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"MOTEUR THERMIQUE POUR LA TRANSFORMATION DE L'ENERGIE CALORIFIQUE EN ENERGIE MECANIQUE" la présente invention a pour objet un moteur permettant de transformer l'énergie calorifique fournie par un combustible quelconque, liquide, solide ou gazeux, en énergie mécanique re- cueillie sur l'arbre de la machine.
Ce moteur présente une simplification considérable sur tous les moteurs connus actuellement par le fait du groupage du générateur et du moteur sur le même arbre, réduisant à leur plus simple expression l'usure et les pertes dues au frottement.
La caractéristique essentielle de ce moteur réside dans le fait que le générateur ou chaudière tourne autour d'un axe sur lequel sont directement fixés les tuyères ou les aubages d'une turbine .
Le principe de l'invention réside dans le fait d'utiliser
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la force centrifuge agissant grâce à la rotation de l'ensemble sur le fluide à vaporiser, pour créer une pression s'opposant à celle formée par la vapeur du fluide vaporisé, laquelle s'échappe sur les aubes d'une turbine à action ou réaction et provoque la rotation de l'ensemble en produisant une énergie mécanique ou force motrice utilisable sur l'arbre du moteur.
Le fluide à vaporiser peut être quelconque: eau, mercure, solutions et tous produits capables de fournir une vapeur sous l'action de la chaleur, quelle que soit sa sourceo
Tout en conservant le principe, plusieurs formes de réali- sation permettent d'arriver au même résultat.
La chaudière peut être en forme de tambour cylindrique ou conique, ou être constituée par des faisceaux tubulaires radiaux, parallèles à l'axe de rotation, en forme de U, ou encore présen- ter des combinaisons de ces divers modes de réalisation, ceci, suivant les besoins, les combustibles à utiliser, le fluide à vaporiser et surtout, les conditions d'exploitation.
Le principe de l'invention va être décrit ci-après, en se référant aux dessins annexés qui en représentent divers modes de réalisation pris à titre d'exemple, mais aucunement limitatifs.
La Fig. 1 est une vue en bout représentant la projection des disques de la Fig. 2.
La Fig. 2 est une coupe axiale d'un mode de réalisation sous forme de coquilles assemblées, ventre à l'extérieur, afin de former entre elles une chambre contenant le fluide à vaporiser.
La Fig. 3 représente dans sa moitié supérieure, une vue en bout d'un système à tubes radiaux, et dans sa moitié infé- rieure, un système à tubes en U.
La. Fig. 4 représente une coupe de la Fig. 3, se rapportant respectivement aux deux exemples de cette Figure.
La Fig. 5 est une projection de la demi-partie inférieure de la Fig. 6..
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La Fig. 6 montre un mode de réalisation en forme de tambour conique, la demi-partie inférieure avec lames de gaz chauds entre deux lames de fluide à vaporiser, la demi-partie supérieure avec tambour simple.
Comme le montrent les Figures, le dispositif objet de l'invention est constitué par un générateur de vapeur tournant autour d'un arbre 1 reposant sur des paliers d'un modèle quelcon- que approprié 2.
Dans les Figs. 1 et 2, le fluide à vaporiser entre en a pour sortir sous forme de vapeur en a1, par les tuyères 3 réagis- sant sur un aubage fixe 4. Les tuyères 3 dans leurs réactions obligent l'ensemble à tourner autour de l'arbre ou axe 1.
Les chambres ou coquilles contenant le fluide à vaporiser sont constituées par des flasques 5 et 6 raccordées d'une ma- nière étanche sur un tambour 7 et assemblées d'une façon étanche à l'extérieur. Les parties du tambour contenues à l'intérieur des flasques sont munies de canaux pour le passage du fluide à vaporiser.
Une cloison 8 oblige le fluide à vaporiser, à suivre un circuit déterminé, partant du tambour 7 vers l'extérieur, pour revenir de l'extérieur vers le tambour et passer ensuite dans une autre chambre s'il y a lieu, quoiqu'une machine peut être réalisée avec un seul jeu de coquilles.
La chaleur est fournie par des injecteurs ou brûleurs 9, les gaz chauds de la combustion suivant le circuit b pour s'éva- cuer en b1. après avoir cédé au générateur la majeure partie de leur chaleur. Les déperditions extérieures peuvent être évitées, grâce à un carter 10 qui peut être calorifugé.
Les chicanes 11 peuvent obliger les gaz chauds à suivre constamment les parties à chauffer et à céder de ce fait le ma- ximum de leur pouvoir calorifique au fluide à vaporiser contenu dans les coquilles 5 et 6. Des entrées d'air ou de carburant sont
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ménagées, réglables s'il y a lieu, dans le carter 10 et les chica- nes 11.
Le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus est le sui- vant :
Le fluide à vaporiser arrive par l'axe en a; un clapet de retenue peut être interposé. A l'arrêt, le fluide remplit .à moitié environ l'ensemble tournant ; en marche, la force centrifuge le projette à l'extérieur, les cloisons 8 l'obligent à réaliser un circuit bien déterminé.
Le combustible dégage une chaleur assurant la vaporisation du fluide, et la vapeur formée vient, en sortant des tuyères 3, réagir sur les aubes 4, provoquant une réaction ou impulsion fai- sant tourner l'ensemble autour de l'arbre 1 tout comme une turbi- ne à vapeur.
