids subjected to equal pressure but of different densities.
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We have just seen that a body walking at the speed of 28 meters s second in water at atmospheric pressure produced a vacuum of - 4 kgs. We must therefore prove that if we make this body move at the same speed of 28 meters per second in mercury at atmospheric pressure1, an exact dynamic vacuum will not be obtained at -4 kgs.
Rn effect the speed of mercury to enter the vacuum = 3 m, 86 per second and this corresponds to the pressure of Ikgom2. if we must have a speed of 28 m. the mercury must rise
EMI4.1
with a height of h = V = 40 meters high. V2g The mercury pressure corresponding to 40 meters
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= p = 52 Kgs 63.
6% The dynamic vacuum would therefore be less 52 Kgs 63 per cm2 in mercury.
The intensity of the negative dynamic vacuum is proportional to the density of the liquid or fluid in which a body of the same section moves and whose trajectory always remains the same.
It follows that there is an advantage in throwing a body in a liquid or fluid of very light density so as not to manage to struggle between a dynamic vacuum which can reach considerable values and impair the proper functioning of a machine. .
In the ordinary hydraulic turnstile see fig I as described above there is only one principle applied ;, that of the reaction of water on air by admitting water under pressure to the hub, pressure which remains constant throughout the system from its inlet to the outlet of the nozzle if one does not take into account the losses by friction in the hub and the arm.
We will now examine the hydraulic turnstile no longer at constant pressure between the hub and the outlet but at variable pressure and based on different principles of dynamic mechanics of physical relativity such as they are stated above and others whose discussion will follow. .
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The hydraulic turnstile shown in Figures 2-3 and 4 has a conical hollow shaft A, a hub M and four arms B1, B2. B3 B4 of conical shape, at the end of these arms are four 90 curves C1, C2, C3, C4 at the end of which are raooordés nozzles a1, a2, a3, a4 of appropriate section and of shape determined by calculations.
The set of hollow and curved arms form a body in a solid wheel of appropriate dimensions still having special characteristics given following certain relativity calculations.
The whole in a part of 1 set of the principles applied to this wheel forming the object of the present invention.
The present hydraulic turnstile is designed to rotate in a horizontal plane and must be launched at an appropriate speed to give the water leaving nozzles a1, a2, a3, a4 a very high outlet pressure. The water or the liquid or fluid admitted to the inlet of the impeller being admitted at a pressure greater than, equal to or greater than atmospheric pressure.
We will therefore assume a wheel which will be controlled by a toothed wheel and a conical pinion and rotating in air at atmospheric pressure and which is designed as above see fig. 4. All the principles applicable to this controlled wheel are given below so that it is capable of giving a reaction and of giving a fairly substantial pressure at the outlet of the nozzles without having to develop the motive force necessary to give the recoverable live power at the outlet. said nozzles.
In figures 2, 3 and 4 attached, it will be noted:
I) that the supply pipe A., which can be a suction pipe or even a pressure pipe, has a conical shape directed towards the hub.
In order to avoid any contradiction, we will point out that this conical shape is calculated according to the law V = V2 gh or g = ac- oélératicn 9,81 which obliges any fluid body to thin its thickness.
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Indeed, if we pour a cup of water, we will find that the liquid column thins as it falls to become a thin stream on the ground.
The speed being variable during the fall or the admission to the piping, we must observe the law Q = S x v.
Cane the flow q is constant and the speed is variable, we must at all times in the supply pipe A have the equality S xv = sx V, hence the conical shape applied to the hollow shaft considered as a supply pipe in the center of the hub.
The inlet pipe A must also be calculated to give a sufficient flow rate Q, which will be demanded by the rotation of the arms of the machine.
In the mcyeu M leading the four arms B1, B2 B3 and B4 see fig. 4.
The very shape of the hub must be calculated so that at all times the flow rate 0 remains a constant despite the increase in section due to the entry of liquid into the arm.
The diameter D at the inlet of the hub corresponds exactly to the inlet section of all the arms or blades. The interior of the hub from the base of this arm or vanes will have a full cone C whose section at the start of the arms starting from the top is zero and whose section at the center of section is equal to IID2 and whose section at the base of the arms will be IID2 Whatever the number of arms and the section of the arms, this rule must be applied.
The application, of the Arohimedes principle on the speed of a body moving on a ray, is applied for the arms PljB2 'The arms can marry any fuîmes, B1, B2, B3, B4. However, if we consider the arm in the plan view in figures 2 and 3, it will be noted: a) that one side of the arm, that is to say that opposite to the direction of rotation of the wheel, follows the generator of a radius or a parallel to a ray. b) that the other side of the arm in the direction of rotation is oblique to the other.