La puissance de la machine sera fonction de la pression de la vapeur fournie et de son débit, et par conséquent de la quantité de chaleur fournie.
Le fluide à vaporiser peut être introduit sous pression.
Liais pour certaines valeurs du diamètre, de la vitesse tangen- tielle et de la pression, il arrivera que l'admission du fluide se fasse naturellement, la densité du fluide jouant également son rôle; c'est le régime pour lequel l'ensemble devient une pompe centrifuge, réalisant l'alimentation automatique en fluide à vaporiser.
Le dispositif des Figures 3 et 4 fonctionne suivant le même principe, les lames d'eau étant remplacées par des tubes.
Dans la demi-vue supérieure des Figures 3 et 4, des tu- bes 12, partent du tambour 7 pour aboutir à un tube collecteur 13, d'où des tubes 14 ramènent le fluide à vaporiser vers une nouvelle section du tambour 7.
Dans la demi-vue inférieure, des tubes en U 15 partent du tambour 7 pour revenir dans une deuxième section du même tam-
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bour, des chicanes 16 peuvent être placées dans le but d'obliger les gaz chauds de la combustion à effectuer un circuit déterminé apportant le maximum de leur chaleur au fluide à vaporiser.
Le fonctionnement et les détails sont les mêmes que pour les Figures 1 et 2, les lames du fluide à vaporiser étant rempla- cées par des tubes contenant ce même fluide. la variante des Figures 6 et 5 constitue un autre mode de réalisation. Dans ce cas, les coquilles ou les tubes sont remplacés par une chaudière cylindrique ou conique tournant autour de son arbre 1. A son entréer, le fluide à vaporiser est obligé, grâce à des chicanes 17 fixées alternativement sur la chaudière et sur l'arbre, de suivre un circuit déterminé, avantageux pour utiliser la chaleur et la force centrifuge.
Il est à craindre pour de grandes vitesses de rotation de voir sous l'action de la force centrifuge, les gaz chauds se dé- coller des parties à chauffer. Il suffira alors de faire tourner le carter 10 avec la chaudière ou générateur.
Une disposition particulièrement heureuse peut être réali- sée comme indiqué par la demi-partie inférieure de la Figure 6 et par la Figure 5, dans laquelle les gaz chauds circulent en b, entre le générateur ou chaudière et une lame ou couronne 18, con- tenant du liquide à vaporiser, en communication avec le généra- teur par des canaux 19.
Le fonctionnement de cet ensemble est des plus simples, la chaleur est fournie par un dispositif approprié 9 et les gaz chauds suivent le circuit b. Le fluide à vaporiser arrive en a et suit ee circuit pour sortir sous forme de vapeur en a1, cette vapeur réagissant sur un aubage de turbine, ou même. sur les pis- tons d'une machine tournant avec l'ensemble.
Il est à remarquer que, quel que soit le mode de réalisation adopté, grâce à la force centrifuge dont l'utilisation est une
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des caractéristiques de l'invention, le fluide le plus froid, donc le plus dense, est toujours et automatiquement chassé à l'extérieur des parties tournantes, en contact avec les gaz les plus chauds, obligeant ainsi au maximum l'échange de calories.
Il va de soi que les dispositifs figurés et décrits le sont à titre d'exemple et sont susceptibles de subir de nombreu- ses modifications ou altérations sans pour cela sortir de l'es- prit ni du cadre de l'invention.
,en particulier, les aubes de la turbine peuvent être rem- placées par une machine à piston.
Sur la même machine, il peut y avoir une machine à piston utilisée pour les démarrages en charge, ce qui supprime' dans bien des cas le changement de vitesse, la turbine entrant en fonction- nement au-delà d'un régime déterminé,
Pour certaines utilisations, le générateur peut être com- posé de divers dispositifs sur le même arbre, le type cylindrique représentant la plus grande régularité de marche, le type à tubes ou à flasques contenant peu de fluide à vaporiser, représentant le type à grande souplesse.
Ce moteur peut comporter divers dispositifs de contrôle et de conduite, tels en particulier que régulateurs agissant en fonction de la vitesse ou de la puissance demandée, sur le régi- me de chauffe ou d'admission de fluide à vaporiser.
Dans le cas d'utilisation de combustibles, solides, char- bons, tourbes, lignites, bois, sciures, etc..., un foyer conve- nable suivant des types connus, sera adjoint à la machine en des- sous ou sur le côté, parallèle ou perpendiculaire à l'arbre du moteur ; cette dernière disposition semble devoir être la plus heureuse et la plus facile à réaliser.
Dans une même machine, il peut être prévu l'emploi de
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divers combustibles en adaptant, de construction, des foyers ou des brûleurs de types divers adaptés suivant des procédés connus aux combustibles dont l'emploi est envisagé.
Le générateur peut être également du type à tubes de fu- mée; en prenant l'exemple de la chaudière cylindrique, les gaz chauds circuleront dans des tubes, traversant la chaudière de part en part, parallèles ou inclinés sur l'axe et autour des- quels circule le fluide à vaporiser.
On comprendra aisément que cette machine est réversible en tant qu'échangeur de calories. Elle devient un refroidisseur ou condenseur en faisant circuler à l'intérieur les gaz ou vapeurs à refroidir et à l'extérieur le fluide de refroidissement.