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If we consider fig.4 we will notice that in addition the axis of the arm makes an angle Ó with the horizontal. This angle Ó is designed to combat the action of gravity on the moving liquid in the rotating system and depends on the one hand on the real speed of the liquid in the arm at all points and on the density of this liquid.
Assuming that a liquid mass has a speed of 30 meters / second at a point of the arm and in the horizontal direction. The action of gravity will act on this mass, on the one hand we will have the vector mv2 representing the momentum and on the other hand the weight of the mass.
Rn assuming that it is I liter second, we will have: m v2 = o, II x 900 = 99 and P = 1
We draw the two vectors.
R being the resultant will give the direction of 1 axis of the arm For the shape to be given to the arm, it is therefore necessary to follow the three preceding rules.
But what is by far the most important and from which the good running of the wheel derives is to give the arm a suitable entry and exit section.
The caloul of the sections of the arms depends on the principle of Archaimedes on the spiral speed of a body which moves along a radius. This body can be solid, liquid or fluid, there are the variants of the calculation of the section of the arms at the entry and exit.
The shape of the arms will be conical or any other shape but the section of which decreases towards the exit.
3) A new principle of dynamic relativity is applied to it- The speed of translation of the liquid mass in the arms depending on the speed of rotation of the wheel and resulting from the acceleration in the relative movement # 2x which is produced by the centrifugal force combined with the driving force. This # 2x acceleration is not a constant and it varies with the
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density of the fluid or liquid for the same speed of rotation.
In such a way that for each case, the value of the accelerations must be sought according to the liquids or fluids which one has to transport or to launch out of the nozzles. As a result, the acceleration must be sought for all fluid and liquid bodies in order to be able to calculate the section and at the entry and exit of the arms.
It results from the experiments that in hydrodynamics, according to the calculations of the acceleration in the relative motion, water can be released from a similar wheel under the following different conditions. a) at a speed less than the tangential speed of the wheel b) at a speed equal to the tangential speed of the wheel c j, at a speed greater than the tangential speed of the wheel
Speeds lower than and equal to the speed of the wheel are detrimental to the correct operation of the wheel, because, if the speed is lower, the water is drawn in the direction of rotation of the blade and its reaction is zero or result inverse,
the wheel acts as a brake. If the speed is equal, a balance of power absorbed is obtained.
In cases where the speed of the water is greater than the tangential speed of the wheel, then a reaction occurs and this reaction is all the greater as the difference between the speed of rotation and the speed of output at the adjustment is large.
No water wheel or the like can, until. this day, give a lively power to the output, capable of a reaction if it is to produce this reaction by its very design and starting from a pressure so to speak zero at the start.
The wheel that is described is calculated on the above principles, but a higher speed than the wheel has resulted in giving the water a very high live power. A wheel succeeded in giving 70 m of speed to
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the second an output speed of 13om to sec helps. This wheel demonstrated the reaction in air to atmospheric pressure because the expense of throwing 1 liter of water at 130 m second = Ú2gh = which corresponds to a fall of about 900 meters, was in power absorbed 1 , 5 CV.
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So for the calculation of the section of the arms ¯S l; 2ep3e.4 it follows from the acceleration @ 2x depending on the liquids or fluids. This acceleration giving a speed which accelerates more and more as one moves away from the center, one must still maintain the formula Q = S x V.
At the entry we would have a speed v1 at the exit a high speed v1 so that for the arm
B1, we should have:
EMI9.2
81 x vl = 81 x Vi
To give the device exactly the highest efficiency, make sure that the flow per second from its inlet to the hollow shaft A or supply pipes to the outlet of the nozzles al a a3 a4, is equal to a constant.
We will therefore have: Q = S x v
Q = s2x v2
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Q = nD2 x 2 in the hub. Q = ITD2 x V2 at the center of rgoieu 8
EMI9.4
Q = ttD2 x v2 of the hub = Ql = IID2 x Vl for input to arm B1 Q2 = tID2 x V2 for input to arm B2 Q3 = 2 x V3 for input to arm B3 Q4 = r! D2 x V4 for entry to arm B4 16
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At output Q = 1: 11 x Vl + S2 x V2 + s3 x V3 + s4 x V4
In addition to have a result tcut with positive leakage, it is necessary that we recover the instantaneous live power which can be given by the atmospheric pressure in front of the vacuum such as it was established in the first principle of relativity.
It is assumed that at the hub of the wheel a vacuum dy-
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namic, the action of atmospheric pressure will be felt at t the recoverable power would be equal to the mass x by the speed squared over two or MV2.
2
On the other hand, we must try to establish that the instantaneous mass at the exit is m of, so that we have mv2
2 If ion. makes MV2 = mv2 the power to develop to overcome
2 2 the inertia of the liquid or fluid will be equal to zero so that the power P
P = Mv2 - mv2 = 0
2 2
Elbows C1, C2, C3, and C4 must be bent at 90 to be able to produce a tangential force: suitable when the wheel is in reaction.
On the elbows C1, C2, C3 and C4 are usually placed nozzles a1, a2, a3, a4 having the shape of Figure 5 attached.
The angle provided for the nozzle cone = 30 to the straight length of the outlet hole for a liquid is equal to the diameter of the outlet section.
As regards the nozzles for the fluid and gaseous bodies, it will be noted that these will follow the shape of figure 6 and that the straight length of the outlet hole for the fluid will be equal to the diameter and that in addition there will be again the same length following a curve of relaxation to be determined according to the cases which one has to solve.
Each nozzle besides its outlet diameter which is well determined at an external diameter which is always equal to 3 to 4 times its liquid outlet diameter.
The surface Si of the nozzle is used to let produce the dynamic vacuum in the ambient medium in which the wheel turns as it is examined in the second principle which was exposed at the beginning on the dynamic relativity of the vacuum d¯ to a body which moves in a fluid or liquid.
The wheels of fig. 2 and 3 can be designed as one
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piece from which we would bring out all the details of the stated principles by casting it from a piece of bronze or other metal.
Finally, we will point out the radius 1: see fig.2 which is imposed in the construction to avoid friction due to a sharp angle.
After leaving the nozzle, the impeller still has a special shape in FIG. 7 to combat the dynamic vacuum which slows down at the nozzle and to allow an efficient reaction of the liquid leaving the nozzle on the ambient medium in which it rotates. This shape is also determined according to the fluid or liquid or the wheel as well as the pressure of these fluids or liquids,
FIG. 7 represents the side views of the impeller with the cam of the nozzle mmtrant the outlet of the liquid and the place where the liquid stream meets the ambient medium. The two triangles T1 and T2 lightly hatched showing the breaks made especially in the flanges of the wheel, in order to combat the dynamic vacuum, what is hereinafter referred to as thinning or notches TI, T2.
Fig. 8 shows the whole of an installation with a rotating turnstile in a hermetically sealed tank.
The installation consists of a boiler 1 capable of receiving pressurized water. This boiler will have a cover 2 slotted or cast steel or any other metal on which the jam box 3 will even come from the foundry. As well as the ball bearing supports 4 and 5 - in addition a half casing 6 containing the wheel control pigeons,
a support plate 7.for the oil pump 8 in the lower part of the cover there will be two supports 2.and 10 on which is fixed the stopper box II in which is a ball stopper 12 and a bronze nozzle 13 guiding the end of the shaft 14 of the turnstile 15
At the bottom of the cover we will still notice
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the oil collecting tank 16, into which ends a pipe 17 which returns the oil to the tank 18 where the oil is sucked up by the high pressure pump 8¯. On line 17, a valve 19 will be provided as well as an oil level indicator 20.
The tank 18. will be hermetically closed by a cover 21. From this tank will leave the suction line) 22 going to the oil pump 8
On the cover 2 there will be a pressure manometer 23 in addition a safety valve set to the maximum pressure that the boiler can withstand.
In the stuffing box 3 we will notice a bronze nozzle for the friction of the shaft. This bronze nozzle will be provided with notches 25 to force the pressure drop and direct the lubrication. In one of these notches 25 will end the delivery pipe 26, coming from the high pressure pump 8
In addition, there will be in the stuffing box 3 the jams 27 which will be compressed by the stuffing box 28.
The upper part of the casing 29 in which there is a stuffing box 30, as well as the cap of the ball bearing 4, will be fixed on the half-casing 6..
In the stuffing box 30 we will notice the bronze nozzle 31 as well as the stuffing 32 which will be compressed by the special gland 33.
On one side of the stuffing box 33 will be placed a vacuum manometer with valve 34 which will record the depressions if there is any, in addition it will have a collar to receive the discharge valve 35. which communicates with the tank 36,
On one side of the stuffing box 33 there will still be a collar to fix a supply pipe 31. coming from the outlet of the boiler I.
The turbine 15 is controlled by a special hollow shaft 38, the internal shape of which is conical. This conical shaft will have a special 3.2 collar. 'can accommodate a ball stop 40
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On this hollow shaft 38 is fixed a conical pinion 41 which is controlled or which controls the toothed wheel 42 which is fixed to a shaft 43.
On the shaft 43 is a pulley: fixed 44 and idler 45 as well as an elastic coupling 46 controlling the high pressure oil pump 8
On the boiler I there will be at the lower part a valve or tap 47 as well as the delivery pipe 48 on which is fixed a three-way coil 49 allowing the delivery to be directed through the pipe 50 in the tank.
36 or directly on the wheel through the eye piping. which is in communication with the special 33.
On the boiler I there will also be a water level indicator 5I which will indicate at all times the volume of water and air that is in it.
The operation is easily understood as follows.
I) The turnstile wheel turns in a tank which can contain 1 pressurized air.
Figure 8, the description of which has been given, shows the whole of a similar installation,
The water will be brought in charge of the tank 36 into the hollow shaft 38 and from the center of the hub of the wheel 15 which will launch it into the boiler I.
Start-up will be at atmospheric pressure, plus the drop height included between the tank and the center of the wheel.
It will be noted that the piping from the tank to the hollow shaft is conical and follows the laws given previously.
A vacuum manometer is placed on the stuffing box 33 to be able to determine whether there is a vacuum at the suction. Normally the ± / -de pressure gauge should remain at zero 08 is that then the piping is calculated correctly. If a pressure gauge is placed in place of the vacuum gauge it must also be at zero. Sir both! :: there pressure gauges remain at zero 0 'is, that the piping is calculated exactly
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cement for the flow of the impeller. This is a summary of the inspection of the suction piping carried out when the impeller is in motion.
The wheel! 5. will deliver its liquid through the nozzles in the boiler 1. at start-up the liquid will rise in the boiler and compress the air therein according to Mariotte's law.
It is also possible to launch pressurized air into the boiler in order to have the desired pressure or the pressure balance between that of the water at the outlet of the nozzles.
It has previously been found that a turnstile wheel as described above is capable of giving the outlet of the nozzles a very high pressure, even 100 atmospheres and more if desired.
However, it will be noted that all the wheels which would be used for the realization of an apparatus such as that described above, must be with full reaction, that is to say that the wheel must deliver water. at a speed greater than the speed of rotation. of the wheel. The difference between the crimping speed and the nozzle can reach variations of the order of I% to 1000% and more.
It will be noted that the greater the speed is. between the outlet speed at the nozzle and the speed of rotation of the impeller, the greater reaction will be obtained.
By examining two important cases where the impeller turns in air at different pressures in the boiler.
±) The wheel turns in air at I kg of pressure.
To carry out this first experiment, it suffices, when the wheel is delivering, to allow the air in the trap to compress and we will obtain 1 kg of pressure when the water occupies half the volume of the boiler ('. It is important to know at this moment the density of the air and theoretically ion will find 0.002586 kgs per liter. The water coming out of the nozzles will thus come to strike the air of the total live power. Assuming that it is 100 meters the output speed and that the section of the four nozzles of the impeller is equal to Icm2.
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The flow rate at the seconda will therefore correspond to I cm2 x 10,000-10,000cm3 or to 10 liters per second.
The live power that this water can develop in reaction is equal to MV2
2
EMI15.1
Mate. = 10 lilies = 1.019 - V = 100 m - V2 = 10,000 g 9.8I MV2 = 1.019 x 10,000 = 5095 kilograms second.
2 2 The live power can be stacked in HP = 5095 = 79 HP
75
But the water coming to strike with this living power, the air in the boiler at I kg of pressure produces a reaction on this living power.
The value of the reaction corresponds to the pressure P or the force multiplied by the path traveled per second by the water multiplied by the unit pressure section which is the cm2
Rn indeed the pressure corresponds to i kg per cm2 the vein which we have just considered being nozzles also corresponds to one cm2. The path traveled by the water in one second corresponds to 100 meters
The reaction power will therefore be I kg x 100 masters x 1 second = 100 kilogrammeters second.
Therefore, the wheel rotating under the conditions determined above can only make a reaction of 100 kilogrammeters against a live power of 5095 kilogrammeters.
2 Calculation of the ideal reaction pressure on the rotating turntable under the above conditions.
The maximum reaction that can be achieved in this case corresponds to the lively output power of the water per second or to 5095 kilogrammeters.
We have just seen above that for I kg and over I cm2 of outlet section there was a reaction of 100 kilogrammeters - the outlet speed of the nozzle being 100 meters per seoon- de.
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As in the same running conditions it is to say the same speed of rotation will always give T00 meters per second to have a reaction of 5095 kilograms very it will take a pressure corresponding to 5095 = 69.95 / kgs cmw.
At a pressure of 50.95 kgs cm2 we will therefore have equilibrium between the lively power output of the water and the reaction will be almost total for a speed of the wheel which is well determined 50 meters per second.
In the event that the pressure exceeds 50.95 kgs per cm2, the reaction becoming greater than the live output power of the water at the nozzle would then force the impeller to turn at a greater speed.
It has been shown that we could give the water a very large force at the nozzle without being obliged to spend the motive force necessary for this force: nn we obtained deviations of I to 10 as a result, deviation that we can still increase depending on the case.
For the present case, if we take the ratio I to 10 for the difference between the live power necessary to launch the water at 100 meters per second and the recoverable live power at. the nozzle, we would have gilded, an expenditure of 5095 kilogrammeters x 1 10 = 509.5 kilogrammeters to turn the wheel at start-up which corresponds to 7.9 Cv of power absorbed. end assuming with the friction coefficients that we still absorb 2.1 CV the total power absorbed would be equal to 10 CV when starting or 750 kilogrammeters.
We have just seen that the reaction gave 100 kilogrammeters of recovery per kg of pressure.
It is therefore necessary to overcome the friction and the absorption of water power to launch it at 100 meters per second, which corresponds to 750 kilograms very.
The pressure which will allow the reaction to overcome the
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friction will therefore be 750 = 7.5 kgs per cm2
100 The difference between 50.95 kgs - 7.5 kgs = 43 kgs 45 of reaction per cm2 and over 100 meters per second or 4345 kilogrammeters per second will remain (under the same conditions of wheel speed as driving force) at 69 HP.
It is of course axis this case is provided for a wheel rotating at 50 meters per second giving a flow rate of 10 liters per second through a nozzle section corresponding to I cm2 thereby giving an outlet speed of 100 m. secondly, for all other cases, it will be a question of controlling the speed differences and the reaction that one takes. can get.
The automatic multiplier wheel of reaction and power.
In the first case, we took the case of the turnstile wheel delivering water arriving at atmospheric pressure plus a low head to reach the center of the wheel.
As a result, an increase in power was found and it was proved that the apparatus itself became self-propelled while delivering pressurized water.
The case which will be considered below relates to the same turbine only instead of admitting water to the center of the impeller, the pressurized water from the boiler is returned directly to the impeller.
To achieve this particular case, a valve 'has been placed (FIG. 8)' on the delivery pipe 48. three-way 49 which can be put in communication with the central inlet of the wheel 38 by the pipe 37, When we realize what is called the closed circuit we close the valve 35 located below the supply tank 36 .
Why do we realize this case of returning the water pressure coming from the boiler directly to the wheel center? I) To have greater pressure at the entry of the turnstile arms and to further increase the speed
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water outlet at the nozzles of the impeller which will cause a much greater reaction .....!
In the case that we considered above if by taking water at atmospheric pressure plus a low height of the falls, it manages to give this water an impulse of 100 meters per second. If we quadruple the pressure of the water arriving at the center of the wheel, we will double the exit speed and increase it to 200 meters per second instead of 100 meters.
The reaction will be twice as great for the same pressure considered between the I) case and the present case but on the other hand a greater output speed will also make it possible to have a much greater recoverable live power.
EMI18.1
or MV2 = 2.018 x 40,000 = 40,760 kilogrammeters. 2 2
This represents eight times the -value that was reached in the first case.
The reaction will only be doubled but on the other hand we will be able to achieve total reaction pressures eight times greater, which would give the machine all the possibilities for the power differences that we would like to achieve with the same type of wheel.
We will not go into this problem any further, which is a result of what we have explained previously. it would be possible to replace the pipe 37 with a flooded hydraulic turbine which. would return its discharge to the suction pipe of the tumbler wheel.
@
It would still be possible in this way to maintain a very high pressure at the inlet of the turbine and an outlet pressure representing a still sufficient pressure which can make it possible to achieve the reaction and power multiplier.
If the hydraulic turbine were placed in, place and @ place of the delivery pipe 50. in this oas, we would recover the
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power of the pressure of the water leaving the boiler, by acting directly on the turbine, the exhaust water would return to the supply tank 36 of the turnstile wheel.
This case is a variant which is not advisable.
Finally we can point out the application of dynamic vacuum, for the realization of a hydraulic foot at the hub of a wheel comprising a peripheral shape as described above forming a vacuum behind the radial planes see fig.9.
These are the various complete applications of a self-propelled installation with all the stages necessary for the realization and contributing to the recovery. maximum of the energy that would be given by the turnstile wheel of which we have developed all the principles.
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